"CO₂→차세대 연료"…건국대, 전기화학 시스템 개발

차세대 전극 개발
탄소 자원화 전환점

[서울=뉴시스]전수현 인턴 기자 = 건국대 화학공학부 박기태 교수 연구팀이 고려대, KAIST 연구진과 공동으로 이산화탄소(CO₂)를 고효율 액체 연료로 전환하는 차세대 전기화학 시스템을 개발했다.

연구팀은 전기화학적 CO₂ 전환 기술의 핵심 난제 중 하나인 'CO₂ 공급 제한' 문제를 생물촉매 기반 전략으로 해결했다.

탄산무수화효소(bovine carbonic anhydrase, bCA)를 탄소나노튜브(CNT)에 고정하면 수백일 이상 효소의 활성이 유지된다. 연구팀은 이를 비스무트(Bi) 금속 촉매와 결합해 금속–효소 하이브리드 전극(M–bCA cathode)을 제작했다.

이 시스템은 촉매 표면에 형성된 중탄산염으로부터 CO₂를 빠르게 재생해 촉매에 공급함으로써 기존 전극 대비 반응 속도를 최대 3.3배까지 향상했다.

또한 별도 정제 과정 없이도 15% 이상의 고농도 개미산(formic acid)을 전해질과 섞이지 않은 형태로 직접 생산했다. 개미산은 산업적 용도 외에도, 수소 저장 매체 및 탄소 중립적인 액체 연료로 사용될 수 있다.

특히 이번 기술은 고체전해질 기반의 새로운 전해 시스템을 적용해, 고순도 액체 연료를 직접 제조할 수 있는 기반 기술로 평가받고 있다.

박 교수는 "효소 기반 CO₂ 공급 메커니즘을 전기화학 시스템에 통합함으로써 탄소중립 사회를 위한 실용적 탄소 자원화 기술 상용화의 토대를 마련했다"고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 국가연구개발사업의 지원을 받아 수행됐으며 화학 분야 세계 최고 권위 학술지 중 하나인 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie(IF=16.9)'의 지난 7월호 표지 논문으로 선정됐다.