탄소중립 및 기후변화 해결 방법의 하나로 이산화탄소 활용 기술이 주목받고 있는 가운데 국내 연구진이 세계 최고 성능과 내구성을 확보한 전기화학적 이산화탄소 전환용 음이온교환막 소재 기술을 개발했다.

한국화학연구원 이장용 박사 연구팀과 한국과학기술연구원 원다혜·이웅 박사 연구팀은 이산화탄소(CO2)를 유용한 화학 원료인 일산화탄소(CO)로 전환하기 위한 전기화학 공정 핵심 소재의 성능과 내구성을 기존 해외 소재 대비 월등히 향상시켰다.

현재 연구용으로 쓰이는 음이온교환막은 전량 해외 수입에 의존하는데 열에 취약해 내구성이 떨어지고 이온전도가 낮아 성능도 좋지 않다. 그럼에도 불구하고 소재 개발의 기술적 난이도가 높아 이를 뛰어넘는 소재가 개발되지 못했다.

이에 공동연구팀은 분자량을 키우는 기술을 적용해 튼튼한 ‘폴리카바졸계’ 고분자 소재를 만들고 여기에 음이온이 잘 통과하는 화학적 특성을 부여, 성능과 내구성이 모두 좋은 전기화학적 이산화탄소 전환용 음이온교환막을 국내 최초로 개발했다.

연구팀이 개발한 음이온교환막 소재는 향후 전기화학적 이산화탄소 전환공정의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다. 또 유사한 전기화학 장치인 수전해, 연료전지 등에도 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

한국화학연구원 이영국 원장은 “이번 기술 개발로 선진국과의 에너지 분야 핵심 전해질 소재 기술 격차를 줄일 수 있을 뿐 아니라 향후 유관 기업과의 기술이전 및 상용화 추진을 통해 차세대 CCU 혁신 기술 개발의 지렛대가 되기를 기대한다”고 말했다.

이번 연구결과는 과학기술 분야 국제학술지 ‘ACS Energy Letters’ (IF: 22.0) 2023년 4월호에 발표됐다.

조길상 기자 pcop@ggilbo.com