지난해 가을부터 시작된 호주 산불은 다소 진정세를 보이고 있기는 하지만 다섯달째 이어지고 있는 상황이다. 과학자들은 호주 산불도 지구온난화로 인한 기후변화가 주요 원인이라고 지적하고 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 제거하는 방법을 찾는데 노력 중이다. 국내 연구진이 공기 중 이산화탄소를 흡수해 전기를 저장할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 연구팀은 ‘리튬-이산화탄소 전지’의 성능과 수명을 개선해 이산화탄소를 포집하고 전기도 생산할 수 있는 고효율 배터리 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다.

리튬-이산화탄소 전지는 리튬을 음극재, 이산화탄소를 양극재로 사용하는 이차전지로 리튬 이온이 전해질을 통해 음극재와 양극재 사이를 오가며 전지의 충전과 방전을 일으킨다. 전지에 전류가 흐르면서 전기를 사용하는 방전 중에 이산화탄소를 사용하기 때문에 공기 중 이산화탄소를 포집할 수 있다는 특징 때문에 특히 주목받고 있다.

문제는 전지 작동 과정에서 탄산리튬이 생기고 과전압이 발생해 전지의 수명과 성능을 떨어뜨린다는 것이다. 과전압은 이산화탄소를 잡아들이는 효율까지 떨어뜨리게 된다.

연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 기존 전해질 대신 고체 질산염을 전해질로 사용하고 양극 표면에 루테늄 나노입자를 촉매로 붙였다. 고체 질산염과 루테늄 촉매는 과전압을 낮춰 이산화탄소 포집 능력을 높일 뿐만 아니라 기존 전해질에 비해 전력밀도를 13배 이상 향상시키는데 성공했다.곽상규 교수는 “배터리가 전기를 사용하는 방전시에 루테늄 촉매가 불안정한 이산화탄소 음이온의 전자를 공유함으로써 과전압을 낮추고 전류 및 전력밀도를 높일 수 있었다”라며 “이번 연구는 효율이 높으면서도 이산화탄소도 포집할 수 있는 리튬-이산화탄소 전지 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr