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이번 연구는 UNIST 김건태 교수팀과 호주 뉴 사우스 웨일즈 대학교의 Liming Dai 교수가 함께 참여했다.
연구진은 온실가스의 주범인 ‘이산화탄소’를 없애는 동시에 ‘수소’와 ‘전기’를 더 쉽고 빠르게 생산하는 새로운 시스템을 개발했다.
연구진이 개발한 멤프레인 프리 수계 금속-이산화탄소 배터리는 음극과 수계 전해질 1종, 양극만 필요하다는 점에서 수소차 연료전지와 유사한 구조이지만 연료전지와 달리 촉매가 물속(수계 전해질)에 담겨 있으며 음극과 도선으로 연결돼 있다.
물에 이산화탄소를 불어넣으면 전체 반응이 시작돼 이산화탄소는 사라지고, 전기와 수소가 만들어진다.
수소 발생 효율(패러데이 효율)이 92%로 높을 뿐만 아니라 충전 반응에서 생성되는 산소와 염소도 유용하게 쓸 수 있다.
전동협 교수는 “시뮬레이션 결과 멤브레인 프리 수계 금속-이산화탄소 배터리의 성능 저하 원인을 정밀하게 찾아낼 수 있었다”며 “문제점의 정확한 진단을 통해 지금보다 향상된 이산화탄소 활용 배터리를 개발할 수 있을 것”이라고 설명했다.
김건태 교수는 “제조 과정은 단순화하면서도 이산화탄소 활용도를 더 높인 ‘멤브레인 프리’ 기술로 수계 금속-이산화탄소 시스템의 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라며 “이번 연구는 단순히 새로운 이산화탄소 활용 시스템 개발에 그치지 않고 더 많은 파생 연구로 이어질 것”이라고 말했다.
전동협 교수는 LG화학, 삼성SDI, 사우스캐롤라이나 주립대, 캐나다 NRC 등 국내외 연구소에서 연료전지와 리튬이온배터리를 연구해 왔으며 현재 동국대 경주캠퍼스 산학협력단장을 맡고 있다.
