▲ 단계별 목표 및 기업 연계 사업화 계획 모식도

국내 연구진이 지구 온난화의 주범인 이산화탄소(CO2)를 효율적으로 액체 연료로 전환할 수 있는 기술을 개발하고 제철소·발전소 등에서 사용이 가능하도록 연구에 나서고 있다.

한국에너지공대(총장 윤의준, KENTECH)는 강영수 교수 연구팀이 CO2를 광촉매 및 광전기화학적인 방법으로 메탄올이나 에탄올과 같은 액체 연료로 전환하는 핵심적 원천기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

연구팀은 자연광합성의 장점인 완벽한 생산물 선택성을 살리되 한계점으로 지적되는 매우 큰 환원 반응에너지와 전자 전달 반응 활성화 에너지를 감소하고, 연속적으로 4개 이상의 전자와 양성자를 동시에 전달하는 경로를 확보하였으며 이와 관련된 시스템 기술을 확보하는데 성공했다.

또한, 효율 향상에 연계된 파라메타들의 최적화를 통해 현재의 전기화학적 액체 생성물의 Solar to fuel (STF) 효율인 0.1 – 0.3%의 효율의 한계를 극복하고, STF 효율 1.7% 이상을 달성했다.

한국에너지공대는 이를 통해 광전기화학 및 광화학적 방법으로 CO2 저감 기술에 의한 이상 기후 변화 문제와 에너지 고갈 문제를 해결할 수 있는 새로운 돌파구(break-through)를 마련하였다는데 그 의의가 있다고 밝혔다. 연구팀은 개발된 기술을 포스코, 한전 및 한전 발전사 등에 이전하기 위하여 많은 연구를 수행하고 있다.

연구팀은 개발된 기초기반 기술을 바탕으로 산업기술평가원에서 지원하는 산업기술 알키미스트 사업의 2단계 연구를 수행 중이다. 2단계에선 코나솔, 제이엔케이히터, 제이아이테크 등 CO2 포집 및 에너지 소재 기업과 연계해 하이브리드 컴파지트 광촉매 및 시스템 기술을 개발 중이다.

2단계의 연구 결과를 바탕으로 3단계의 목표인 연속공정 및 대용량화 공정 기술 개발을 위해 한국에너지공과대학교 강영수 교수팀을 주관기관으로, 한국에너지공과대학교(유룡), 한국에너지공과대학교(김효원), 경북대학교(박현웅), 건국대학교(박기태), 포항산업과학연구원(김준우) 등 6개 공동 연구팀을 구성했다. 또한 2023년 대한화학회 가을 학회에서 3단계 목표 달성을 위한 ‘산업기술 알키미스트사업 심포지움’을 개최하여, 구체적인 연구 협력을 논의했다.