달걀 껍질을 촉매로 수소와 그래핀 생산... UNIST 백종범 교수팀

백종범 교수(오른쪽)와 가오 펭 박사가 달걀 껍데기를 이용해 알코올 변환 반응을 진행한 뒤 얻은 그래핀을 손에 들고 있다.

음식물 쓰레기로 여겨졌던 '달걀 껍데기'를 수소 반응 촉매로 활용해 수소 생산은 물론 그래핀도 만들 수 있는 기술이 개발됐다.

UNIST(총장 정무영)는 백종범 에너지 및 화학공학부 교수팀이 달걀 껍데기의 주성분인 탄산칼슘(CaCO₃)으로 '산화칼슘(CaO)'을 만든 후 이 물질을 촉매로 사용해 수소와 그래핀을 생산할 수 있다는 사실을 확인했다고 21일 밝혔다.

백 교수팀은 산화칼슘을 촉매로 알코올(CnH2n+1OH)에서 화학반응을 일으켜 수소를 생산했다. 생산 과정에서 산화칼슘 위에 탄소(C)가 얇게 쌓인 그래핀이 형성됐고, 이를 간단한 처리 과정만으로 쉽게 떼어내 쓸 수 있다는 것을 밝혀냈다.

알코올은 수소와 탄소, 산소가 주성분이다. 식물이나 미생물을 발효시켜서 얻을 수 있기 때문에 계속해서 대량 생산이 가능한 친환경 에너지원이다.

알코올은 700℃ 이상의 높은 온도를 가하면 수소와 탄소 기반의 물질로 바뀐다. 문제는 700℃ 이상의 고온 반응에서는 수소와 함께 메탄, 일산화탄소, 에틸렌 등 부산물이 발생해 수소만 골라내는 공정이 더 필요하고, 이로 인해 수소 생산단가도 높아질 수 밖에 없었다.

백 교수팀은 달걀 껍데기로 만든 산화칼슘을 촉매로 사용해 알코올 화학반응 온도를 500℃로 낮췄고, 그 결과 발생 기체의 99%가 수소로 나타났다.

백종범 교수는 “산화칼슘은 '알코올에서 수소를 만드는 과정'에서 매우 우수한 촉매 성능을 보였다”면서 “값싼 물질을 재활용해 만들 수 있어 친환경적이고, 생산한 수소나 그래핀 모두 별다른 분리 과정 없이 이용할 수 있어 경제성이 높다”고 말했다.

이 연구 성과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스 4월 19일자에 실렸다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com

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