KIST 연구팀이 버려지는 나무 부산물 리그닌으로 친환경 탄소 촉매를 만들어 과산화수소를 95% 이상의 높은 효율로 생산하는 기술을 개발했다. 게티이미지뱅크 제공
국내 연구팀이 의료용 소독제부터 반도체 공정, 수처리까지 폭넓게 쓰이는 과산화수소를 만들 수 있는 친환경 탄소 촉매를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 이영준 RAMP융합연구단 선임연구원팀이 윤홍석 한양대 교수, 강준희 부산대 교수팀과 함께 나무 부산물인 '리그닌'을 활용해 과산화수소를 생산하는 친환경 탄소 촉매를 개발했다고 1일 밝혔다.
리그닌은 나무와 식물 세포벽을 구성하는 주요 성분으로 목재·종이 산업에서 대량으로 발생하는 바이오매스 부산물이다. 연구 결과는 국제학술지 ‘응용 촉매 B: 환경과 에너지(Applied Catalysis B: Environment and Energy)’에 2월 24일 게재됐다.
리그닌을 원료로 탄소 촉매를 만드는 과정. 탄화 온도에 따라 촉매 표면 구조가 달라지며 이에 따라 과산화수소 생산 효율이 바뀐다. KIST 제공
연구팀은 리그닌으로 전기화학 반응에서 과산화수소만 골라 만드는 탄소 촉매를 설계·개발했다. 촉매 표면에 붙은 산소 구조의 종류와 양이 과산화수소가 얼마나 정확하게 만들어지는지를 결정한다. 연구팀은 이 구조를 하나씩 바꾸거나 없애는 실험을 통해 불필요한 부반응은 줄이고 과산화수소 생성을 높이는 최적의 표면 구조를 찾아냈다.
그 결과 95% 이상의 높은 선택도로 과산화수소를 생산했다. 기존 귀금속 기반 촉매를 대체할 수 있는 수준으로 저비용·고효율을 동시에 달성했다. 표면 구조와 반응 성능의 상관관계를 분석해 고효율 촉매 설계 기준을 제시했다.
현장에서 필요한 만큼 과산화수소를 직접 생산하는 '온사이트 생산 시스템' 구축에도 기여할 수 있어 수처리·소독·반도체 공정 등 다양한 산업 분야에서 비용 절감과 안전성 향상이 기대된다.
이영준 선임연구원은 "버려지는 나무 부산물로 친환경 소독제인 과산화수소를 효율적으로 생산하는 기술을 제시했다는 점에서 의미가 있다"며 "촉매 성능을 더욱 고도화해 다양한 산업 현장에 적용할 계획"이라고 밝혔다.
doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.126606
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