'이산화탄소' 수소와 전기로 분해한다

수계 금속-이산화탄소 시스템 장기 구동 성능과 이산화탄소 변환 추이를 담은 그래프

[아시아경제 황준호 기자] 기후 변화의 주범인 이산화탄소를 물에 녹여 분해할 수 있는 촉매가 개발됐다. 이 촉매를 활용하면 기후를 위협하는 이산화탄소를 분해해 고부가가치인 수소나 전기를 생산할 수 있어, 탄소저감 활동의 새로운 길을 제시하는 기술이 될 것으로 전망된다.

울산과학기술원의 김건태·백종범 교수 공동 연구팀은 이산화탄소가 포화된 전해질에서 작동하는 금속유기물 복합 촉매를 개발했다고 16일 밝혔다.

루테늄(Ru)과 다공성 탄소 지지체(PSC)가 결합된 루테늄 탄소 복합 촉매(CF-Ru@PSC)다. 이 촉매는 이산화탄소가 포화된 전해질에서 백금 촉매 만큼이나 우수하게 수소를 발생시킨다. 또 100시간 이상 구동해도 안정적인 반응을 일으킨다. 제조 공정도 간단해 대량 생산이 가능하다.

이를 통해 연구진은 앞서 개발한 이산화탄소 분해 시스템인 '수계 금속-이산화탄소 시스템'에 적용된 값비싼 백금 촉매를 저렴한 류테늄으로 대체할 수 있게 됐다. 이산화탄소 분해 시스템의 상용화 가능성이 한층 높아진 것이다.

이번 연구의 공동교신저자인 마흐무드 연구교수(왼쪽부터), 제1저자인 김정원 연구원, 교신저자인 김건태 교수가 기념 사진을 촬영하고 있다.

이산화탄소 분해 시스템이 상용화 되면 물에 녹아 있는 이산화탄소를 분리해 수소와 전기를 생산할 수 있다. 이산화탄소가 물에 녹아 생기는 수소이온(양성자)이 전기화학적 반응을 통해 환원돼 수소가 만들어지는 원리다. 바닷물에는 많은 양의 이산화탄소가 녹아 있는데, 이를 분해해 고부가가치 자원을 얻을 수 있게 되는 것이다.

김건태 교수는 "수계 금속-이산화탄소 시스템에 백금 대신 값싼 재료로 만든 고효율 촉매를 적용하게 되면 상용화가 한층 빨라질 것"이라며 "이번 연구를 통해 차세대 전극 신소재 개발과 안정성 문제를 동시에 해결할 단서도 제공했다"고 밝혔다.

한편 이번 연구는 재료 분야 국제 학술지인 저널 오브 머티리얼즈 케미스트리에 소개됐다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr