성균관대·아주대·충북대, 온실기체 흡착해 전기 생산 ‘가스전지’ 개발

공기 중 오염물질, 전기생산 연료로 활용

[이데일리 김응열 기자] 성균관대는 아주대·충북대와 함께 대기 중 온실기체를 흡착하는 과정에서 전기를 스스로 만들어내는 신개념 에너지 소자인 ‘가스전지(Gas Capture and Electricity Generator, GCEG)’를 개발했다고 16일 밝혔다. 이번 연구에는 장지수 성균관대 나노공학과 교수와 윤태광 아주대 화공응용화학과 교수, 김한슬 충북대 신소재공학과 교수 연구팀이 함께 참여했다.

(왼쪽부터)장지수 성균관대 나노공학과 교수, 윤태광 아주대 화공응용화학과 교수, 김한슬 충북대 신소재공학과 교수. (사진=성균관대)

최근 기후 위기 해결을 위해 탄소를 포집하고 저장하는 기술(CCUS)이 주목받고 있다. 그러나 기존 방식은 온실기체를 모으고 처리하는 과정에서 막대한 양의 전기나 열 에너지를 소모해야 한다는 한계가 있었다.

이를 극복하기 위해 공동연구팀은 온실기체가 전극 표면에 달라붙을 때 발생하는 물리·화학적 에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 완전히 새로운 방식의 소자인 ‘가스전지’를 고안했다.

이 가스전지는 탄소 기반 전극과 하이드로겔 소재를 비대칭 구조로 결합한 형태다. 대기 중의 질소산화물(NOx)이나 이산화탄소(CO₂)가 장치에 흡착되면 내부에서 전하의 재분포가 일어나고 이온이 이동하면서 외부 전원 없이도 지속적인 직류 전기를 생산한다. 공기 중의 오염물질이 전지의 ‘연료’로 작용해 환경을 정화하고 전력을 공급하는 셈이다.

이 기술은 향후 별도의 배터리 없이 작동하는 스마트 환경 센서나 자가발전 IoT 시스템은 물론 대량의 배출가스가 나오는 산업 현장에서 에너지 회수와 탄소 저감을 동시에 달성하는 핵심 기술로 활용될 수 있다.

장지수 교수는 “앞으로 이 기술을 탄소중립을 넘어 에너지를 생성하는 환경 기술 플랫폼으로 발전시킬 것”이라고 말했다.

김응열 (keynews@edaily.co.kr)