“생체 조효소로 저전력 그린수소”…UNIST, 저장·운반 비용 대폭 절감

생체 기반 전자·양성자 운반 조효소 기술이 그린수소 산업의 효율성을 크게 개선하고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 송현곤 교수팀은 플라빈 아데닌 다이뉴클레오타이드(FAD)를 활용해, 수소 생산 시 전력 소모를 65% 줄이고 액상 유기물에 바로 저장할 수 있는 전기화학 시스템을 개발했다고 26일 밝혔다. 기존 수소 생산 공정은 에너지 소모가 많고, 압축·기화 등 저장 과정에서 추가 비용이 발생해왔다. 업계는 이러한 기술이 ‘그린수소 상용화 경쟁’의 변곡점이 될 수 있다고 보고 있다.

연구팀이 개발한 시스템은 전극 양면에 FAD 조효소를 도입했다. FAD는 세포 미토콘드리아에서 에너지 분자(ATP) 생산에 관여하는 생체분자다. 전자와 양성자(H⁺, 수소 이온) 모두를 운반하는 기능이 특징이며, 이를 팔라듐/백금 전극과 결합해 전기분해 반응의 효율과 선택성을 높였다. 특히 셀 전압을 기존보다 약 0.6V 수준으로 낮춰, 에너지 소비를 획기적으로 절감하는 한편 전체 시스템 수명도 8배 이상 향상시켰다. 100시간 이상의 연속 운전에서도 성능 저하가 없었다는 점이 주목된다.

이번 기술의 또 다른 차별점은, 생산된 수소를 기체 상태가 아닌 액상 유기물(포름산 등)에 곧장 저장할 수 있어 별도의 기화·주입 공정이 필요 없다는 점이다. 이는 기존 고압저장 대비 운반·안전 비용도 함께 줄이는 구조다. 실제, 팔라듐 전극에서는 수소 이온 흡착이 촉진되고, 백금 전극에서는 표면 수소 중간체가 빠르게 제거돼 전체 반응 효율이 개선됐다.

국내외적으로 그린수소 생산 기술은 높은 비용과 낮은 저장 효율이 상용화 진입의 최대 장벽이었다. 일본·유럽에서는 고내구성 촉매와 대용량 저장 기술 연구가 활발히 이어지고 있으나, 저전압·생체분자 응용 방식은 UNIST가 선도하는 새로운 트렌드다. 향후 국내 수소 에너지 산업에서 가격경쟁력 및 에너지 안전성까지 동시에 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다.

식약처나 산업통상자원부 등 규제·인증 환경에서는 대체 저장방식에 대한 안전 기준, 신규 전극소재에 대한 환경 영향 평가가 정책적 과제로 남아 있다. 연구팀은 이번 연구가 새로운 저장문제와 안전이슈를 모두 고려한 데 의미가 있다고 설명했다.

수소전문가들은 “생체조효소 활용 저전압 시스템 도입이 그린수소 보급의 전환점이 될 가능성도 있다”고 평가한다. 산업계는 해당 기술이 실질적 생산·유통 현장에 얼마나 빠르고 안정적으로 적용될지 주목하고 있다.