【파이낸셜뉴스 광주=황태종 기자】광주광역시가 지역 유망 창업기업인 아이메디텍, 베슬에이아이코리아, 바이오컴, 에스티에이치, 파인트코리아 등 5개사를 'G-유니콘'으로 육성한다.  24일 광주시에 따르면 전날 빛고을창업스테이션(STA·G 스테이지) 2층 다목적홀에서 '2025년 G-유니콘 육성 프로그램 참여 기업 경진대회'를 열어 이들 5개 기업을 선정했다.  'G-유니콘 육성 사업'은 우수한 기술 경쟁력과 성장 가능성이 높은 창업기업을 선발해 사업 확장(스케일업)과 글로벌 시장 진출을 지원하는 기업 성장 프로그램이다.  지원 대상은 업력 7년 이내로 광주지역에 본사 또는 지사·지점·연구소기업 등을 두고 있는 기업 중 누적 투자 유치 금액 5억원 이상 기업이다.  앞서 광주시는 심층 심사(서류·현장)를 통해 유니콘 기업으로의 성장 가능성, 기술성, 사업성 등을 평가해 경진대회 참여 기업 26개사를 선정했고, 이후 경진대회를 열어 외부 전문가, 시민평가단의 심사를 거쳐 5개 기업을 최종 확정했다.  이번 경진대회에서 대상을 수상한 '아이메디텍'은 중재시술용 나노섬유 지지체와 제조장치를 개발한다. 최우수상을 수상한 '베슬에이아이코리아'는 생성형 AI(인공지능) 개발·운영을 위해 AI 오케스트레이션 플랫폼을 개발하고, '바이오컴'은 대사 이상·비만 솔루션 제공을 위해 온디바이스 AI 에이전트를 개발한다. 우수상을 수상한 '에스티에이치'는 수소연료전지 상용화 촉진을 위한 고내구성 메조세공 탄소 담지체 기반 백금 및 합금 촉매 최적 제조 기술을 개발하고, '파인트코리아'는 수요 맞춤형 의료용 생분해성 복합소재를 개발한다.  광주시는 이들 5개 기업에 사업화 자금과 세계(글로벌) 시장 진출 지원과 함께 국내외 전시회 참가, 투자 유치, 대기업과 개방형 혁신전략(오픈 이노베이션)을 지원해 글로벌 성장을 뒷받침할 계획이다.  구체적으로 시제품 제작과 마케팅 등에 소요되는 사업화 지원금을 최소 1억원에서 최대 2억원까지 지원한다. 대상은 2억원, 최우수상은 1억5000만원, 우수상은 1억원의 사업화 지원금을 받게 된다.  아울러 지난해 1개국으로 한정했던 글로벌POC(기술검증)를 다양화하기로 하고, 기업별 희망국가 수요 조사를 통해 맞춤형 글로벌 시장 진출을 지원할 방침이다.  주재희 광주시 경제창업국장은 "광주시가 키우는 G-유니콘의 놀라운 경제적 성과들을 기반으로 지역 유망 창업기업을 지속적으로 발굴·육성하겠다"면서 "국내를 넘어 세계적 유니콘 기업으로 도약하도록 지원하겠다"라고 말했다. hwangtae@fnnews.com 황태종 기자

[파이낸셜뉴스] 포항공과대(POSTECH) 화학공학과 김진곤 교수팀은 서울대 한정우 교수팀과 협력해 이산화탄소를 산업에 유용한 일산화탄소로 바꾸는 새로운 촉매를 개발했다고 21일 밝혔다. 이 촉매는 질소가 첨가된 그래핀에 니켈을 단원자 형태로 알알이 박아 만들었다. 이를 테스트한 결과 90% 이상의 높은 일산화탄소 전환 효율을 보였으며, 10시간 이상 사용해도 성능이 유지되는 내구성을 확인했다. 기후변화는 이제 영화 속 이야기가 아니다. 갈수록 심해지는 폭염과 슈퍼 태풍 등 이상기후 현상들은 지구가 보내는 경고 신호다. 그 주범으로 온실가스, 특히 이산화탄소가 지목되면서 이를 줄이기 위한 노력이 이어지고 있다. 김진곤 교수는 "탄소중립 사회로 나아가기 위해 필요한 단원자 촉매 성능을 좌우하는 핵심 요소를 밝혀냈다"며, "이번 연구는 이산화탄소 저감뿐만 아니라 수소 생산을 위한 수전해 반응, 연료전지 산소 환원 반응 같은 다양한 에너지 전환·저장 기술에 응용될 것"이라고 설명했다. 단원자 촉매는 금속 원자를 개별적으로 그래핀 지지체 표면에 붙여 촉매 효율을 높이는 기술이다. 마치 넓은 들판 위에 가로등들이 정교하게 배치된 것처럼, 촉매 활성 부위를 최대한 활용할 수 있다. 특히, 이산화탄소 전환 반응에서는 금속 활용도와 반응 선택성을 높일 수 있지만 탄소 지지체의 어떤 특성이 실제로 촉매 성능에 영향을 미치는지 명확히 밝혀진 바가 없었다. 연구진은 그래핀 지지체 핵심 요소인 '다공성'과 '전자전도성'이 이산화탄소 전환 반응에 미치는 영향을 분석했다. 다양한 형태의 질소가 첨가된 다공성 그래핀 지지체를 설계한 다음, 니켈 단원자 촉매를 고정해 성능을 비교했다. 실험 결과, 낮은 전압에서는 전자전도성이 높은 지지체가 이산화탄소를 일산화탄소로 변환시키는 선택성을 높이는 데 중요한 역할을 했다. 반면, 높은 전압에서는 다공성 구조가 촉매의 성능을 결정하는 핵심 요소로 작용했다. 또한, 넓은 전압 범위에서 90% 이상의 높은 전환 효율을 보였으며, 10시간 이상 작동한 후에도 우수한 내구성을 입증했다. 특히, 연구진이 개발한 최적의 촉매는 질소가 포함된 다공성 그래핀 기반 그래핀 지지체를 활용해, 기존의 2D 그래핀이나 질소가 없는 다공성 탄소 지지체보다 뛰어난 이산화탄소 전환 성능을 보였다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 새로운 촉매를 영국왕립화학회에서 발간하는 국제 학술지 '저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 에이(Journal of Materials Chemistry A)'에 발표했으며, 이 학술자에서는 표지 논문으로 채택했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국에너지기술연구원 탄소포집활용(CCS)연구단 박영철 박사팀은 굴뚝에서 나오는 이산화탄소를 포집하는 신소재와 공정 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 연구진이 개발한 이산화탄소 흡수제는 대기중의 이산화탄소를 흡수제 무게 대비 3%를 직접 흡수하는데, 하루 1㎏의 이산화탄소를 96.5%의 고순도로 회수한다. 이 흡수제는 400시간 이상 연속으로 사용할 수 있으며, 이는 국내 보고된 최초 사례다. 박영철 박사는 "이 기술을 통해 우리나라에서도 궁극적으로 연간 수백만t의 이산화탄소를 줄일 수 있는 기술의 첫발을 내디뎠다"며, "이를 통해 탄소중립을 목표로 하는 글로벌 노력에 중요한 기여를 할 수 있을 것"이라고 말했다. 연구진은 올해 중 하루 이산화탄소 10㎏을 포집할 수 있는 공정 실증을 진행할 예정이며, 향후 하루 200㎏급의 단계적 규모 확대를 통해 2030년 상용화 기술 확보를 목표로 하고 있다. 이를 통해 2035년까지 연간 1000t 이상의 이산화탄소를 포집할 수 있는 실증 설비를 구축할 수 있을 것으로 내다봤다. 발전소, 공장 등 대표적인 이산화탄소 배출 시설에는 이미 많은 개발이 이뤄진 이산화탄소 포집 기술을 적용할 수 있다. 하지만 대기 중에 퍼진 이산화탄소를 줄이기 위해서는 새로운 기술이 필요하다. 대기 중 이산화탄소를 직접 잡아내는 직접 공기 포집 기술이 주목받는 이유다. 직접 공기 포집 기술에는 이산화탄소만 선택적으로 흡수하는 성질을 가진 아민 기반의 건식흡수제가 주로 사용된다. 흡수제가 이산화탄소를 머금은 뒤 100도 이상의 고온 환경에서 이산화탄소를 분리하고 순수한 이산화탄소만 회수하는 원리다. 하지만 아민 흡수제는 고온 환경에서 내구성이 떨어져 성능이 저하된다는 단점이 있다. 이에 진공 환경에서 이산화탄소를 회수하는 등 다양한 대안 기술이 개발되고 있지만 아직까지 상용화에 이르지 못했다. 연구진은 기존 흡수제가 고온 환경의 내구성 저하 문제를 해결하기 위해 새로운 아민 기반 건식흡수제(SMKIER-1)를 자체 개발했다. 기존 흡수제는 이산화탄소를 강하게 흡수하는 아민과 아민을 잡아주는 실리카 지지체로 구성돼 있다. 하지만 아민이 가진 이산화탄소와의 결합력이 너무 강해서 다시 떼어내려면 많은 열에너지가 필요하다. 이 과정에서 열에 대한 내구성이 낮은 아민이 쉽게 손상되고 성능 저하를 일으킨다. 이를 해결하기 위해 연구진은 아민에 고리화합물 형태의 첨가제를 추가했다. 추가된 첨가제는 이산화탄소와의 결합력을 낮추면서도 아민을 보호하는 역할을 함께 수행해 열로 인한 손상을 막아준다. 이를 통해 이산화탄소 흡수, 회수에 들어가는 에너지는 줄이고 100도 이상의 고온 환경에서도 안정적으로 고순도의 이산화탄소를 회수할 수 있게 됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST)은 수소·연료전지연구단이 그린수소 1㎏ 생산 비용을 1달러까지 낮출 시기를 앞당길 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이 기술로 재생에너지로 물에서 수소를 뽑아내는 수전해 장치의 핵심 소재인 이리듐을 현재 사용하는 것보다 단 5%만 사용하고도 1.5배 많은 수소를 생산해냈다. 또한 내구성도 8배 이상 뛰어나 이 기술을 적용하면 대형 수전해 설비 구축 가격을 낮추는 데 기여할 것으로 보인다.조 바이든 대통령이 지난 2022년 8월 발표한 인플레이션 감축법 (IRA)은 탄소배출을 줄이는 청정에너지 기술을 지원하고 있다. 이중 재생에너지를 사용해 생산하는 수소가 대표적이다. 미국 에너지부에서는 이를 뒷받침하기 위해 2030년까지 수소 1㎏ 생산비용을 1달러로 낮추겠다는 '수소 1달러 프로젝트'를 추진중이다. 현재 그린수소 생산단가가 주요선진국은 3~10 달러이며, 우리나라는 10달러 수준이다. 수전해장치의 고분자 전해질막에 사용하는 고가의 이리듐이 생산단가를 낮추지 못하는 요인중 하나다. KIST 김명근·유성종 박사팀이 고내구성 탄소 지지체를 도입해 이리듐 사용량을 대폭 줄인 촉매를 개발했다. 이리듐을 붙잡고 있는 탄소 지지체는 기존의 경우 수전해 반응때 사용하는 전압인 1.6~2.0 V에서 쉽게 구조가 손상되거나 부서질 수 있어 안정적인 지지체 개발이 중요한 과제였다. 연구진은 이를 해결하기 위해 물과의 상호작용이 적은 소수성 탄소를 지지체로 만들었다. 그 결과, 이리듐 사용량을 줄이면서도 부식 반응을 막았다. 또한, 촉매 내구성을 향상시키기 위해 탄소 지지체 위에 셀레늄을 도입했다. 셀레늄이 얇은 수산화물 층으로 이리듐을 코팅해줌으로써 수전해 반응 중 쉽게 변하거나 떨어져 나가는 것을 막았다. 연구진은 이리듐이 1㎠당 1~2㎎ 들어간 촉매와 1㎠당 0.05㎎을 사용한 새 촉매를 상용화된 수전해 장치에 적용해 테스트했다. 그결과 새 촉매가 이리듐을 적게 사용했음에도 수소를 1.5배 더 생산해냈다. 또한 370시간 동안 장치를 가동해도 성능이 떨어지지 않아 기존 것보다 8배 이상 높은 내구성을 보였다. 김명근 박사는 "저이리듐 촉매를 만들기 위한 지지체 개발과 촉매 성능 확보를 위한 전략을 함께 제시했다"며, "대규모 촉매 합성 기술을 접목해 그린수소 생산 단가 낮추고 수소 사회로의 전환에 기여할 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 촉매를 국제 학술지 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)'에 표지논문(Front Cover)으로 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 수소를 보다 쉽고 안전하게 저장하고 운반할 수 있는 암모니아를 만드는데 보다 효율적인 촉매가 개발됐다. 이 촉매는 시간당 7.9㎎/㎠의 암모니아 생산량을 기록하며 기존 촉매보다 성능이 크게 향상됐다. 포항공과대학교(POSTECH)는 화학공학과·친환경소재대학원 김원배 교수팀이 암모니아 생산에 사용하는 촉매를 산소 빈자리 조절과 이종 원소를 첨가해 새롭게 개발했다고 22일 밝혔다. 이 기술은 하나의 질소에 세 개의 수소를 결합시킬때 필요한 촉매의 성능을 끌어올린 것이다. 청정에너지인 수소는 반응성이 매우 커 수소를 안전하고 효율적으로 저장하고, 운반할 방법이 필요하다. 하나의 질소에 세 개의 수소가 결합한 암모니아는 수소보다 안정성이 높고, 수소 밀도가 높아 수소의 저장 및 운반 매개체로 최근 떠오르고 있다. 암모니아를 생산하는 기존 공정은 많은 양의 에너지를 소모하고, 온실가스를 배출한다는 문제점이 있어 질산과 질산염을 이용한 친환경 기술이 대안으로 주목받고 있다. 하지만 질산염 환원 반응과 함께 발생하는 수소 환원 반응으로 인해 그린 암모니아 생산 효율이 떨어졌다. 연구진은 이를 극복하기 위해 먼저 아르곤 플라즈마 처리를 통해 구리 산화물 촉매의 산소를 일부러 제거해 '산소 빈자리'를 만들었다. 촉매를 구성하는 산소 음이온 하나가 사라지면, 촉매 표면에는 전기적 중성을 맞추기 위해 반응에 참여할 수 있는 자유전자가 풍부해진다. 또한 촉매 활성 부위가 넓어져 더 많은 반응 물질이 촉매와 접촉할 수 있게 된다. 연구진은 이 촉매에 질소와 셀레늄을 첨가한 탄소 지지체를 사용했다. 질소와 셀레늄은 질산염 이온의 질소와 탄소 결합을 약하게 만든다. 이를통해 질산염 이온이 훨씬 더 쉽게 촉매 표면에 달라붙도록 도와 수소 환원반응보다 질산염 환원 반응이 잘 일어나도록 했다. 이렇게 만든 촉매는 암모니아 생산 효율이 향상됐다. 패러데이 효율(FE) 측정 결과 87.2%로 기록됐다. 패러데이 효율은 전기화학적 반응에서 전자가 얼마나 효율적으로 암모니아 생산에 사용됐는지를 나타내는 지표다. 즉 패러데이 효율이 87.2%라는 것은 반응 중 사용된 전자의 약 87%가 암모니아 생산에 기여했다는 것을 의미한다. 한편, 이번에 개발한 촉매는 그 우수성을 인정받아 나노 공학 분야 국제 학술지 '스몰(Small)'의 표지 논문으로 게재됐다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국에너지기술연구원 수소융복합소재연구실 이신근 박사팀이 반도체나 디스플레이 생산 공정에서 배출되는 온실가스를 깨끗한 공기로 바꾸는 촉매를 개발했다. 반도체와 디스플레이 생산 공정에서 사용되는 아산화질소는 지구온난화지수가 이산화탄소 대비 300배 이상이며, 대기 중에 머무는 기간이 약 120년으로 강력한 온실가스다. 28일 에너지기술연구원에 따르면, 이 촉매는 1~20%의 다양한 농도에서도 아산화질소를 99% 이상 분해한다. 또, 500시간 이상의 운전에도 촉매의 성능이 떨어지지 않는다. 연구진은 "이 촉매를 실제 공정에 적용하기 위해 촉매 분해 시스템 업체와의 협력을 추진하고 있으며, 올 하반기부터 상용화 단계에 진입할 것으로 예상된다"고 말했다. 반도체 증착에 사용되는 아산화질소는 연소, 플라즈마, 촉매분해 방식을 통해 분해된다. 하지만 연소 방식은 분해 과정에서 온실가스인 이산화탄소, 질소산화물이 발생하며, 플라즈마를 이용한 분해 방식에서도 질소산화물이 생성되고 전력소모가 많다는 문제가 있다. 반면, 촉매 분해 방식은 낮은 온도에서도 대량의 배출가스를 분해할 수 있고 질소산화물을 생성하지 않아 가장 친환경적인 분해 방식으로 평가받고 있다. 현재 질산 제조 공정 등에 활용되고 있으나, 반도체 제조 공정에는 최대 15%에 달하는 고농도의 아산화질소를 분해할 수 있는 기술이 필요해 아직까지 적용되지 않았다. 연구진은 아산화질소 분해 촉매의 성능과 내구성을 높이기 위해 달걀껍질을 닮은 에그쉘 구조의 촉매를 적용했다. 촉매의 내부에는 열과 힘에 잘 견디는 알루미나 지지체를 활용했으며, 외부의 둥근 표면을 따라 구리 촉매를 고르게 퍼트려 아산화질소에 대한 반응도를 높이고 분해 성능을 향상시켰다. 연구진은 현재 분해 촉매로 사용되고 있는 고가의 루테늄보다 매우 저렴하며 우수한 산화환원반응을 가진 구리를 촉매로 적용했다. 지지체의 표면을 따라 얇고 고르게 분산된 구리는 아산화질소 분해 반응을 일으키는 표면적을 극대화하는 역할을 한다. 이를 통해 표면에 흡착된 아산화질소는 질소와 산소로 빠르게 전환돼 질소산화물로 화합되는 것을 방지한다. 촉매의 내부에는 열과 힘에 강하면서도 제조공정이 매우 간단한 알루미나 지지체를 적용해 양산화 가능성을 높였다. 지지체는 가래떡을 뽑아내는 형태의 간단한 압출 공정을 통해 제조된다. 표면에는 구리 촉매가 얇게 퍼질 수 있도록 분무 형태의 스프레이 코팅법을 적용했다. 이처럼 간단한 공정을 통해 실험실 규모임에도 하루 30㎏ 이상의 촉매 제조를 가능케 했다. 이신근 박사는 "이 촉매는 간단한 제조공정으로 대량생산이 가능해 상용화 가능성이 높다"며, "반도체, 디스플레이뿐만 아니라 암모니아 연소 등 다양한 분야에 적용 가능한 유망한 기술로 국가 온실가스 저감 목표에 기여할 수 있다"고 말했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 쌀에 소의 줄기세포를 붙여 쇠고기 쌀을 만들었다. 지금까지 다양한 형태의 배양육이 개발됐지만 곡물을 지지체로 이용한 방법은 세계 최초다. 특히 쌀에 배양한 쇠고기는 가축을 직접 길러 얻는 고기보다 탄소 배출량이 8분의 1 정도여서 국가적 탄소감축 목표를 달성하는데에도 도움이 될 것으로 보인다. 이 쇠고기 쌀은 지금까지 알려진 실험실에서 키운 배양육이나 귀뚜라미, 메뚜기 등으로 얻어낼 수 있는 단백질을 새로운 방법으로 만들어 낸 것이다. 일반 쌀보다 단백질 8%, 지방 7% 더 높아 연세대 홍진기 화공생명공학과 교수팀은 쇠고기 쌀을 개발해 15일(한국시간) 학술지 '매터(Matter)'에 공개했다. 쇠고기 쌀 개발에 참여한 존스홉킨스 대학의 박소현 박사후연구원은 "쌀은 그 자체만으로도 영양분이 많지만 가축 세포를 추가하면 더 향상될 수 있다"고 말했다. 실제로 쇠고기 쌀은 일반 쌀보다 단백질이 8%, 지방이 7% 더 많았다. 이 쇠고기 쌀로 만든 밥은 근육과 지방 함량의 정도에 따라 쇠고기나 아몬드 냄새, 크림과 버터 냄새가 났다. 박소현 박사는 "단백질 100g이 함유된 쇠고기 쌀을 만들때 이산화탄소 6.27㎏이 배출되지만 축산으로 얻은 쇠고기는 49.89㎏의 이산화탄소를 배출하는 것으로 추정된다"고 설명했다. 홍진기 교수에 따르면 배양육을 만들때 가장 중요한 요인을 4가지로 꼽을 수 있다. 사용할 세포의 종류와 배양액의 종류, 세포를 키울때 사용하는 지지체 그리고 어떻게 식품으로 가공할지 등이다.  세포가 모여 조직을 이루기 위해서는 세포들을 감싸고 입체적으로 성장할 수 있는 지지체가 있어야 한다. 연구진은 소의 세포를 대량으로 배양하기 위한 지지체 후보군을 탐색하던 중 쌀을 주목했다. 홍 교수는 "살아있는 소의 세포를 채취해 따로 키우면 잘 자라지 않는데 쌀에서 정말 잘 자라는 것을 확인했다"고 말했다. kg당 쇠고기 2만원...쇠고기쌀 3000원 쌀은 세포가 구석구석 들어가 성장할 수 있는 매우 미세한 구멍이 있어 세포를 키우는데 이상적으로 조직화된 구조를 갖추고 있다. 또한 쌀에는 소 줄기세포가 성장하는데 필요한 영양분을 가지고 있어 매우 이상적인 지지체다. 연구진은 우선 세포가 쌀에 더 잘 달라붙도록 하기 위해 생선에서 추출한 젤라틴으로 코팅했다. 소 근육과 지방 줄기세포를 이 쌀에 파종한 후 실험실 접시에서 9~11일 동안 배양했다. 연구진은 "이렇게 만든 쇠고기 쌀은 식품 안전 요건을 충족하고 식품 알레르기 유발 위험이 낮은 성분으로 돼 있다"고 설명했다. 연구진은 이 쇠고기 쌀이 식용으로 적합한지를 확인하기 위해 직접 밥을 지어 영양가, 냄새, 질감 등 다양한 분석을 진행했다. 그결과, 쇠고기 쌀은 일반 쌀처럼 밥을 지었을때 찰지거나 끈적이고 부드럽지 않고, 더 단단하고 부서지기 쉬웠다. 또 근육 함량이 높은 쇠고기 쌀은 쇠고기나 아몬드와 같은 냄새가 났으며, 지방 함량이 높은 것은 크림, 버터 및 코코넛 오일 냄새가 났다. 박소현 박사는 "쇠고기가 ㎏당 2만원에 육박하고 있지만 쇠고기 쌀 배양이 상용화된다면 쇠고기 쌀은 ㎏당 약 3000원이 될 수 있다"면서 "이 쇠고기 쌀은 향후 기근을 위한 식량 구호, 군사 배급, 심지어 우주 식량의 역할을 할 수도 있을 것"이라고 말했다. 연구진은 쇠고기쌀이 식품 안전 위험성이 낮고 생산 공정도 상대적으로 쉽다는 점을 들어 상용화 가능성이 높다고 전망했다. 이번 개발에 힘입어 쌀에서 성장하는 근육과 지방이 더 많아지도록 하기위한 추가 연구를 진행할 계획이다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 폐 플라스틱에서 수소를 뽑아내는 기술이 개발됐다. 이는 연간 240만t 이상 생겨나는 플라스틱 쓰레기가 새 플라스틱으로 재활용하는 방법 이외에도 수소라는 에너지원으로 전환할 수 있음을 의미한다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단 현택환 단장이 이병훈 고려대 KU-KIST 융합대학원 조교수와 김민호 경희대 교수팀과 함께 단 1g의 촉매로 폐 플라스틱에서 시간당 3.7L의 수소를 만들어냈다. 이 기술의 가장 큰 특징은 촉매를 만들고 사용할때 다른 에너지 없이 햇빛만으로도 가능하다는 것. 또한 40시간만에 폐플라스틱을 98% 분해해 수소를 만들어냈다. 이병훈 교수는 5일 "태양에너지를 사용해 친환경적으로 촉매를 만들고, 이 촉매로 수소를 만드는 방법"이라며, "국내외를 포함해 지금까지 개발된 기술보다 10배 이상 높은 성능을 보였다"고 말했다. 그러면서 "이번 성과를 통해 산업화로 가는 단계인 대형화 스케일이 실제 가능할 것으로 기대되며 실제로 연구를 진행중"이라고 덧붙였다. 비영리 환경단체 오션클린업이 2021년 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 발표한 연구에 따르면, 바다로 배출된 전세계 플라스틱 폐기물은 매년 115만∼241만t에 달하는 것으로 추정된다. 또한 2020년 발표한 통계청 자료에서는 우리나라 1인당 연간 플라스틱 쓰레기 배출량이 99.51㎏으로 세계 최고 수준이라고 지적했다. 연구진은 이같은 플라스틱 쓰레기 문제를 해결하기 위한 방안 중 수소를 뽑아내는 기술 개발에 집중했다. 우선 별도의 전기에너지나 열에너지 없이 햇빛만으로도 상온에서 촉매를 만들어냈다. 쉽게 구할 수 있는 이산화티타늄에 백금을 붙이는 형태다. 이렇게 만든 촉매는 1g당 백금이 0.7㎎, 전체의 0.7%만 들어가 비용을 최소화했다. 이산화티타늄 내부에는 산소가 빠져나가며 생긴 일종의 구멍이 있다. 연구진은 이산화티타늄에 햇빛을 쪼여 내부 산소 결함을 표면으로 이동시켰다. 표면에 생긴 구멍을 금속의 결합 자리로 이용한다. 연구진은 촉매를 만드는 과정에 대해 "바둑판의 교차점에 바둑알을 놓듯, 금속 촉매들을 지지체의 표면에 균일하게 결합할 수 있었다"고 설명했다. 우선 폐 플라스틱을 수산화칼륨 용액에 녹인 뒤 촉매를 넣어 성능을 테스트했다. 그 결과, 1g의 촉매를 사용했을 때 1시간에 3.7L의 수소를 생산, 세계 최고 효율을 보였다. 또 이 촉매는 40시간 동안 98%의 폐 플라스틱을 수소와 이산화탄소로 바꿔놨다. 이는 기존 가장 성능이 우수하다고 보고된 촉매보다 10배 이상 높은 성능이다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 촉매와 수소생산 결과를 6일(한국시간) 국제학술지 '네이처 머터리얼스(Nature Materials)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

한국세라믹기술원(원장 정연길, 이하 세기원)이 SOEC(고온 수전해) 기초기술 고도화를 위해 유럽의 연구소들과의 국제공동연구를 추진한다고 밝혔다. 세기원은 현지시간으로 지난 11일 영국 스코틀랜드에 소재한 세인트 앤드류스 대학교에서 ‘한-유 고효율 수소 및 저탄소디지털 전환 국제공동 연구 조성 사업’의 일환으로 영국 세인트 앤드류스 대학교, 독일 프라운호퍼 세라믹전문연구소(IKTS)와 3자 업무협약을 체결했다. 세기원과 업무협약을 맺은 영국 세인트 앤드류스 대학은 1413년에 설립된 연구중심의 대학으로, 영국 왕가의 혈통들이 수학 중인 영국 최상위권 종합대학이다. 독일 프라운호퍼 세라믹연구소는 독일 최대 연구소 그룹인 프라운호퍼 연구협회 소속의 유럽 최대 세라믹 연구소다. 금번 MOU를 계기로 세기원은 LSGM(LaGaO3 전해질 신소재) 전해질 기반 셀/초음파 스프레이 신공정 기술을 적용한 셀을 제작하며, 영국 세인트 앤드류스 대학교는 산화물 나노 전극 촉매를 적용한 LSGM 기반 셀의 성능 향상과 CO₂ 전기분해, 수소생상 성능 향상을 지원하기로 했다. 독일 프라운호퍼 세라믹전문연구소는 국내에서 개발한 셀/스택의 수소생산성의 검증을 맡는 한편, 대용량 power to X와 CO₂ 전기분해 응용 기술을 개발할 예정이다. 국제공동연구 추진 분야는 ‘SOEC’로, 이는 고온 세라믹 부품 소재들을 이용하여 고온에서 수증기를 전기분해하는 방식이자 고효율 차세대 수전해 기술로도 각광받고 있다. SOE 핵심기술은 고이온 전도성 세라믹 전해질 지지체 기술로, 앞서 세기원은 LSGM 소재를 기반으로 한 고성능 SOEC 핵심기술을 확보하고 있다. 해당 기술은 세기원 내 신태호 박사 연구팀이 주도 중이며, 영국의 세인트 앤드류스 수소 가속화 사업단과 유럽의 프라운호퍼 세라믹전문연구소, 일본의 큐슈대학교 국제탄소중립에너지연구소(I2CNER) 등과 전략적 협력관계를 유지 중이다. 특히 최근에는 고효율 고온 수소 생산 핵심소재와 SOEC 셀 제작을 위한 새로운 공정 기술의 검증과 고도화를 목표로 국제협력을 강화해가고 있는 추세다. 한국세라믹기술원 신태호 박사는 “국내 유일 LSGM 전해질의 대면적 전해질 지지형 SOEC 셀 연구 개발과 AI 첨단 제조공정을 활용 중”이라며, “국제기관과의 협력 속에 축적되어 있는 국내 SOEC 세라믹 부품 소재 기술을 전 세계에 알리고 사업화를 위한 기술 고도화의 선도적 역할을 할 것”이라고 전했다.

한국전력이 수소경제 패러다임을 이끌기 위해 이산화탄소 배출 없이 재생에너지 전력을 이용한 친환경 수소생산에 나서고 있다. 블루수소, 청록수소, 그린수소를 생산하는 차세대 친환경기술 개발에 나선 것이다. 또 수소를 저장하는 연료전지를 비롯해 터빈 등 수소 발전기술까지 아우르는 수소 전주기 기술확보를 추진하고 있다. 블루수소, 청록수소 생산기술은 2022년 파일럿급 실증을 기반으로 MW급 설계기술을 확보한다. 이를 2025년에는 MW급 시스템을 수소발전소에 적용하고, 향후 전력그룹사 청정수소 발전소에 확대 보급한다. ■청정수소 기술개발·사업화 나서 21일 업계에 따르면 한전 전력연구원은 청정수소 대용량·상용급 기술 보급과 사업화를 추진하고 있다. 블루수소, 청록수소 생산기술은 발전사와 공동추진해 2022년 파일럿급 실증을 기반으로 MW급 설계기술을 확보할 계획이다. 2025년에는 MW급 시스템을 수소발전소 현장에 적용해 트랙 레코드를 확보하고, 전력그룹사 청정수소 발전소에 확대 보급한다. 블루수소는 금속 소재의 산화(수소) 및 환원(이산화탄소) 순환반응을 이용해 메탄과 수증기를 수소로 전환하고, 이산화탄소를 포집하는 생산기술을 개발하고 있다. 청록수소는 천연가스를 금속 촉매로 직접 분해해 수소 생산비용을 획기적으로 줄이는 기술이다. 그린수소는 재생에너지 전력으로 물을 전기분해해 온실가스 배출이 없는 그린수소를 생산·저장하는 P2G(Power to Gas) 기술을 개발하고 있다. 수소저장시스템은 그린수소 생산, 저장, 연료전지 연계시스템을 구축했다. 2019년 국내 최초로 파일럿 규모(20 N㎥H2) 액상유기수소운반체(Liquid Organic Hydrogen Carrier) 수소저장 시스템을 개발하고, 이를 적용한 수전해(그린수소 생산)-LOHC(저장)-연료전지(전기·열 생산) 연계시스템을 구축했다. 고효율·대용량 그린수소 생산을 위해 산업통상자원부 지원사업으로 알칼라인과 고분자막 수전해 모듈을 연계한 2MW급 하이브리드 수전해 시스템을 개발하고 있다. 수전해에서 생산된 그린수소와 발전소에서 포집한 이산화탄소는 메탄으로 전환한다. 이를 기존 가스망과 연계하는 P2G 통합 엔지니어링 기술 개발을 위한 2MW급 플랜트 설계와 비즈니스 모델 도출을 위한 연구도 수행하고 있다. 또 재생에너지와 연계한 그린수소 생산 실증으로 2024년까지 사업화 기반을 구축한다. 향후 10MW 규모의 상용급 P2G 시스템을 개발해 해상풍력발전 등 대규모 재생에너지 단지와 연계한 그린수소 생산 상업운전을 추진한다. ■고체 산화물 연료전지 상용화도 추진 전력연구원은 고체 산화물 연료전지(SOFC·Solid Oxide Fuel Cell) 상용화를 위한 3kW급 가정용 시스템과 20kW급 건물용 발전시스템을 개발해 전력계통 연계실증을 성공 진행했다. 특히 연료개질기, 기동용 버너, 고온열교환기 등 BOP(Balance of Plant) 기술과 시스템 설계 및 종합기술을 확보했다. 개발된 3kW급 시스템은 공동연구 기관인 에이치앤파워에 기술이전했고, 사업화를 위해 KGS 인증·KS 인증을 완료했다.수소혼소 발전용 가스터빈 실증설비를 올해 7월 전력연구원에 준공한다. 전력연구원은 발전사와 공동연구로 F급 가스터빈(150MW급) 운영기술에 기반해 수소 혼소 연구를 수행하고 있다. 향후 주요 제작사 가스터빈을 대상으로 국내 실증 발전소를 선정해 상용화까지 지원할 계획이다. SOFC 기술은 종래 연료극지지체 방식의 단점인 내구성과 열싸이클 문제를 개선한다. 고신뢰성의 전해질지지체식 셀과 kW급 스택을 2023년까지 개발할 계획인데, 저가의 셀 제조공정·스택킹 양산화가 목표다. 개발된 kW급 스택은 모듈화를 통해 수백 kW급 대용량 발전용으로 개발하여 SOFC 분산전원시스템 사업화를 추진한다. 한전은 "수소는 재생에너지를 이용한 물의 전기분해 등 다양한 방법으로 생산 가능하며, 연소 과정에서 유해한 부산물이 발생하지 않는 친환경 에너지"라며 "생산 즉시 소비되는 전기와 달리 수소는 대용량·장기간 저장이 가능한 에너지 유통수단으로 전력과 열 생산뿐만 아니라 수송 등 다양한 분야에 활용할 수 있다"고 강조했다. lkbms@fnnews.com 임광복 기자