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골치덩이 폐목재 수소와 고부가가치 화합물로 재탄생

박영재 기자 | 기사입력 2022/11/02 [13:52]

골치덩이 폐목재 수소와 고부가가치 화합물로 재탄생

박영재 기자 | 입력 : 2022/11/02 [13:52]

【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 화학공학과 김동표 교수·통합과정 임세준 씨 연구팀이 UNIST(울산과학기술원, 총장 이용훈) 에너지화학공학과 류정기 교수·통합과정 오현명 씨와 공동으로 폐목재를 수소와 고부가가치 화합물로 전환하는 공정법을 개발했다고 2일 밝혔다.

 

▲ 폐목재 분해 및 그린 수소 생산을 위한 연속 공정 모식도.   © 포스텍


POSTECH에 따르면 이 기술을 활용하면 이산화탄소가 배출되지 않을 뿐만 아니라, 수소와 함께 식품·의약품의 원료로 쓰이는 바닐린(Vanillin)을 얻을 수도 있다.

  

최근 생산되는 수소 중 상당수는 생산 시 이산화탄소가 함께 만들어지는 ‘그레이 수소(Grey hydrogen)’다. 친환경 에너지원인 수소를 만들기 위해 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 만들게 되는 모순적 상황이 벌어지는 것. 그 대안으로 물분해를 통한 그린 수소(Green hydrogen) 생산 공정이 주목을 받았지만, 이 공정은 전력 소모가 커 생산 단가가 높은 데다가 폭발 위험이라는 치명적인 한계가 있었다.

  

연구팀은 몰리브덴(Mo) 기반의 저렴한 금속 촉매를 활용, 폐목재를 분해해 그린 수소로 만드는 연속 공정법을 개발했다. 촉매에 의해 바닐린이 만들어지고, 그 과정 속에서 비활성화된 촉매를 재활성화하는 공정 중에서 수소를 생성하는 원리다.

  

이 기술은 물질·열 전달 효율을 극대화하는 미세유체기술이 적용돼, 기존 폐목재 분해 공정의 한계였던 공정 시간이 12시간에서 30분으로 대폭 줄었다는 게 특징이다.

  

또한 연속 분리 공정을 통하여 폐목재 분해 산물로 인해 발생할 수 있는 전극의 오염을 방지할 수 있으며 폐목재가 분해되며 비활성화됐던 촉매가 수소 생산 과정에서 자동으로 재활성화돼 연속 공정이 가능하다는 것도 장점이다.

  

연구 결과, 이 공정은 물분해 공정 대비 절반 수준의 전력이 소모돼 공정 비용을 크게 줄일 수 있는 것으로 조사됐다. 폭발 위험도 전무하다.

  

쓸모없는 폐목재를 활용해 적은 비용으로도 빠르게 수소·고부가가치 화합물을 생산할 방법을 제시한 이번 연구는 사회적 가치와 경제적 가치라는 두 마리 토끼를 한 번에 잡은 성과로 주목받는다.

  

한편, 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 최근 게재된 이 연구는 한국연구재단 기초연구사업(리더연구자지원사업 창의연구)의 지원을 받아 이뤄졌다.

 

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

 

Reborn with hydrogen and high value-added compounds from waste wood

 

At POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-hwan), Professor Dongpyo Kim of the Department of Chemical Engineering, Sejun Lim's research team in the integrated course, and Professor Jeonggi Ryu of the Department of Energy and Chemical Engineering at UNIST (Ulsan Institute of Science and Technology, President Lee Yonghoon), and Hyunmyung Oh of the integrated course, jointly use It announced on the 2nd that it has developed a process method that converts it into a value-added compound.

 

According to POSTECH, if this technology is used, not only carbon dioxide is not emitted, but also vanillin, which is used as a raw material for food and medicine, can be obtained along with hydrogen.

 

  Most of the hydrogen produced recently is 'Grey hydrogen', which is produced together with carbon dioxide. A contradictory situation arises in which carbon dioxide, the main culprit of global warming, is produced in order to make hydrogen, an eco-friendly energy source. As an alternative, the green hydrogen production process through water cracking drew attention, but this process had a fatal limitation in that it consumes a lot of electricity, so the production cost is high, and there is a risk of explosion.

 

  The research team developed a continuous process method for decomposing waste wood into green hydrogen using an inexpensive metal catalyst based on molybdenum (Mo). Vanillin is produced by a catalyst, and hydrogen is generated in the process of reactivating the deactivated catalyst in the process.

 

  This technology is characterized by the application of microfluidic technology that maximizes material and heat transfer efficiency, significantly reducing the processing time, which was the limit of the existing waste wood decomposition process, from 12 hours to 30 minutes.

 

  In addition, through the continuous separation process, it is possible to prevent contamination of electrodes that may occur due to decomposition products of waste wood, and the advantage of continuous process is that the catalyst, which was deactivated as the waste wood is decomposed, is automatically reactivated during the hydrogen production process.

 

  As a result of the study, it was found that this process consumes half the power compared to the water decomposition process, which can greatly reduce the process cost. There is no risk of explosion.

 

  This research, which suggests a method to quickly produce hydrogen and high value-added compounds at low cost by using useless waste wood, is attracting attention as a result of capturing two rabbits at once: social value and economic value.

 

  Meanwhile, this research, which was recently published in the international academic journal ‘Advanced Science’, was supported by the National Research Foundation’s Basic Research Project (Creative Research of the Leader Researcher Support Project).

편집국장 입니다. 기사제보:phk@breaknews.com
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