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백종범 UNIST 교수팀, 알코올의 수소 변환서 촉매로 달걀 껍데기 활용달걀 껍데기와 이 물질을 활용해 만든 그래핀(오른쪽)의 모습

[아시아경제 김철현 기자] 음식물 쓰레기로 여겨졌던 '달걀 껍데기'를 활용해 수소를 생산하는 기술이 나왔다. 알코올을 수소로 바꾸는 반응의 촉매로 쓰는 건데, 반응 후에는 껍데기 위에 그래핀이 합성된다. 쓰레기를 재활용하면서 수소와 그래핀을 만드는 '일석삼조 기술'이라는 평가다.

21일 울산과학기술원(UNIST·총장 정무영)에 따르면 에너지 및 화학공학부의 백종범 교수팀이 달걀 껍데기의 주성분인 탄산칼슘으로 산화칼슘을 만들고, 이 물질이 수소와 그래핀을 만드는 촉매로 활용 가능하다는 것을 밝혀냈다. 산화칼슘을 촉매로 쓰자 기존보다 낮은 온도에서 반응이 진행됐으며 별다른 분리공정 없이 사용 가능한 수소가 만들어졌다는 것이다. 또 반응 과정에서 산화칼슘 위에 탄소가 얇게 쌓여 그래핀이 합성됐으며 간단한 처리만 하면 쉽게 떼어내 쓸 수 있었다.

알코올을 이용한 수소 생산은 700℃ 이상의 고온에서는 수소 외에도 메탄, 일산화탄소, 에틸렌 등의 부산물이 발생해 생산된 기체 중에서 수소만 따로 골라내는 공정이 더 필요하고 수소 생산단가도 올라간다는 단점이 있었다. 백종범 교수팀은 이를 촉매로 해결했다. 달걀 껍데기를 이용해 만든 산화칼슘을 써서 반응 온도를 500℃로 낮춘 것이다. 그 결과 생산된 기체의 99%가 수소였고 그래핀도 산으로 촉매를 제거하면 바로 쓸 수 있는 상태로 생산됐다. 연구진은 이번 연구를 위해 구내식당에서 달걀 껍데기를 모으는 일부터 시작했다. 모은 달걀 껍데기를 가열해 산화칼슘을 만들고 이 물질을 알코올의 증기 개질의 촉매로 활용했다.

백종범 교수는 "산화칼슘은 값싼 물질인 데다 달걀 껍데기를 재활용해 만들 수 있으므로 친환경적"이라며 "생산된 수소나 그래핀 모두 별다른 분리 과정 없이 이용할 수 있다는 점에서 경제성도 높다"고 설명했다. 이번 연구는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스 최신호에 게재됐다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr

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