[투데이에너지 김창수 기자] 울산과학기술원(UNIST, 총장 정무영)은 에너지 및 화학공학부 김건태 교수팀이 이산화탄소를 사용해 전기와 수소를 생산하는 ‘수계 금속(아연, 알루미늄)-이산화탄소 시스템(Aqueous Zn or Al-CO₂System)’을 개발했다.
지난 4일 UNIST에 따르면 이 시스템은 물에 녹인 이산화탄소를 활용해 작동하는 전지의 일종으로 전기화학 반응 과정에서 기후변화의 주범인 이산화탄소는 제거되고 전기와 수소가 만들어지는 방식이다.
지구온난화 등 기후변화 문제가 심각해짐에 따라 이산화탄소를 저감하기 위해 전세계적으로 이산화탄소를 포집·활용·저장하는 기술(CCUS) 개발이 활발히 진행되고 있다.
그러나 기체상태의 이산화탄소는 화학적으로 매우 안정적인 상태라 그 결합을 끊고 다른 물질로 변환하기 어려워 세계 각국은 효율적으로 이산화탄소를 전환하기 위한 연구에 집중하고 있다.
이번 연구는 이산화탄소를 물에 녹이면 손쉽게 다른 물질로 전환할 수 있다는 점에 착안했다.
이산화탄소가 물에 녹게 되면 그 물은 수소이온(H⁺)이 많아져 산성을 띠게 되는데 전자들이 이동하면서 전기에너지가 만들어진다.
전기 생산과정에서 이산화탄소는 다른 물질(탄산수소칼륨)로 변환되는데 이때 전환 효율은 57% 혹은 그 이상이 된다.
또한 그 과정에서 수소도 생산되기 때문에 일거양득의 효과를 거둘 수 있다.
이산화탄소를 제거하면서 동시에 전기와 수소까지 생산하는 이번 기술은 지난해 본 연구팀이 공개한 ‘나트륨 금속-이산화탄소 시스템(Hybrid Na-CO₂system)’보다 효율성과 안전성이 크게 향상됐다.
기존보다 저렴한 전극(금속)과 분리막으로 바꿔 가격을 낮췄고 폭발위험이 없어 안전하다.
또한 전기출력과 수소생산 속도도 크게 높아졌다.
김건태 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수는 “이산화탄소를 더 빠르고 값싸게 줄이면서 수소와 전기를 생산할 수 있는 활용성 높은 세계 최초의 기술”이라며 “실증 연구수준에 빠르게 도달한 만큼 상용화 가능성도 높을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한편 과학기술정보통신부는 본 연구결과가 국제적 학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’에 게재됐으며 과기정통부 기후변화 대응 기술개발사업인 ‘Korea CCS 2020’ 사업의 지원을 받아 수행됐다고 밝혔다.