이산화탄소로 전지·수소 생산…'수계 금속-이산화탄소 시스템' 개발

하수은 / 기사승인 : 2019-06-04 15:05:46
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[일요주간=하수은 기자] 울산과학기술원(UNIST) 에너지·화학공학부 김건태 교수팀이 이산화탄소를 사용해 전기와 수소를 생산하는 ‘수계 금속(아연·알루미늄)-이산화탄소 시스템’을 개발했다.
 
수계(Aqueous)는 물 기반의 전해질을 사용했다는 의미다. 이 시스템에서는 물에 수산화칼륨이나 수산화나트륨 등을 미량 녹여 전해질로 사용한다.
 
이 시스템은 물에 녹인 이산화탄소를 활용해 작동하는 일종의 전지다. 전기화학 반응 과정에서 기후변화의 주범인 이산화탄소는 제거되고 전기와 수소가 만들어지는 방식이다.  

 

▲ 금속(아연, 알루미늄)-이산화탄소 시스템 개념도.(과학기술정보통신부 제공))

4일 과학기술정보통신부에 따르면 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 전자(electron)들이 이동하면서 전기 에너지가 만들어지는 것이다.
 
전기가 만들어지는 과정에서 이산화탄소는 다른 물질(탄산수소칼륨)로 변환된다. 이 때 전환 효율은 57% 혹은 그 이상이 된다. 또 그 과정에서 수소도 생산되기 때문에 일석이조의 효과를 거둘 수 있다.
 
연구팀은 “이산화탄소를 제거하는 동시에 전기를 생산해 수소까지 얻는 이번 기술은 지난해 공개한 ‘나트륨 금속–이산화탄소 시스템(Hybrid Na-CO₂system)’보다 효율성과 안전성이 크게 향상됐다”고 말했다.

또 “기존보다 저렴한 전극(금속)과 분리막으로 바꿔 가격을 낮추었을 뿐만 아니라 폭발위험이 없어 안전하며 전기 출력과 수소 생산 속도도 크게 높아졌다”고 덧붙였다.
 
김건태 UNIST 에너지 및 화학공학부 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 것”이라고 말했다.

 

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