GIST(광주과학기술원·총장 이관행) 이재영 환경공학부 교수 연구팀이 폐 커피분말을 활용해 탄소연료전지를 구동시키는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

현재 세계 연간 커피 소비량은 880만 톤이 넘지만, 이에 따른 엄청난 양의 폐 커피분말 활용도는 매우 낮다. 재활용된 경우에도 최종적으로 생성되는 폐기물 처리에 대한 어려움이 있다.

최근 폐 커피분말을 첨가제로 이용하거나 바이오연료로 개질하는 많은 연구가 진행 중이지만 일회적 사용 이후 생성되는 새로운 폐기물의 처리 문제, 개질 과정에서 손실되는 에너지 문제는 극복 과제로 남아 있다.

연구팀은 친환경·경제적인 방식으로 폐 커피분말을 연료로 직접 사용해 우수한 성능으로 탄소연료전지 전력 생산에 성공했다.

기존 바이오매스 물질을 이용한 탄소연료전지 연구는 흔히 탄화 혹은 가스화 과정을 통해 개질된 연료를 사용하지만, 연구팀은 특별한 처리 없이 실험실에서 사용하고 남은 폐 커피분말을 3일간 자연 건조한 뒤 이를 연료로 사용했다.

연구팀은 자연 건조한 폐 커피분말을 에틸렌 글라이콜과 섞어 젤 상태로 만든 후 단전지에 올려 알루미나 반응기로 실험을 수행했다.

연구팀은 일반적 연료로 사용되는 카본블랙 등의 고품위 탄소원에 비해 성능이 88% 향상된 전력을 얻었고 탄소연료전지 구동 중 폐 커피분말의 내부 개질에 기인한 것임을 규명했다.

폐 커피분말을 전력 생산에 사용한 후에는 소량의 회분만 남고 생성물은 주로 수증기와 고순도 이산화탄소이기 때문에 탄소연료전지 기술이 폐 커피분말 활용에 우수한 것으로 나타났다.

이번 성과는 폐 커피분말 재활용을 통해 환경보호에 기여하고 안정적 전력 공급을 위한 지역별 분산발전 에너지원으로 새로운 가능성을 제공할 것으로 기대된다.

이재영 교수는 "이번 성과는 폐 커피분말을 친환경 에너지원으로 활용한 지역별 소규모 분산전원 보급에 기여할 것으로 기대"한다며 "국내 연간 커피 소비량과 전기 소비량을 고려할 때 폐 커피분말을 활용한 탄소연료전지 기술을 발전시키면 연간 약 3만 5000여 가구에 전력을 공급할 수 있을 것"이라고 전망했다.