탄소 포집과 전환을 한 번에…켄텍, 전극 시스템 개발

산업 배출가스 등 저농도 CO2 손쉽게 전환…탄소저감 기대

(나주=연합뉴스) 장아름 기자 = 이산화탄소(CO2)를 별도의 분리 공정 없이 한 번에 포집하고 화학물질로 전환하는 기술이 개발됐다.

한국에너지공과대학교(KENTECH·켄텍)는 22일 배기가스 등 희석된 저농도 이산화탄소 조건에서도 하나의 전극 구조 안에서 포집과 전환을 수행하는 전기화학 전극 시스템을 개발했다고 밝혔다.

산업 현장에서 배출되는 이산화탄소는 질소와 산소 등과 섞인 희석된 형태로 존재해 효율적인 포집과 전환에 한계가 있었지만, 새로운 기술을 통해 탄소저감 효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

켄텍 에너지공학부 최원용·오명환 교수 연구팀은 이산화탄소 포집과 전기화학적 전환이 하나의 전극 내부에서 연속적으로 일어나도록 전극 구조를 설계했다.

이산화탄소를 선택적으로 포집하는 다공성 탄소층, 이산화탄소를 개미산(formic acid)으로 전환하는 주석 산화물 촉매층, 기체 확산과 전자 전달을 담당하는 탄소 종이층으로 구성된다.

이를 통해 이산화탄소 분리와 화학 전환이 하나의 전극에서 연속적으로 일어나도록 설계됐다.

개미산은 액체 형태로 저장과 취급이 비교적 용이한 물질로, 이산화탄소를 보다 활용 가능한 화학물질로 전환할 수 있다.

실험 결과 해당 전극은 이산화탄소 15%, 산소 8%, 질소 77%로 구성된 모사 배기가스 조건에서도 안정적으로 개미산을 생성했으며 약 400ppm 수준의 낮은 이산화탄소 농도에서도 반응이 가능한 것으로 확인됐다.

이 연구는 국제학술지 ACS Energy Letters(논문명: Integrated Capture and Conversion of Dilute CO2 Using Oxygen-Tolerant Porous Carbon-modified Gas Diffusion Electrode)에 게재됐다.

최 교수는 "이번 연구는 실제 배기가스 환경에서도 작동 가능한 단순한 이산화탄소 활용 경로를 제시했다"고 설명했다.

areum@yna.co.kr