[그린포스트코리아 홍민영 기자] 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 온실가스인 이산화탄소를 없애고 전기와 수소를 생산하는 시스템을 개발했다.

울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 김건태 교수팀은 이산화탄소를 활용해 전기와 수소를 생산하는 ‘하이브리드 나트륨 금속-이산화탄소 시스템(Hybrid Na-CO₂ system)’을 세계 최초로 개발했다고 10일 밝혔다. 

전지 형식인 이 시스템은 연료전지(수소와 산소에서 전기를 얻는 전지)와 동일하게 음극(나트륨 금속)과 분리막(나시콘), 양극(촉매)로 구성됐다. 촉매는 물에 잠겨 있고 음극과 도선으로 연결돼 있다. 이 물에 이산화탄소를 넣으면 수소 이온(양성자)과 탄산수소 이온이 만들어진다. 수소 이온으로 인해 산성으로 변한 물은 나트륨 금속에 있던 전자들을 끌어당기며 전기를 생성한다. 수소 이온은 전자와 만나 수소 기체로 변하고, 음극에서 전자를 잃은 나트륨 이온은 분리막을 통과하면서 탄산수소나트륨이 되는 방식이다. 전환되는 이산화탄소의 양은 전체의 50%에 달한다. 

지구상 이산화탄소은 대부분 해양에 흡수된다. 이 과정에서 바닷물이 산성으로 바뀌는데, 연구진은 이 현상에 착안해 해당 시스템을 구축했다. 산성도가 높아지면 양성자가 늘어나 전자를 끌어당기는 점을 이용한 것이다. 

실험 결과 전극 손상 없이 1000시간 이상 작동하는 등 안정성도 뛰어나 이산화탄소의 효율적인 활용과 제거가 가능할 것으로 보인다.

연구진을 이끈 김건태 교수는 “이번 연구는 단순히 이산화탄소 활용에 그치지 않고 더 많은 파생 연구로 이어질 것”이라며 “전해질, 분리막, 시스템 설계, 전극 촉매 등이 개선되면 온실가스인 이산화탄소를 줄이면서 수소와 전기를 생산할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구에는 조재필 에너지 및 화학공학부 교수와 조지아공대의 메이린 리우 교수도 함께 참여했다. 연구결과는 세계적인 과학저널 셀(Cell)의 자매지인 ‘아이사이언스(iScience)’ 지난달 30일자에 실렸다.

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