인더뉴스 제해영 기자ㅣ국립한국해양대학교(총장 류동근) 환경공학과 채규정 교수 연구팀이 음식물 쓰레기와 축산 분뇨 등 고농도 유기성 폐수에서 99.8% 순도의 수소를 생산하는 기술을 개발했다고 30일 밝혔습니다.
연구팀은 미생물 전해전지를 기반으로 한 ‘원통형 미생물 전해전지(CMEC)’를 새롭게 설계해 수소 생산과 폐수 처리를 동시에 구현했습니다. 이번 성과는 환경·에너지 분야 최상위 국제학술지인 Chemical Engineering Journal(IF 13.2)에 게재돼 학문적 성과와 산업적 잠재력을 동시에 인정받았습니다.
CMEC는 기존 기술과 달리 동축 전극 구조와 기하학적 설계를 적용해 전극 표면적 비율을 41.6㎡/㎥까지 끌어올렸습니다. 이를 통해 전류 밀도 4.5 A/㎡를 달성하며 효율적인 수소 생산을 가능케 했습니다.
또한 단 1.0V의 저전압만으로도 하루 1리터의 반응조에서 0.84리터의 수소를 생산했습니다. 동시에 폐수의 화학적 산소요구량(COD)을 70% 이상 제거해 수소 생산과 폐수 정화라는 두 가지 목표를 함께 달성했습니다.
연구팀은 고가의 귀금속 촉매 대신 니켈폼(nickel foam) 전극을 활용하고 메탄 생성을 억제함으로써 경제성을 높이고 수소 발생 효율과 순도도 극대화했습니다.
제1 저자인 Mohamed 박사와 채규정 교수는 “미생물 전해전지의 산업화는 그동안 스케일업 과정에서의 기술적 한계로 어려움이 있었지만, 이번 연구로 실험실 기술과 대규모 상용화 사이의 간극을 메울 수 있는 핵심 기술을 확보했다”고 설명했습니다.
이번 성과는 단순한 수소 생산 기술을 넘어 탄소중립 사회로 나아가는 데 필요한 핵심 인프라를 마련했다는 데 의의가 있습니다. 지속 가능한 에너지 생산과 폐수 처리라는 두 난제를 동시에 해결할 수 있기 때문입니다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 해양수산부 산하 해양수산과학기술진흥원, 농촌진흥청의 공동 지원을 받아 수행됐습니다.
