여름철 도심이 유난히 덥게 느껴지는 이유로 자동차 주변에서 나오는 열기를 빼놓을 수 없는데요, 이런 에너지를 유용하게 사용할 수 있다면 어떨까요? 태양열, 풍력, 화석연료 에너지와 같은 1차 에너지 소비를 기준으로 전 세계적으로 약 70%의 에너지가 사용되지 못한 채 폐열(Waste heat)로 사라지고 있다고 해요. 자동차의 에너지는 에너지 보존 법칙에 의하면 열 에너지, 배기열로 전환은 되지만, 대부분은 유용하게 쓰이지 못했던 것이죠.

화학 에너지는 전기 에너지보다 안정하여 보관과 운송이 간편하다는 장점이 있어요. 기존의 폐열 연구는 전기에너지에 주목해서 발전효율을 높이는 데에 주목해왔지만, 최근 한 연구팀은 신소재인 ‘열전소재’를 이용해서 폐열을 화학에너지로 바꿔서 효율적으로 사용하는 방법을 개발했어요.

즉 폐열이라는 열 에너지가 열전소재를 거쳐 과산화수소의 결합이라는 화학 에너지로 전환된거죠. 화학 에너지로 전환된 폐열은 전기 에너지보다 안정하여 보관과 운송이 간편해요. 또, 과산화수소는 퍼옥시게나아제라는 생체 촉매를 활성화하는데요. 이 생체 촉매를 이용하면 탄화수소를 고부가가치 화학물질로 만들 수 있어요.

연구팀은 실제 자동차의 배기열을 이용해 과산화수소를 생성하고, 이를 효소 활성에 이용하여 고부가가치 생성물을 얻었어요. 폐열을 통해 촉매를 활성화시켜서 물과 산소를 만들고, 부가가치가 높은 산소화학종과 같은 새로운 물질을 만들어낸 것이에요. 열전소재의 반응 구조를 더 자세하게 알게 된다면 다양한 촉매를 이용해 유용한 화학물질을 합성할 수 있을 것이라고 하니, 앞으로의 기술 발전이 기대되네요!