성균관대 김정규 교수 공동 연구팀, 동백꽃으로 신재생에너지 기술 개발

Carbon Energy 저널 2022년 7월 표지논문. 사진 성균관대학교 *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]김수연 인턴 기자 = 성균관대 화학공학/고분자공학부 김정규 교수와 ㈜닐사이언스 대표 심욱 교수(현 한국에너지공과대학교) 공동 연구팀은 포항공과대학교 최창혁 교수와 독일 University of Cologne의 최희채 박사와의 협업을 통해 동백꽃으로 청정 수소 생산과 에너지 저장에 적합한 친환경 에너지 소재 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

최근 환경과 기후 변화에 대한 관심이 커짐에 따라 청정 수소를 생산하는 그린 수소 에너지 기술 및 빠른 충·방전 속도와 긴 수명을 가지는 에너지 저장 장치인 슈퍼커패시터(super capacitor)가 주목받고 있다. 현재는 슈퍼커패시터의 소재로 탄소 기반의 재료가 주목받고 있지만 대부분의 현존 탄소 재료는 합성 과정에서 광물성 원료와 석유제품에 대한 의존도가 높아 지속 가능한 발전을 위한 소재로는 한계가 있다.

이를 해결하기 위해 김정규 교수 연구팀에서는 떨어진 꽃잎에 열분해 공정으로 바이오숯(Biochar)을 제작하면 친환경적 특성을 포함해 열분해 과정에서 자가 도핑 효과를 가지는 특성을 활용할 수 있을 것으로 예상했다. 특히 동백나무 꽃잎은 우리나라에 널리 분포하고 음이온을 풍부하게 가지고 있어 연구팀은 떨어진 동백꽃을 이용해 다기능·고성능의 친환경 에너지 소재 연구를 수행했다.

연구팀은 동백꽃으로 제작된 바이오숯(Biochar) 나노 소재를 전기화학적 물 분해 반응을 위한 다기능성 촉매로 이용한 결과 낮은 과전위와 24시간 연속 가동에도 불구하고 높은 안정성을 보였다고 밝혔다. 또 바이오매스의 원료 다양화를 통해 탄소 골격체 내부에 도핑되는 이온을 조절해 기존의 귀금속 기반 촉매 대비 높은 성능과 안정성을 가지는 소재를 합성하는 등 향후 추가적인 연구를 통해 전기자동차 및 수소 에너지 캐리어 생산 영역에서 경쟁력 있는 에너지 소재로 활용할 것으로 기대한다는 설명이다.

김정규 교수는 "본 연구는 동백꽃이라는 탄소 기반 생체소재를 이용한 합성법을 사용해 공정의 친환경화를 이뤘으며 자가 도핑을 통한 물 분해 전극과 슈퍼커패시터의 성능을 향상시킨 것에 의의가 있다"며 "자연에서 얻을 수 있는 바이오매스를 에너지 생산 및 저장 소자로 탈바꿈해 폐자원의 자원화 및 녹색 에너지 실현에 한 걸음 다가설 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 에너지 소재 분야 세계적인 학술지 'Carbon Energy’ 저널에 7월 표지논문으로 선정됐다.


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