전 세계 테크 기업을 비롯한 화학 산업에서 배출되는 막대한 양의 이산화탄소(CO₂)를 줄이기 위해, 무탄소 전기화 기반의 첨단 화학 공정 개발이 필요합니다. 전기화 기술은 전기에너지를 열로 직접 전환하는 방식으로, 기존 화석연료 기반의 비효율적인 열전달, 높은 운영 비용, 그리고 탄소 배출 문제를 근본적으로 해결할 수 있습니다. 하지만 전기 생산을 위한 재생에너지의 제한적인 공급량과 간헐성 문제를 해결하기 위해, 더 작은 반응기와 최소한의 촉매 사용으로 높은 반응 수율을 달성할 수 있는 공정 집적화가 필수적입니다.

본 연구는 차세대 CO₂ 전환 시스템을 전기화 기술과 이중 촉매 시스템을 융합하여 기존의 낮은 CO₂ 전환율과 고부가가치 화합물의 수율 한계를 극복하고자 합니다. 줄 발열, 유도 가열, 마이크로파 가열 등 다양한 전기화 방식의 정밀한 반응 조건 조절을 금속, 금속산화물, 다공성 물질 기반의 이중 촉매 반응에 적용할 것입니다. 이를 통해 목적 화학반응의 열역학적 한계를 극복하고 반응 속도를 획기적으로 향상시키는 시스템을 개발할 계획입니다. 또한, 촉매의 구조적 및 전자적 특성을 최적화하여 개발 시스템에 맞는 촉매를 설계하고, 전기화 촉매 반응 메커니즘을 규명해 신뢰성 있는 반응 메커니즘을 제시할 것입니다.

본 연구는 혁신적인 촉매 개발과 반응기 설계, 그리고 공정 집적화를 통해 화학산업의 탄소중립 달성과, 궁극적으로 100% 재생에너지를 활용한 화학 공정 실현에 크게 기여할 것입니다.