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Development of New Catalysts for CO2 Reduction and Eco-friendly Products from Chemical Stocks

Until now, human beings have used tons of fossil fuels for convenient lives. Since the amount of fossil fuels is very limited, human beings are going to be confronted with energy depletion within few decades. In addition, the use of fossil fuels could bring all sorts of environmental problems. Specifically global warming, and atmospheric pollution which is capable of concerning climate change had started to attract public attention. These are not only relevant to one specific country, but all other countries in the world. So, many countries have gathered and hold international conferences such as “Kyoto protocol”, and “Copenhagen conference” in order to reduce CO2 emission. In Korea, the government posed an agenda that was targeting for the decrease in greenhouse gas exhaustion upto 30%.

As lots of engineers and scientists tried various researches to achieve these goals, in our laboratory, we have focused on the research related to convert CO2 into useful chemical matters through special chemical reactions. This might not only reduce huge amount of CO2 emission, but also suggest alternative chemical feedstocks without fossil fuels.

Until now, we have achieved “Reforming reaction” which can synthesize syngas (CO + H2) from CO2 and methane. Furthermore, with “Fischer Tropsch reaction”, we could obtain olefin, paraffin,and gasoline (light carbon ~ heavy carbon). Recently, we have been trying to directly synthesize hydrocarbons from CO2 and H2 through hydrogenation. Outside of that, there are many chemical reactions depending on reactants and products, so that development of proper catalysts should be required to obtain right products. To realize these various reactions, we keep studying about various metal materials themselves, and trying to modify structures or phases of metals and supports.


CO2 저감과 화학원료의 친환경 생산을 위한 촉매 개발

지금까지 인류는 보다 편리한 삶을 위하여 엄청난 양의 화석연료를 사용해왔다. 그러나 화석연료는 양이 한정된 자원이기 때문에, 인류는 앞으로 수십년 이내에 고갈 문제에 직면하게 될 것이다. 이러한 고갈 문제와 더불어 화석연료는 각종 환경 오염 문제와 이산화탄소 증가로 인한 기후 변화, 지구 온난화 문제들을 불러일으켰다.

더 이상 대기오염, 기후변화는 어느 한 지역의 환경문제가 아니다. 전 세계적으로 교토의정서, 코펜하겐 회의등을 거쳐 대책과 의견이 모아졌으며, 한국 정부 또한 2020년까지 온실가스 배출량 30% 감축을 목표로 하고 있다. 따라서 산업 전반에 걸쳐 화석연료 사용의 저감과 이산화탄소 배출 감축에 대한 연구가 절실히 필요한 실정이다. 때문에 본 랩에서는 이산화탄소를 반응시켜 유용한 화학물질로 탈바꿈시키는 연구에 집중적으로 힘을 쏟고 있다. 이는 대기 중 과도한 양의 이산화탄소를 감소시키면서, 또한 산업의 기초인 화학 원료들을 석유 없이도 생성해낼 수 있어 화석연료를 대체할 수 있는 일석 이조의 방안이 될 수 있다.

현재까지 이루어진 연구로는 이산화탄소와 메탄의 리포밍 반응으로 Syngas(CO + H2)를 합성하고, Syngas의 Fischer Tropsch 반응을 통해 올레핀, 파라핀, 가솔린등 light carbon ~ heavy carbon 까지 합성해낼 수 있다. 또한 이렇게 두 단계를 거치지 않고 이산화탄소와 수소를 수소화 반응시켜 한번에 바로 탄화수소 물질들을 합성해내는 방안도 연구가 진행중이다. 그 외에도 타겟과 반응물에 따라 다양한 반응이 있으며, 이 같은 반응에서 원하는 물질을 얻기 위해서는 적절한 촉매의 개발이 가장 중요하다. 여러 가지 금속들을 각 특징에 맞추어 반응시키고, 금속과 지지체의 표면적, 페이즈, 구조등을 변화시켜 반응에 더욱 적합한 촉매를 찾기 위해 합성과 분석을 활발히 진행하고 있다.