UNIST, 전기·태양광 없이 그린 과산화수소 생산기술 개발

국내 연구진이 해외 연구진과 공동으로 전기나 태양광 같은 외부 에너지원 없이 과산화수소를 생산할 수 있는 친환경 기술을 개발했다.

울산과학기술원(UNIST)은 10일 에너지화학과 장지욱 교수 연구팀이 한국과학기술원(KAIST) 서동화 교수, 미국 스탠퍼드대학교 토머스 하라미요 교수팀과 함께 바이오디젤 생산 과정에서 발생하는 부산물 글리세롤을 활용해 과산화수소를 만드는 새로운 시스템을 구현했다고 밝혔다.

이번 시스템은 전력 공급 없이 작동할 뿐 아니라 전기를 추가로 생산할 수 있으며, 부가적으로 글리세르산까지 얻을 수 있는 것이 특징이다.

과산화수소는 전 세계 생산량의 90% 이상이 펄프 표백, 반도체 세정 등 산업 공정에 쓰이고 있으며, 연료전지 산화제나 에너지 저장체로 활용 가능성이 높다. 그러나 현재 상용화된 안트라퀴논 공정은 고가의 수소와 유기 용제, 다량의 화석 연료에 의존해 이산화탄소와 유기 오염물을 대량 배출하는 문제가 있다.

연구진이 개발한 시스템은 이러한 단점을 극복했다. 글리세롤의 화학 에너지를 이용해 양극에서는 글리세롤이 자발적으로 산화돼 글리세르산으로 전환되면서 전자를 방출하고, 방출된 전자가 음극으로 이동해 산소를 환원시켜 과산화수소를 생성하는 방식이다.

실험 결과, 이 시스템은 1㎠당 분당 약 8.475 마이크로몰(μmol)의 과산화수소를 생산했으며, 이는 기존 안트라퀴논 공정과 유사한 수준의 생산성을 보였다.

장지욱 교수는 “저비용 바이오디젤 부산물인 글리세롤로 과산화수소와 고부가 화합물을 동시에 생산하고, 전기까지 회수할 수 있다는 점에서 경제성과 지속 가능성을 모두 갖췄다”고 설명했다.

이번 성과는 화학 합성 분야 국제 학술지 네이처 신서시스(Nature Synthesis) 8월 호에 게재됐다.

손동민 기자/ hello@sciencewave.kr