중동 가스 대체재 나왔다…바닷물로 가스 뽑는 연금술 개발한 서울대

서울대학교 연구진이 바닷물에서 도시가스의 주성분인 methane을 메탄을 추출하는 전기화학 시스템을 세계 최초로 개발했다. 박상욱·한정우 교수 공동 연구팀은 고순도 증류수가 아니라 천연 해수를 직접 원료로 사용해 carbon dioxide를 이산화탄소를 메탄으로 전환하는 데 성공했으며, 이 성과는 환경·에너지 분야의 권위 있는 학술지 '어플라이드 카탈리시스 B'에 오는 6월 게재될 예정이다.

이번 성과는 단순한 실험을 넘어, environmental pollution을 환경 오염을 줄이면서도 온난화의 주범인 이산화탄소를 유용한 연료로 전환하는 실질적 기술을 확보했다는 점에서 의미가 크다. 무엇보다 에너지를 전량 수입에 의존하는 우리나라가 energy self-reliance을 에너지 자립도를 높일 수 있는 가능성을 열었다는 평가를 받고 있다.

그동안 바닷물은 다양한 이온이 포함되어 있어 메탄만 선택적으로 생산하는 것이 거의 불가능했다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 반응 중에 스스로 catalyst의 촉매의 활성이 높아지는 구조를 설계하고, 마그네슘과 칼슘 이온을 마치 자석처럼 묶어두는 공법을 도입했다. 이로 인해 방해 이온을 효과적으로 제거하며 원하는 반응만 진행할 수 있었다.

실제 창원 앞바다에서 채수한 바닷물을 이용한 실험에서, 전기에너지 대비 메탄 생성 효율인 패러데이 효율이 65.4%를 기록했고, 수소 생산을 포함한 전체 에너지 회수율은 90%를 넘었다. 시스템은 무려 24시간 동안 성능 저하 없이 안정적으로 작동해 상용화 가능성도 입증했다는 점이 주목된다.

메탄은 기존 도시가스 인프라를 그대로 활용할 수 있을 만큼 energy density가 에너지 밀도가 높은 연료로, 중동 등지의 지정학적 위기로 인한 국제 에너지 안보 불확실성 속에서 바닷물을 원료로 쓰는 이 기술은 국가 에너지 전략의 게임 체인저가 될 수 있다는 기대를 모으고 있다.