[월간수소경제 성재경 기자] 한국과학기술연구원(KIST)은 4일 청정에너지연구센터 오형석 박사팀이 불소를 도핑한 산화주석 촉매의 대용량 합성법을 통해 장시간 안정적으로 이산화탄소를 개미산로 전환하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 

‘포름산’으로도 불리는 개미산은 특유의 신맛과 세균 억제, 수소이온지수 조절 효과 때문에 식품 가공, 보존제, 염색제, 가소제, 제설제, 경화지연제 등 다양한 산업에 활용되고 있다. 최근에는 친환경 생분해성 플라스틱의 원료로도 주목을 받고 있다.

개미산은 대부분 화석연료의 열화학반응을 통해 생산되기 때문에 제조공정상 이산화탄소의 배출이 불가피하다. 전기화학반응을 통해 이산화탄소를 직접 개미산으로 전환하게 되면 친환경적으로 생산이 가능하지만, 이를 위해서는 기체 상태의 이산화탄소를 액체로 전환하기 위한 액상 전환용 전극 물질의 성능을 높이고 장시간 안정적으로 전극이 구동할 수 있게 하는 내구성의 확보가 꼭 필요하다.

KIST 연구진은 주석에 불소를 도핑하는 비교적 간단한 방법으로 높은 개미산 전환 활성을 안정적으로 유지하는 전극을 개발했다. 이렇게 제작된 불소 도핑 산화주석 전극은 기존 상용 산화주석 전극 대비 4배 이상 많은 개미산 생산량을 보였고, 일주일 이상의 장시간 반응에도 성능이 잘 유지되어 기존 대비 반응내구성이 100배 이상 개선된 것으로 나타났다.

개미산은 수소를 저장하거나 운송하는 액상유기수소운반체(LOHC)의 수소 저장물질로도 활용할 수 있다. 개미산은 대용량의 수소를 저장하면서 외부 자극의 노출에도 안정성이 유지되는 액상화합물의 특성을 보유하고 있기 때문이다. 

연구진이 개발한 기술을 적용할 경우 그간 약점으로 여겨졌던 친환경성과 경제성 문제를 한 번에 해결할 수 있어 암모니아 등 타 후보물질 대비 경쟁력을 재평가 받을 수 있을 것으로 기대된다.

KIST 오형석 박사는 “효율이 높은 전극을 개발함으로써 이산화탄소를 이용한 개미산의 대량생산이 지속적으로 가능한 생산시스템을 구축할 수 있게 되었다”며 “탄소 포집‧활용(CCU) 기술의 가능성뿐 아니라 수소저장체로도 가능성이 높은 개미산을 대량생산할 수 있는 일석이조의 기술”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 저널인 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 최신호에 게재됐다.