이산화탄소 사용해 전기·수소 만든다
이산화탄소 사용해 전기·수소 만든다
  • 송철호 기자
  • 승인 2019.06.04 18:42
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UNIST, 물에 녹인 이산화탄소로 쉬운 화학반응 유도...기후변화 대응 기대
왼쪽부터 김정원 연구원, 김건태 교수, 양예진 연구원, 김창민 연구원, 주상욱 연구원(사진 울산과학기술원 제공)
왼쪽부터 김정원 연구원, 김건태 교수, 양예진 연구원, 김창민 연구원, 주상욱 연구원(사진 울산과학기술원 제공)

[그린포스트코리아 송철호 기자] 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 김건태 교수팀은 이산화탄소를 사용해 전기와 수소를 생산하는 ‘수계 금속(아연, 알루미늄)-이산화탄소 시스템(Aqueous Zn or Al–CO₂System)’을 개발했다.

이 시스템은 물에 녹인 이산화탄소를 활용해 작동하는 일종의 전지인데, 전기화학 반응 과정에서 기후변화의 주범인 이산화탄소는 제거하고 전기와 수소가 만들어진다.

지구온난화 등 기후변화 문제가 심각해짐에 따라 이산화탄소를 저감하기 위해 전 세계적으로 이산화탄소를 포집·활용·저장하는 기술(CCUS) 개발이 활발히 진행되고 있다. 기체상태의 이산화탄소는 화학적으로 매우 안정적인 상태라 그 결합을 끊고 다른 물질로 변환하기 어렵다. 이에 세계 각 국가들은 효율적으로 이산화탄소를 전환하기 위한 연구에 집중하는 상황이다.

이번 연구는 이산화탄소를 물에 녹이면 손쉽게 다른 물질로 전환할 수 있다는 점에 착안했다. 이산화탄소가 물에 녹게 되면 그 물은 수소이온(H⁺)이 많아져 산성을 띠는 물이 되고 전자(electron)들이 이동하게 되면서 전기 에너지가 만들어지는 것이다.

전기가 만들어지는 과정에서 이산화탄소는 다른 물질(탄산수소칼륨)로 변환되는데, 이 때 전환 효율은 57% 혹은 그 이상이 된다. 또한 그 과정에서 수소도 생산되기 때문에 일석이조의 효과를 거둘 수 있다고 연구팀은 설명했다.

금속(아연, 알루미늄)-이산화탄소 시스템 개념도(자료 울산과학기술원 제공)
금속(아연, 알루미늄)-이산화탄소 시스템 개념도(자료 울산과학기술원 제공)

이산화탄소를 제거하는 동시에 전기를 생산해 수소까지 얻는 이번 기술은 지난해 김건태 교수팀이 공개한 ‘나트륨 금속–이산화탄소 시스템(Hybrid Na-CO₂system)’보다 효율성과 안전성이 크게 향상됐다.

기존보다 저렴한 전극(금속)과 분리막으로 바꿔 가격을 낮추었을 뿐만 아니라 폭발위험이 없어 안전하며 전기 출력과 수소 생산 속도도 크게 높아졌다.

김건태 교수는 “이 기술은 이산화탄소를 더 빠르고 값 싸게 줄이면서 수소와 전기를 생산할 수 있는 활용성 높은 세계 최초 기술”이라며 “실증 연구 수준에 빠르게 도달한 만큼 상용화 가능성도 높을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

과학기술정보통신부는 이번 연구결과가 지난달 22일 국제적인 학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’에 게재됐으며 과학기술정보통신부 기후변화 대응 기술 개발사업 ‘Korea CCS 2020’ 사업의 지원을 받아 수행됐다고 밝혔다.

song@greenpost.kr



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