성균관대, 온실기체로 전기 생산하는 '가스전지' 개발

(서울=뉴스1) 김지현 기자 = 성균관대학교는 16일 나노공학과 장지수 교수 연구팀이 온실기체를 흡착하는 과정에서 전기를 생산하는 신개념 에너지 소자 '가스전지(GCEG)'를 개발했다고 밝혔다. 온실가스를 단순히 포집·저장하는 수준을 넘어 에너지원으로 활용하는 기술이라는 점에서 주목된다.

이번 연구는 아주대학교 윤태광 교수, 충북대학교 김한슬 교수 연구팀과 공동으로 진행됐다. 기존 탄소포집저장(CCUS) 기술이 온실기체를 처리하는 과정에서 추가적인 전기나 열 에너지를 필요로 했던 한계를 극복하기 위한 시도다.

연구팀은 온실기체가 전극 표면에 흡착될 때 발생하는 물리·화학적 에너지를 전기에너지로 변환하는 방식의 소자를 제안했다. 개발된 가스전지는 탄소 기반 전극과 하이드로겔 소재를 비대칭 구조로 결합한 형태로, 대기 중 질소산화물(NOx)이나 이산화탄소(CO₂)가 흡착되면 내부 전하 재분포와 이온 이동이 일어나 외부 전원 없이도 지속적인 직류 전기를 생산한다.

즉 공기 중 오염물질이 전지의 연료 역할을 하며, 환경 정화와 전력 생산을 동시에 수행하는 구조다. 에너지를 소비하는 기존 탄소포집 기술과 달리, 에너지를 생성하는 ‘생성형 플랫폼’으로 전환했다는 점에서 의미가 있다는 평가다.

이 기술은 별도의 배터리 없이 작동하는 스마트 환경 센서나 자가발전 사물인터넷(IoT) 시스템에 적용될 수 있다. 또한 대량의 배출가스가 발생하는 산업 현장에서는 탄소 저감과 에너지 회수를 동시에 달성하는 기술로 활용 가능성이 제기된다. 분산형 에너지 시스템과 결합될 경우 탄소중립 실현에도 기여할 것으로 기대된다.

장지수 교수는 "온실기체를 처리 대상이 아닌 새로운 에너지 자원으로 활용할 수 있음을 보여준 사례"라며 "탄소중립을 넘어 에너지를 생성하는 환경 기술 플랫폼으로 발전시켜 나가겠다"고 밝혔다.

이번 연구 성과는 재료과학 분야 국제학술지인 Energy & Environmental Science에 게재됐으며, 표지 논문(Front cover)으로 선정됐다.

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