고려대, 전력 없이 과산화수소 생산 기술 개발

[이데일리 신하영 기자] 고려대 연구팀이 전력 공급 없이도 과산화수소를 생산하는 기술을 개발했다.

(왼쪽부터) 고려대 KU-KIST융합대학원 김연도 박사과정(제1저자), 고려대 KU-KIST융합대학원 이병훈 교수(교신저자), 미국 노스웨스턴대 박성진 박사후연구원(제1저자), 미국 노스웨스턴대학 에드워드 사전트(Edward H. Sargent) 교수(교신저자), 성균관대 황지나 석박통합과정(제1저자), 성균관대 미래에너지공학과 박승학 교수(교신저자) ※사진=고려대 제공

고려대는 이병훈 KU-KIST융합대학원 교수팀이 성균관대·노스웨스턴대 연구팀과의 국제 공동연구에서 이러한 성과를 거뒀다고 3일 밝혔다.

과산화수소는 반도체 세정, 수처리, 제지·펄프 산업, 의료·바이오 분야 등에서 폭넓게 활용되는 핵심 화학 물질이다. 과산화수소 생산은 대규모 ‘안트라퀴논’ 공정에 의존하고 있는데 에너지 소비가 과도하다는 단점이 있다.

최근 대체 방안으로 산소를 직접 과산화수소로 전환하는 전기화학적 생산 기술이 주목받고 있다. 연구팀이 개발한 시스템은 과산화수소뿐만 아니라 수소와 푸로산을 동시에 생산할 수 있는 기술이다.

해당 기술은 에너지 효율성과 경제성을 모두 극대화할 수 있는 것으로 나타났다. 특히 전기 소비량은 기존 전기화학 기반 과산화수소 생산 기술 대비 크게 낮은 수준(약 236 kWh tonne-1 H2O2)을 보였다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 우수신진연구사업 등의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 에너지 분야 국제 저명 학술지(Energy & Environmental Science)에 게재됐다.

이병훈 교수는 “전기화학 시스템 구동에 있어 촉매 성능 향상만이 아니라 전해조(반응기) 내부에서 발생하는 기포의 생성과 제거를 제어하는 것이 전기화학 시스템 성능을 결정하는 핵심 요소임을 보여준 연구”라며 “향후 과산화수소 생산뿐 아니라 수소 생산, 이산화탄소 전환, 바이오매스 업그레이딩 등 다양한 전기화학 공정에도 적용 가능한 새로운 설계 전략이 될 것”이라고 설명했다.