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이산화탄소 포집해 화합물로 바꾸....

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글쓴이 최고관리자 등록일 24-04-02 23:28
조회 75
    KIST, 포름산 생산하는 CCU 공정 개발
    생산 단가 기존 공정 대비 40% 낮춰

    이웅 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 책임연구원 연구팀이 개발한 이산화탄소를 포름산으로 바꾸는 ‘이산화탄소 포집·활용(CCU)’ 공정./KIST
    이웅 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 책임연구원 연구팀이 개발한 이산화탄소를 포름산으로 바꾸는 ‘이산화탄소 포집·활용(CCU)’ 공정./KIST

    국내 연구진이 이산화탄소를 포집해 유용한 화합물로 쉽게 바꾸는 새로운 공정 기술을 개발했다.

    이웅 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 책임연구원 연구팀은 이산화탄소를 포름산으로 바꾸는 ‘이산화탄소 포집·활용(CCU)’ 공정을 개발했다고 28일 밝혔다. 포름산은 가죽과 식품, 의약품 산업 분야에서 활용되는 화합물이다.

    이산화탄소를 포집해 저장하고 활용하는 기술인 ‘이산화탄소 포집·저장·활용(CCUS)’ 기술은 탄소 중립 사회로 진입하기 위한 핵심 기술로 꼽힌다. 다만 공정이 단순한 저장과는 달리, 활용은 공정의 복잡성과 높은 생산비용으로 기술 탐색 수준의 연구만 이뤄지고 있다.

    연구팀은 포름산 생산 반응을 이끄는 ‘1-메틸피롤리딘 아민’과 루테늄 금속 촉매에 대한 반응기 온도·압력을 최적화하는 공정을 개발했다. 이 공정은 이산화탄소에서 포름산으로의 전환율이 기존보다 두 배 이상 높았다. 이산화탄소를 대기나 가스에서 분리하지 않고 바로 포름산으로 바꾸는 ‘동시 포집·전환’ 기술도 만들었다.

    새로운 공정으로 포름산 생산 단가가 확 줄었다. 새로운 공정의 포름산 생산 단가는 1t당 490달러(66만원)로, 기존 공정의 단가인 790달러(106만원)보다 40% 정도 저렴하다. 포름산은 다양한 산업군에서 연간 100만t 이상 소비되는 만큼, 이번 연구의 경제적 가치도 클 것으로 기대된다.

    연구팀은 포름산 CCU 공정의 상용화 가능성을 평가하기 위해 하루 10㎏ 규모의 포름산 실증 공정을 구축했다. 연구팀은 포름산 생산 시 발생하는 불순물을 없애기 위해 부식을 최소화하는 소재를 공정에 적용했다. 그 결과, 공정에서 순도 92% 이상의 포름산이 만들어졌다고 연구팀은 설명했다.

    연구팀은 2025년까지 하루 100㎏의 포름산을 생산하는 공정을 만들고 검증을 진행한다. 공정에서 하루 100㎏ 포름산을 생산하면, 수요기업으로의 운송과 판매가 가능해질 것으로 보고 있다. 상용화는 2030년까지 완료할 계획이다.

    이웅 책임연구원은 “CCU 기술로 생산된 화합물이 상용화 단계까지 가지 못한 상황에서 본 연구를 통해 이산화탄소를 포름산으로 전환하는 공정의 상용화 가능성을 확인할 수 있었다”며 “대기 중 이산화탄소를 직접 감축할 수 있는 CCU 기술의 상업화를 앞당겨 탄소 중립 목표 달성에 기여할 것”이라고 말했다.

    이번 연구는 과학기술정보통신부와 KIST의 지원을 받았다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘줄(Joule)’에 지난 20일 게재됐다.

    참고자료

    Joule, DOI: https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.01.003


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