건국대, 이산화탄소를 고효율 액체 연료로 전환하는 기술 개발

박기태 교수팀, 고려대·KAIST 연구진과 차세대 전극 개발

건국대학교 박기태 교수(화학공학부) 연구팀이 고려대학교·KAIST 연구진과 공동으로 이산화탄소(CO₂)를 고효율 액체 연료로 전환하는 차세대 전기화학 시스템을 개발했다고 1일 밝혔다. 개발 성과는 화학 분야 세계 최고 권위 학술지 중 하나인 Angewandte Chemie(IF=16.9) 2025년 7월호 표지 논문으로 선정됐다.

연구팀은 전기화학적 CO₂ 전환 기술의 핵심 난제 중 하나인 ‘CO₂ 공급 제한’ 문제를 생물촉매 기반 전략으로 해결했다. 탄산무수화효소(bCA·bovine carbonic anhydrase)를 탄소나노튜브(CNT)에 고정하면 수백일 이상 효소 활성이 유지되는데, 이를 비스무트(Bi) 금속 촉매와 결합해 금속–효소 하이브리드 전극(M–bCA cathode)을 제작했다.

금속–효소 하이브리드 전극 기술 개념 이미지.

이 시스템은 촉매 표면에 형성된 중탄산염으로부터 CO₂를 빠르게 재생해 촉매에 공급함으로써 기존 전극보다 반응 속도를 최대 3.3배까지 높였다. 또 별도 정제 과정 없이도 15% 이상의 고농도 개미산(formic acid)을 전해질과 섞이지 않은 형태로 직접 생산하는 데 성공했다. 개미산은 산업적 용도 외에도 수소 저장 매체와 탄소 중립적인 액체 연료로도 사용될 수 있다.

연구팀은 “이번 기술은 고체전해질 기반의 새로운 전해 시스템을 적용해, 고순도 액체 연료를 직접 제조할 수 있는 기반 기술로 평가받고 있다”며 “탄소 자원화 기술의 산업적 실현을 앞당길 수 있는 전환점”이 될 것으로 기대했다.

논문 표지

박기태 교수는 “효소 기반 CO₂ 공급 메커니즘을 전기화학 시스템에 성공적으로 통합함으로써, 탄소중립 사회를 위한 실용적 탄소 자원화 기술 상용화의 토대를 마련했다”고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 국가연구개발사업의 지원을 받아 수행됐다. 건국대 박기태 교수와 강여민·도영진 박사과정생, 고려대 김중배 교수와 김윤재 박사과정생, KAIST 이진우 교수가 참여했다.