【 청년일보 】 동국대학교는 박진우 화공생물공학과 교수(교신저자), 오세빈 석사과정생(제1저자)으로 구성된 연구팀이 식품 폐기물을 활용한 수소 생산 증대 시스템을 개발했다고 5일 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 Energy Conversion and Management(IF 10.9, JCR 상위 1.9%) 2025년 12월호에 게재된다. 온라인 게재일은 2025년 8월 12일이다.

박진우 교수 연구팀은 식품 폐기물 가스화 기반 수소 생산 시스템과 이산화탄소 전기화학적 환원(CO2 electrochemical reduction, 이하 CO2ER)을 통합한 새로운 시스템을 개발했다. 재생 에너지를 이용해 포집된 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하고 이를 수소 생산에 재활용해, 수소 생산량을 2배 가까이 증대시킬 수 있는 '고효율 수소 생산 시스템'이다.

이 시스템은 이산화탄소의 단순 저장에 그치지 않고, 저장된 이산화탄소를 자원으로 한 번 더 순환시킴으로써 수소 수율을 높인다. 부산물로 생성되는 산소를 가스화 공정의 산화제로 활용하여 외부 산소 구매 비용을 제거하며, CO2ER에서 전환된 일산화탄소를 수성가스 전환(Water gas shift; WGS) 반응기에 함께 유입시키는 방법을 도입했다.

연구팀은 "가스화는 열화학 반응을 통해 단시간에 합성가스를 생성할 수 있어 효율적 수소 생산이 가능하다"며 "다만, 가스화 공정에서는 상당량의 이산화탄소가 발생하는데, 발생한 이산화탄소를 포집하고 저장하는 것에 그치지 않고 이를 재활용한다면 비용 절감이 가능할 것으로 판단했다"고 밝혔다.

연구에 따르면, 개발된 통합 시스템은 최종 수소 생산량을 약 1.8배 증가시켰으며, 에너지 효율을 7.36%p 개선했다. 또한, 해당 시스템은 세계 각국에서 보고된 식품 폐기물 조성에 대해서도 기존 시스템보다 높은 에너지 효율을 안정적으로 유지했다.

연구팀은 개발된 통합 시스템의 경제성에 대해 "외부 산소 구매 비용 제거가 CO2ER 통합으로 인해 높아진 전력 구매 비용을 충분히 상쇄하며, 전체 수소 생산량 증가로 전체 비용을 효과적으로 분산했다"며 "이 시스템을 사용한다면 수소 생산 단가는 $3/kg-H2 미만"이라고 강조했다.

박진우 교수는 "특히 식품 폐기물은 도시 고형 폐기물 중 높은 비율을 차지하며, 유기물 함량이 높아 에너지 자원으로서의 활용 가치가 크다"며 "개발된 통합 시스템은 광발효 등 타 바이오수소 공정보다 실용성 및 상업가능성 측면에서 훨씬 개선된 에너지 효율과 경제성을 나타낸다"고 강조했다.

이어 "식품 폐기물의 고부가가치 활용과 CO2 자원화를 함께 실현할 수 있는 지속 가능한 수소 생산 솔루션이 될 것으로 기대한다"고 덧붙였다.

【 청년일보=조성현 기자 】