폐목재 속 리그닌 이용, 수소생산효율 높이고 유용한 화학물질도 생산

온실가스로 인한 지구온난화, 그 때문에 발생하는 각종 기후변화는 인류의 생존을 위협할 정도로 심각한 상황에 닥쳐있다. 이 때문에 과학자들은 지구온난화를 부추기는 온실가스를 줄이기 위한 다양한 방법을 연구하고 있다. 특히 주목받는 것은 바이오연료와 수소에너지이다. 그런데 국내 연구진이 폐목재에서 추출한 물질과 그 공정을 통해 바이오연료와 화장품이나 식음료에 들어가는 화학물질은 물론 수소에너지까지 쉽게 만들어 낼 수 있는 ‘일석이조’ 기술을 개발해 주목받고 있다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 연구팀은 폐목재 같은 바이오매스에 포함된 리그닌을 이용해 바이오연료를 만들고 이 과정에서 추출된 전자를 이용해 수소를 생산하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 기술은 미국화학회에서 발행하는 ‘ACS 촉매’에 실렸다.

보통 수소를 만들어 내는 친환경적 방법으로는 물을 전기분해하는 것이다. 물에 전압을 가하면 분해되면서 수소와 산소가 만들어지는 것이다. 문제는 전기분해 방식은 투입되는 에너지에 비해 수소 생산효율이 낮다는 점이다.

연구팀은 물을 전기분해할 때 폐목재에서 추출되는 리그닌을 첨가하는 방법을 개발했다. 연구팀은 몰리브덴이라는 비교적 저렴한 금속촉매를 이용해 저온에서 리그닌을 분해하고 그 과정에서 만들어진 전자를 추출해 수소를 만들어 내는 것이다.물을 전기분해할 때는 고에너지와 귀금속 촉매를 사용해야 하지만 이번에 개발한 기술에서는 물의 전기분해시보다 적은 에너지와 저렴한 촉매로 수소를 더 많이 생산할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

더군다나 리그닌이 분해되면서 만들어지는 바닐린이나 일산화탄소는 다양한 화학산업에서 활용될 수 있는 유용한 물질이다. 바닐린은 식품에 단맛을 더해주는 향료로 초콜릿, 아이스크림, 사탕 등에 첨가되고 화장품 원료로도 쓰인다. 일산화탄소는 암모니아 가스 합성이나 니켈 정제공정에 사용되는 중요한 화학물질이다.류정기 UNIST 교수는 “리그닌은 다양한 식물과 폐목재에 포함된 원료로 가격이 저렴하기는 하지만 분해가 어렵다는 단점이 있었지만 이번에 개발한 몰리브덴 기반 촉매를 사용하면 쉽게 분해되는 것이 관찰됐다”라며 “이번 연구는 저렴한 촉매와 낮은 전압으로 유용한 화학물질과 수소를 효과적으로 생산해낼 수 있다는데 큰 의미가 있다”고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr