외부 전기나 태양광 에너지 없이 그린 과산화수소를 생산할 수 있는 기술을 국내외 공동 연구진이 개발했다.

10일 울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학과 장지욱 교수팀이 한국과학기술원(KAIST) 서동화 교수, 미국 스탠퍼드대학교 토머스 하라미요 교수팀과 함께 바이오 디젤 부산물인 글리세롤을 이용해 과산화수소를 생산하는 시스템을 개발했다고 밝혔다.

전력 없이 작동할 뿐만 아니라 오히려 전기를 생산할 수 있고, 글리세르산도 함께 얻을 수 있는 시스템이다.

과산화수소는 전체 생산량의 90% 이상이 펄프 표백, 반도체 세정 등의 공정에서 소비되고 있으며, 연료전지 산화제나 에너지 저장체로도 잠재력을 인정받고 있다.

그러나 생산 방식은 고가의 수소와 유기 용제, 대량의 화석 연료를 사용하는 안트라퀴논 공정에 의존하고 있다. 이 과정에서 다량의 유기 오염물과 이산화탄소가 배출된다.

연구진은 이번에 개발한 시스템은 오염물이나 이산화탄소 배출이 없고, 전기나 태양광 등 외부 에너지를 쓰지 않고도 과산화수소를 생산할 수 있다고 설명했다.

이 시스템은 글리세롤의 화학 에너지를 이용한다. 양극에서 글리세롤이 자발적으로 산화돼 글리세르산으로 바뀌며 전자를 내놓고, 이 전자가 음극으로 이동해 산소를 환원시켜 과산화수소를 만드는 방식이다.

실험에서 이 시스템은 1분당 1㎠ 면적에서 약 8.475마이크로몰(μmol)의 과산화수소를 만들었다. 기존 안트라퀴논 공정의 단위 면적당 생산 속도와 유사한 수준이다.

장지욱 교수는 "글리세롤이라는 저비용 바이오 디젤 부산물로 과산화수소와 고부가 화합물을 동시에 생산하고, 전기까지 회수할 수 있다는 점에서 경제성과 지속 가능성을 모두 갖췄다"고 말했다.

이런 연구 결과는 화학 합성 연구저널인 '네이처 신서시스'(Nature Synthesis) 8월 호에 실렸다.