논문 표지 |
이산화탄소(CO₂)를 버려지는 온실가스가 아닌 ‘달리는 자동차의 연료’로 바꾸는 길이 열렸다. 건국대학교 박기태 교수(화학공학부) 연구팀이 고려대학교, KAIST 연구진과 함께 이산화탄소를 고효율 액체 연료로 전환하는 차세대 전기화학 시스템을 개발했으며, 이 성과는 화학 분야 세계 최고 권위 학술지 중 하나인 Angewandte Chemie(IF=16.9) 2025년 7월호 표지 논문으로 선정돼 국제적 주목을 받고 있다.
이번 연구팀은 전기화학적 CO₂ 전환 기술에서 가장 큰 난제로 꼽히는 ‘CO₂ 공급 제한’ 문제를 생물 촉매 기반 전략으로 정면 돌파했다. 탄산무수화효소(bovine carbonic anhydrase, bCA)를 탄소나노튜브(CNT)에 고정해 수백일 이상 안정적인 활성을 유지시키고, 이를 비스무트(Bi) 금속 촉매와 결합시켜 금속-효소 하이브리드 전극(M-bCA cathode)을 제작한 것이다.
새로운 전극은 촉매 표면에 형성된 중탄산염에서 CO₂를 신속히 재생해 공급할 수 있어 기존 전극 대비 반응 속도를 최대 3.3배 끌어올렸다. 그 결과, 별도의 정제 과정 없이도 전해질과 섞이지 않은 상태의 고농도 개미산(formic acid)을 15% 이상 직접 생산하는 데 성공했다. 개미산은 화학 산업 전반에서 활용도가 높은 물질일 뿐 아니라 수소 저장 매체이자 탄소 중립적 액체 연료로도 주목받고 있다.
특히 이번 기술은 고체전해질 기반의 전해 시스템을 적용해 고순도 액체 연료를 직접 제조할 수 있다는 점에서 의미가 크다. 이는 탄소 자원화 기술의 산업적 실현을 앞당길 수 있는 결정적 전환점으로 평가받고 있다.
박기태 교수는 “효소 기반 CO₂ 공급 메커니즘을 전기화학 시스템에 성공적으로 통합함으로써, 탄소 중립 사회를 향한 실용적 탄소 자원화 기술의 상용화를 앞당기는 토대를 마련했다”고 강조했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 국가연구개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 건국대 박기태 교수와 강여민·도영진 박사과정생, 고려대 김중배 교수와 김윤재 박사과정생, KAIST 이진우 교수가 공동 참여했다.
사진=건국대 제공
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