[월간수소경제 최형주 기자] 이산화탄소를 사용해 전기와 수소를 생산하는 세계 최초의 ‘CCUS'기술이 국내 연구진에 의해 발표돼 전 세계 수소산업에 큰 파장을 불러 일으킬 것으로 예상된다. 

CCUS(CO2 Capture, Utilization and Sequestration) 기술이란 산업시설 등에서 나오는 이산화탄소를 포집, 저장하는 기술과 이산화탄소를 다른 유용한 물질로 변환하는 기술을 의미한다.

기체상태의 이산화탄소는 화학적으로 매우 안정적인 상태이기 때문에 결합을 끊고 다른 물질로 변환하기 어려워 세계 각 국이 이산화탄소를 전환하는 ‘CCUS’ 기술의 연구 및 개발에 열을 올리고 있는 상황에서의 발표라 의미가 깊다. 

울산과학기술원(UNIST) 김건태 에너지및화학공학부 교수가 이끄는 연구진이 발표한 ‘수계 금속-이산화탄소시스템’은 미량의 수산화칼륨 혹은 수산화 나트륨을 녹인 물 기반의 전해질을 사용한다. 

이후 이산화탄소를 물에 녹여 전기화학 반응을 통해 이산화탄소를 제거한다. 이때 전기와 수소가 함께 만들어진다는 것이 이번 연구의 핵심이다.

김건태 교수 연구팀 측은 “이산화탄소를 물에 녹이면 손쉽게 다른 물질로 전환할 수 있다는 부분에서 아이디어를 얻었다”며 “이산화탄소가 물에 녹게 되면, 그 물은 수소이온(H⁺)이 많아져 산성을 띠는 물이 되면서, 전자(electron)들이 이동하면서 전기 에너지가 만들어진다”고 밝혔다.

또한 연구팀은 “전기가 만들어지는 과정에서 이산화탄소는 다른 물질(탄산수소칼륨)로 변환되는데 이 때 전환 효율은 57% 혹은 그 이상이며, 그 과정에서 수소도 생산되기 때문에 일석이조”라고 강조했다.

특히 김건태 교수 연구팀은 지난해 ‘나트륨 금속–이산화탄소 시스템(Hybrid Na-CO₂system)’을 공개했으며, 이번 연구로 효율성과 안전성 측면에서 많은 발전을 이뤘다고 밝혔다. 

더불어 기존보다 저렴한 전극(금속)과 분리막을 사용해 가격을 낮추고, 폭발위험이 없어 안전하게 전기를 출력하며 동시에 수소 생산 속도도 크게 높였다는 평가다. 

김건태 UNIST에너지및화학공학부 교수는 “이산화탄소를 더 빠르고 값싸게 줄이면서 수소와 전기를 생산할 수 있는 활용성이 높은 세계 최초의 기술”이라며, “실증 연구 수준에 빠르게 도달한 만큼 상용화 가능성도 높을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 

한편 이번 연구는 과기정통부 기후변화 대응 기술 개발사업의 ‘Korea CCS 2020’ 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 과학기술정보통신부는 연구결과가 국제 학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’에 게재(’19.5.22.)됐다고 밝혔다.