세계 최고 성능 CO₂전환용 음이온교환막 소재 기술 개발

화학연-과기연, 기존 해외 소재보다 2배 이상 성능 향상

연구의 개념도(화학연 제공)/뉴스1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 세계 최고 성능의 이산화탄소(CO₂) 전환용 음이온교환막 소재 기술을 개발했다.

한국화학연구원은 이장용 박사 연구팀이 한국과학기술연구원 원다혜·이웅 박사 연구팀과 세계 최고 성능과 내구성을 확보한 전기화학적 이산화탄소 전환용 음이온교환막 소재 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

연구팀은 분자량을 키우는 기술을 적용해 튼튼한 ‘폴리카바졸계’ 고분자 소재를 만들고, 여기에 음이온이 잘 통과하는 화학적 특성을 부여해 성능과 내구성이 모두 좋은 전기화학적 이산화탄소 전환용 음이온교환막을 국내 최초로 개발했다.

연구팀은 이산화탄소를 유용한 화학 원료인 일산화탄소(CO)로 전환하기 위한 전기화학 공정 핵심 소재의 성능과 내구성을 기존 해외 소재 대비 월등히 향상시켰다.

실험결과 기존 소재가 열적 안정성이 낮아 상온에서만 구동하는 것과 달리 신규 개발 소재는 60℃의 구동 조건에서도 150시간 동안 안정적으로 작동했다.

이 소재는 기존 해외 소재보다 2배 이상 향상된 일산화탄소 생산 성능을 기록했다.

동일 조건(1㎾ 스택, 1일)에서 기존 소재를 적용하면 하루에 최대 약 1.6㎏의 일산화탄소를 생산할 수 있는 반면 개발한 소재를 공정에 적용하면 하루에 최대 약 3.6㎏의 일산화탄소를 최종 생산할 수 있다.

이 소재는 향후 전기화학적 이산화탄소 전환 공정의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

또 유사한 전기화학 장치인 수전해, 연료전지 등에도 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 전망된다.

왼쪽부터 이장용 한국화학연구원 박사, 원다혜 한국과학기술연구원 박사, 이웅 한국과학기술연구원 박사

이영국 화학연구원장은 “이번 기술 개발로 선진국과의 에너지 분야 핵심 전해질 소재 기술 격차를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 향후 유관 기업과의 기술이전 및 상용화 추진을 통해 차세대 CCU 혁신 기술 개발의 지렛대가 되기를 기대한다”고 말했다.

한국화학연구원과 과학기술정보통신부 ‘유용물질 생산을 위한 Carbon to X 기술개발사업’의 지원을 통해 수행된 이번 연구 결과는 과학기술 분야 국제학술지 'ACS 에너지 레터스'에 실렸다.

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