SK이노 "이산화탄소에서 전기·수소 생산"…기술 실증화 착수

울산CLX, UNIST와 ‘이산화탄소 저감 시스템 실증화 사업’ 협력

UNIST 김건태 교수가 ‘금속 이산화탄소 배터리 시스템’에 대해 설명하고 있다.ⓒSK이노베이션

이산화탄소에서 전기와 수소를 생산하는 역발상으로 탄소를 줄이는 기술이 개발될 전망이다.

SK이노베이션은 울산CLX가 UNIST(울산과학기술원)과 이산화탄소(CO2) 저감 시스템 실증화 사업을 진행하기로 했다고 21일 밝혔다.

양측은 UNIST 에너지 및 화학공학부 김건태 교수팀이 세계 최초로 개발한 ‘금속 이산화탄소 배터리 시스템’의 확대 가능성 및 상업화를 검증한다. 이 시스템은 이산화탄소를 활용해 전기와 수소를 생산하는 것이 핵심이다. 김 교수팀은 이미 연구단계에서 기술 검증을 완료했다.

물에 이산화탄소를 넣으면 전기화학 반응을 통해 기후변화의 주범인 이산화탄소는 제거되고, 전기와 수소가 만들어지는 방식이다. 이산화탄소가 녹은 물에는 수소이온(H+)이 많아져 산성을 띄게 되며, 이때 전자들이 이동하면서 전기가 만들어지는 것이다.

이 과정에서 수소(H2)도 생산되는 일석이조의 효과를 거둘 수 있다. 이 시스템을 활용할 경우 이산화탄소의 전환 효율이 약 60%에 달할 정도로 매우 높다.

김 교수팀은 기체 상태의 이산화탄소를 물에 녹이면 쉽게 다른 물질로 전환할 수 있다는 점에 착안해 연구를 시작했다. 이 시스템은 이산화탄소를 물에 녹여 작동하는 전지 형태다.

연료전지와 같이 음극(Zn or Al) 메탈과 분리막, 양극(촉매)으로 구성돼 있다. 다만 다른 전지와 달리 양극(촉매)이 물에 담겨 있으며 음극과 도선으로 연결돼 있다.

SK이노베이션 울산CLX는 실증화 사업을 위해 UNIST 등이 설립한 산학연 공동연구법인에 출자 형태로 참여키로 했다. 이를 위해 양측은 올해 초부터 관련 논의를 지속해왔다.

산학연 공동연구법인은 현재 공공기술 사업화 컨소시엄을 지원해 지역 신사업 육성 및 일자리 창출을 목적으로 하는 ‘공공연구기관 Big 선도모델 사업’에 지원한 상태다.

양측은 향후 SK이노베이션 울산CLX 생산공정 중 발생하는 연도가스의 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등 대기오염물질 저감 가능성을 테스트한다. 여기서 연속공정 사업화 등 상업성이 확인되면 함께 공동 사업 추진도 검토할 계획이다.

지구 온난화 등 심각한 기후변화 문제로 전세계적으로 이산화탄소를 포집∙활용∙저장하는 기술개발이 한창인 만큼 이번 사업이 상업화에 도달하게 되면 전세계적으로 이산화탄소 등 대기오염물질의 획기적인 저감이 가능해지는 전기를 마련하게 될 것으로 예상된다.

김건태 UNIST 교수는 “SK와의 협업을 통해 연구 결과가 실제 상업화 되면 이산화탄소 저감에 큰 기여를 할 것으로 기대한다”면서 “파생 연구를 통해 시스템을 개선하면 더 많은 이산화탄소를 줄이면서 수소와 전기를 생산할 수 있을 것”이라고 말했다.

임성배 SK이노베이션 울산CLX 화학생산본부장은 “이번 UNIST와의 협업을 통해 대기오염물질 저감을 위한 원천기술을 확보함으로써 그린밸런스2030 성공을 위한 교두보를 마련할 수 있을 것으로 기대한다”고 강조했다.