온실기체 흡착 기반 전력발생 장치 ‘가스전지’ 논문 표지 사진. [성균관대학교 제공]

[헤럴드경제=정주원 기자] 온실가스를 흡착하는 과정에서 전기를 만들어내는 신개념 에너지 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

성균관대학교는 장지수 나노공학과 교수 연구팀이 윤태광 아주대학교 교수, 김한슬 충북대학교 교수 연구팀과 공동으로 ‘가스전지(GCEG)’를 개발했다고 17일 밝혔다.

가스전지는 대기 중 온실기체를 포집하는 과정에서 발생하는 에너지를 전기로 변환하는 소자다. 기존처럼 탄소를 포집하는 데 에너지를 쓰는 것이 아니라 오히려 전기를 생산하는 방식이라는 점에서 차별화된다.

최근 탄소 포집·저장(CCUS) 기술은 기후위기 대응 수단으로 주목받고 있지만 포집과 처리 과정에서 높은 전력과 열이 있어야 하는 한계가 있었다. 연구팀은 온실기체가 전극 표면에 흡착될 때 발생하는 물리·화학적 에너지를 직접 전기에너지로 바꾸는 방식을 통해 이 문제를 해결했다.

온실기체 흡착 기반 전력발생 장치 ‘가스전지’의 원리를 설명하는 그림. [성균관대학교 제공]

가스전지는 탄소 기반 전극과 하이드로겔 소재를 비대칭 구조로 결합한 형태다. 질소산화물(NOx)이나 이산화탄소(CO₂)가 장치에 흡착되면 전하 재분포와 이온 이동이 일어나 외부 전원 없이도 직류 전기가 생성된다. 공기 중 오염물질이 전지의 ‘연료’ 역할을 하는 셈이다.

이 기술은 별도의 배터리 없이 작동하는 스마트 환경 센서·자가발전 IoT 시스템·산업 배출가스 저감 설비 등에 활용될 수 있다. 특히 에너지 회수와 탄소 저감을 동시에 구현할 수 있어 차세대 분산형 에너지 시스템으로도 주목받는다.

장지수 교수는 “온실기체를 단순히 처리 대상이 아니라 새로운 에너지 자원으로 활용할 수 있음을 보여준 연구”라며 “탄소중립을 넘어 에너지를 생산하는 환경 기술로 발전시켜 나가겠다”고 했다.

한편 이번 연구는 재료과학 분야 국제학술지 ‘에너지 앤 이바이론멘탈 사이언스(Energy & Environmental Science)’에 게재됐으며 표지 논문으로도 선정됐다.