오염된 화장실 하수 정화하면서 수소도 생산한다

오염된 하수를 이용해 수소를 만들 수 있는 기술이 개발됐다. 

포스텍은 조강우 환경공학부 교수, 김지선 박사과정생 연구팀이 한국과학기술연구원(KIST)과 공동연구를 통해 오염된 생활 하수를 사용해 친환경 에너지인 수소 생산 효율을 높일 새로운 촉매를 개발했다고 6일 밝혔다. 

수소를 생산하는 대표적인 방식 중 하나는 물을 전기분해하는 '수전해' 기술이다. 지구상에 풍부한 물을 사용하기 때문에 지속 가능한 공정이지만 수소 생산과 동시에 발생하는 산소 발생 반응의 속도가 매우 느려 에너지 전환 효율이 낮다는 단점이 있었다. 

최근 과학자들은 수소 생산 효율을 높이기 위해 요소를 이용하는 방법을 연구하고 있다. 소변에 포함된 오염물질인 요소는 산화 과정에서 많은 양의 에너지를 방출한다. 이를 활용하면 수소 발생 효율을 높일 수 있다는 계산이다. 화장실 폐수를 정화하는 건 덤이다. 이 과정에서 효율을 높이기 위해 요소 산화 반응을 효과적으로 촉진할 수 있는 촉매가 필요하다. 

연구팀은 이때 쓰일 강력한 촉매를 만들었다. 니켈(Ni) 금속에 철(Fe)과 옥살산(Oxalate)을 결합한 니켈-철-옥살산(이하 O-NFF) 촉매로 나노미터(nm·10억분의 1m) 크기의 입자들이 파편 형태로 조합돼 있어 표면적이 크다. 더 많은 반응 물질을 흡착해 요소 산화 반응 속도를 높일 수 있다는 의미다.  

이번 연구를 이끈 조 교수는 "생활 하수도 정화하면서 친환경 에너지원인 수소 생산 효율을 높일 수 있는 촉매를 개발했다"며 "금속과 유기물로 만든 O-NFF 촉매로 산업용 전기분해 수소 생산 효율이 향상되길 바란다"고 말했다. 

POSTECH 연구팀이 개발한 촉매 반응 모식도. POSTECH 제공

[이채린 기자 rini113@donga.com]