인공지능으로 CO2 전기환원 촉매 개발 성공 Nature Communications 게재

▶ (위 왼쪽부터) 서강대학교 목동현 연구원, 백서인 교수

(아래 왼쪽부터) 상하이교통대 Hong Li 박사, Kun Jiang 교수

서강대학교 화공생명공학과 백서인 교수 연구팀이 인공지능을 통해 높은 활성과 선택성의 이산화탄소 전기환원 촉매를 개발하는 방법론을 제시하였다. 해당 연구 성과는 국제 저명 학술지인 Nature Communications에 게재되었다. 서강대학교(총장 심종혁) 화공생명공학과 백서인 교수 연구팀이 인공지능을 통해 높은 활성과 선택성의 이산화탄소 전기환원촉매를 개발했다. 이번 연구는 2023년 11월 23일에 발표되었으며, 연구 성과는 국제 저명 학술지인 Nature Communications에 게재되었다. 이번 연구는 기후변화 문제 해결을 위한 이산화탄소 감축 시도 중 하나로, 안정한 분자구조의 이산화탄소를 다른 화합물로 전환하는 데 필요한 전기화학적 방법론을 새롭게 제시하였다. 기존의 촉매 탐색 연구와 달리 인공지능 기법을 사용하여 5,000개가 넘는 고유한 촉매 표면 구조를 생성하고 흡착 에너지를 예측하였다. 이를 통해 특정 전압에서 촉매의 반응 경로와 생성물 선택성을 결정하는 선택성 지도를 활용하여 이산화탄소 전기환원의 대표적인 생성물에 대한 활성과 선택성을 예측하였다. 백서인 교수 연구팀이 개발한 방법론은 시뮬레이션-인공지능 방법론으로, 기존의 한정된 구조에서 흡착 에너지를 계산하는 방식과 달리 더욱 확장된 화학 공간에서 다양한 반응 경로와 생성물을 고려하였다. 이번 연구를 통해 Cu-Pd와 Cu-Ga 합금 촉매가 각각 C1 이상의 화합물과 포름산 생산에 유리한 촉매로 제시되었으며, 상하이 교통대학교의 Kun Jiang 교수 연구팀에서 실험 검증을 통해 그 유효성이 입증되었다. 이번 연구 성과는 한국연구재단의 C1 가스 리파이너리 사업, 산업통상자원부의 탄소 중립 기술 개발 사업, 그리고 KISTI 슈퍼컴퓨팅 센터의 지원을 통해 이루어졌다. 백서인 교수 연구팀은 이번 방법론을 통해 촉매 개발 과정에서의 시행착오를 줄여 다양한 반응에 필요한 촉매를 효율적으로 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 앞으로도 지속적인 연구를 통해 더 많은 유망한 촉매 개발을 목표로 하고 있다.