나노공학과 장지수 교수 연구팀은 아주대 윤태광 교수, 충북대 김한슬 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 대기 중 온실기체를 흡착하는 과정에서 전기를 스스로 만들어내는 신개념 에너지 소자인 ‘가스전지(Gas Capture and Electricity Generator, GCEG)’를 개발했다고 밝혔다. 이는 지구가 뜨거워지는 원인인 온실기체를 단순히 가두는 수준을 넘어, 유용한 에너지원으로 탈바꿈시킨 혁신적인 성과로 평가받는다.

최근 기후 위기 해결을 위해 탄소를 포집하고 저장하는 기술(CCUS)이 주목받고 있으나, 기존 방식은 온실기체를 모으고 처리하는 과정에서 오히려 막대한 양의 전기나 열 에너지를 소모해야 한다는 한계가 있었다. 공동연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 온실기체가 전극 표면에 달라붙을 때 발생하는 물리·화학적 에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 완전히 새로운 방식의 소자를 제안하였다.

연구팀이 개발한 가스전지는 탄소 기반 전극과 하이드로겔 소재를 비대칭 구조로 결합한 형태이다. 대기 중의 질소산화물(NOx)이나 이산화탄소(CO₂)가 장치에 흡착되면 내부에서 전하의 재분포가 일어나고 이온이 이동하면서 외부 전원 없이도 지속적인 직류 전기를 생산한다. 즉, 공기 중의 오염물질이 전지의 ‘연료’가 되어 환경을 정화함과 동시에 전력을 공급하는 셈이다.

이 기술은 향후 별도의 배터리 없이 작동하는 스마트 환경 센서나 자가발전 IoT 시스템은 물론, 대량의 배출가스가 나오는 산업 현장에서 에너지 회수와 탄소 저감을 동시에 달성하는 핵심 기술로 활용될 수 있다. 특히 분산형 에너지 시스템에 적용될 경우 탄소중립 실현을 앞당기는 데 기여할 것으로 보인다.

장지수 교수는 “이번 연구는 온실기체를 단순히 처리해야 할 골칫덩이가 아니라, 새로운 에너지 자원으로 활용할 수 있음을 보여준 사례”라며 “앞으로 이 기술을 탄소중립을 넘어 에너지를 생성하는 환경 기술 플랫폼으로 발전시켜 나가겠다”고 포부를 밝혔다.

이번 연구 성과는 재료과학 분야의 세계적 권위지인 ‘에너지 앤 이바이론멘탈 사이언스(Energy & Environmental Science, IF: 31.0)’에 게재되었으며, 연구의 우수성과 독창성을 인정받아 해당 학술지의 대표 표지(Front cover) 논문으로 선정되었다.