바닷물로 이산화탄소를 메탄으로 바꾸는 서울대 혁신 기술
바닷물로 만드는 차세대 청정연료 기술
ScienceDirect에 공개된 이번 연구는 서울대학교 박상욱 교수·한정우 교수 공동 연구팀이 진행했습니다. 연구진은 값비싼 초순수 대신 바닷물을 활용해 이산화탄소(CO₂)를 메탄(CH₄)으로 바꾸는 기술을 개발했습니다.
메탄은 기존 도시가스 인프라를 그대로 사용할 수 있고 에너지 밀도도 높아 차세대 청정연료로 주목받고 있습니다. 하지만 바닷물 속 마그네슘과 칼슘 이온이 촉매를 막아 효율이 급격히 떨어지는 문제가 있었습니다.
구리 촉매와 EDTA가 만든 혁신
연구 핵심은 구리(Cu)와 산화구리(Cu₂O)를 섞은 ‘Cu-PVP 촉매’입니다. 이 촉매는 반응 중 스스로 나노 구조로 변하며 메탄 생성에 유리한 ‘저배위 구리 구조’를 형성합니다. 특히 180℃ 조건에서 합성했을 때 가장 뛰어난 성능이 나타났습니다.
여기에 EDTA라는 킬레이트 물질을 추가해 바닷물 속 Mg²⁺와 Ca²⁺를 선택적으로 붙잡아 침전물 생성을 차단했습니다. 덕분에 촉매 표면이 막히지 않고 CO₂ 반응 효율이 크게 향상됐습니다.
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| ▲ 바닷물 메탄 연료 원리와 저배위 구리 촉매 EDTA 역할 설명 |
| 핵심 항목 | 연구 결과 |
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| 최대 메탄 선택성 | 74.7% |
| 천연 바닷물 성능 | 65% 이상 유지 |
| 안정성 | 24시간 연속 작동 |
| 핵심 첨가제 | EDTA 킬레이트 기술 |
| 저널 | Applied Catalysis B: Environment and Energy |
실제 산업 적용 가능성 주목
이번 기술은 실험실 수준을 넘어 산업용 전류 밀도인 200 mA/cm²에서도 높은 효율을 유지했습니다. 연구진은 바닷물 자체의 높은 전도성을 활용해 비용을 낮추고, 기존 천연가스 저장·운송망을 그대로 사용할 수 있다는 점에서 상용화 가능성을 높게 평가했습니다.
또한 이산화탄소를 단순 저장하는 수준을 넘어 연료로 재활용한다는 점에서 탄소중립 시대 핵심 기술로 평가받고 있습니다.
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| ▲ 바닷물 메탄 연료 성과와 65퍼센트 이상 효율 24시간 안정 운전 정리 |
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| ▲ 바닷물 메탄 연료 연구진 논문정보 서울대 공동연구 핵심 정리 |
향후전망
향후에는 EDTA를 대체할 친환경 생분해성 물질 개발과 장시간 안정성 확보 연구가 이어질 전망입니다. 재생에너지 전력과 결합될 경우, 바닷물과 이산화탄소만으로 청정연료를 생산하는 새로운 에너지 산업이 등장할 가능성도 큽니다. 바다가 거대한 탄소 저장소이자 에너지 생산 기지로 바뀌는 시대가 가까워지고 있습니다.
