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• 켄텍, 희석된 CO₂도 한 번에 포집·전환하는 전극 개발

  송고일 : 2026-01-23
  
  
  
  
  

  한국에너지공과대학교 UI/한국에너지공과대학교 제공 [투데이에너지 김원빈 기자] 한국에너지공과대학교(KENTECH)는 희석된 이산화탄소(CO₂) 조건에서도 포집과 전환을 하나의 전극에서 동시에 수행할 수 있는 전기화학 전극 시스템을 개발했다고 지난 22일 밝혔다. 산업 현장에서 배출되는 이산화탄소는 질소(N₂), 산소(O₂) 등과 섞여 농도가 낮은 경우가 많아, 기존 탄소 포집·전환 기술의 적용에 한계가 있었다. 이번 연구는 이러한 한계를 극복하고 분리 공정 없이도 저농도 이산화탄소를 직접 전환할 수 있다는 점에서 주목된다. 연구는 최원용·오명환 켄텍 에너지공학부 교수 연구진이 수행했다. 연구진은 △이산화탄소를 선택적으로 포집하는 다공성 탄소층 △포집된 이산화탄소를 개미산(formic acid)으로 전환하는 주석 산화물(SnO₂) 촉매층 △기체 확산과 전자 전달을 담당하는 탄소 종이층을 하나의 전극 구조로 통합했다. 이를 통해 하나의 전극 안에서 이산화탄소 포집과 전환 반응이 연속적으로 일어나도록 설계했다. 개미산은 액체 형태로 저장과 활용이 용이해 철강 세정제, 고무 응고제 등 다양한 산업 분야에서 사용되는 유용 화학물질이다. 실험 결과, 해당 전극은 이산화탄소 15%, 산소 8%, 질소 77%로 구성된 모사 배기가스 환경에서도 안정적으로 개미산을 생성했으며, 약 400ppm 수준의 저농도 이산화탄소 조건에서도 반응이 가능한 것으로 확인됐다. 아울러 연구진은 분자동역학 시뮬레이션과 이론 계산을 병행해 전극 내부에서 이산화탄소와 산소의 이동 및 흡착 거동을 분석함으로써 실험 결과를 이론적으로 뒷받침 했다. 연구진은 이번 성과가 대규모 플랜트뿐 아니라 소규모 산업시설이나 분산형 배출원에도 적용 가능한 탄소 저감 기술로 발전할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 제1저자인 동라이 판(Donglai Pan) 연구원은 “이번 연구는 탄소 포집과 전환을 하나의 전극 플랫폼으로 통합할 수 있음을 보여준 사례”라며 “향후 촉매와 탄소 소재 설계를 확장하면 다양한 탄소 전환 반응으로 응용할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단 리더연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 국제 학술지 ACS Energy Letters에 게재됐다.
  
  
  출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)