이산화탄소 물에 녹여 전기·수소 만드는 시스템 개발

UNIST 김건태 교수팀 주도

/자료=울산과학기술원

울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 김건태 교수팀이 이산화탄소를 사용해, 전기와 수소를 생산하는 ‘수계 금속-이산화탄소 시스템’을 개발했다고 4일 밝혔다. 수계는 물 기반의 전해질을 사용했다는 의미이다.

이 시스템은 물에 녹인 이산화탄소를 활용해 작동하는 일종의 전지다. 전기화학 반응 과정에서 기후변화의 주범인 이산화탄소는 제거되고 전기와 수소가 만들어진다.

지구온난화 등 기후변화 문제가 심각해짐에 따라 이산화탄소를 저감하기 위해 전세계적으로 이산화탄소를 포집·활용·저장하는 기술(CCUS) 개발이 활발히 진행되고 있다.

연구진에 따르면 기체상태의 이산화탄소는 화학적으로 매우 안정적인 상태라서, 그 결합을 끊고 다른 물질로 변환하기 어렵다. 세계 각국은 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 되면서 전자들이 활발히 이동하고 이 과정에서 전기 에너지가 만들어진다.

전기가 만들어지는 과정에서 이산화탄소는 다른 물질인 탄산수소칼륨으로 변환되는 데 이 때 전환 효율은 57% 이상이다. 또 그 과정에서 수소도 생산되기 때문에 일석이조 효과를 거둘 수 있다.


김 교수는 “이 기술은 이산화탄소를 더 빠르고 값싸게 줄이면서 수소와 전기를 생산할 수 있는 활용성 높은 세계 최초 기술”이라며 “실증 연구 수준에 빠르게 도달한 만큼 상용화 가능성도 높을 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 연구성과는 국제학술지 ‘앙게반테 케미’에 게재됐다.