- 천연 해수 직접 활용, 이산화탄소 자원화의 새로운 지평 열어
- 에너지 밀도 높은 메테인 전환 효율 65.4% 달성, 상용화 가능성 입증
- 환경 및 에너지 분야 최고 권위지 ‘Applied Catalysis B’ 게재

서울대학교 기계공학부 박상욱 교수 및 재료공학부 한정우 교수 공동 연구팀이, 무한한 자원인 바닷물을 이용해 이산화탄소를 천연가스의 주성분인 ‘메테인’으로 전환하는 전기화학 시스템을 세계 최초로 개발했다.
이번 연구는 비싼 초고순도 정제수 대신 천연 해수를 직접 활용했다는 점에서 획기적이며, 그 성과를 인정받아 세계적 학술지인 ‘Applied Catalysis B: Environment and Energy’에 게재되었다.

■ 바닷물의 한계를 극복한 ‘킬레이션’ 전략
기존에는 바닷물에 포함된 다양한 이온들이 화학 반응을 방해하여, 이산화탄소로부터 메테인만을 선택적으로 만들어내는 것이 불가능에 가깝다고 여겨져 왔다.
연구팀은 이 한계를 극복하기 위해 반응 과정에서 스스로 활성이 높아지는 ‘구리/산화구리 복합 촉매’를 설계하였으며, 여기에 바닷물 속 마그네슘과 칼슘 이온이 전극을 막는 것을 방지하기 위해 이온들을 자석처럼 묶어두는 ‘EDTA 킬레이션’ 전략을 결합하여 메테인 생산 효율을 극대화했다.

■ 창원 앞바다 해수로 증명한 실용성
연구팀이 실제 창원시 앞바다의 해수를 사용하여 실험을 진행한 결과, 메테인 생산 효율(패러데이 효율) 65.4%를 달성했으며, 수소를 포함하여 전체 반응물의 90% 이상을 친환경 연료로 전환하는 데 성공했다. 또한 24시간 동안 안정적인 성능을 유지하며 상용화의 가능성도 시사했다.

■ 탄소 중립과 에너지 안보를 동시에
메테인은 에너지 밀도가 높은 동시에 기존 도시가스나 천연가스 배관망 등 현재의 인프라를 그대로 활용할 수 있어 활용도가 매우 높은 연료로 꼽힌다. 또한 이번 기술은 이산화탄소 배출을 줄이는 동시에 에너지를 생산하는 기술의 국산화를 이뤄냈다는 점에서, 국가적 자원 자립 및 탄소 중립 실현에 중대한 가치가 있다. 박상욱 교수는 “값비싼 정제수 대신 무한한 바닷물을 직접 활용해 이산화탄소를 자원화할 수 있는 길을 열었다”며 연구의 의의를 밝혔다.

[참고자료] 

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-  논문/저널명 : Donggeun Eom, Yoojin Lee, Jeong Woo Han, and Sangwook Park, "Chelation-enabled efficient CO2 electroreduction to methane in natural seawater using low-coordinated Cu catalyst", Applied Catalysis B: Environment and Energy, vol 387, 2026

- DOI  https://doi.org/10.1002/adma.202503094