이산화탄소를 나프타로 직접 전환하는 고성능 촉매를 개발한 한국화학연구원 연구진. 한국화학연구원 제공
국내 연구진이 이산화탄소를 기초화학 연료인 나프타로 직접 전환하는 고성능 촉매 기술을 내놨다.
정부의 탄소중립 선언에 발맞춰 향후 이산화탄소 대량 저감과 기초원료 생산의 효과를 볼 수 있을 것으로 기대를 모은다.
25일 한국화학연구원에 따르면 이산화탄소를 기초 화학 원료로 직접 전환하는 기술의 핵심은 이산화탄소를 낮은 온도에서 쉽게 반응시키면서 부산물을 적게 생성하는 방식이다.
800도 이상의 높은 온도를 필요로 하는 이산화탄소 간접전환 방식에 비해 300도의 낮은 온도에서 이뤄지는 직접전환 공정은 전력공급이 안정적이지 못한 환경에서도 가동될 수 있지만, 이산화탄소의 전환 효율이 낮고 일산화탄소와 메탄 등의 부산물이 다량 생성되면서 상용화에 어려움이 있었다.
연구진은 코발트를 원자단위로 철과 합금시키면 성능을 대폭 향상할 수 있다는 사실을 발견했다. 이를 통해 이산화탄소를 낮은 온도에서도 쉽게 반응시키면서 부산물을 적게 생성하는 고성능 촉매를 개발했다.
그 결과 기존 직접전환 기술(16% 수준)과 비교해 37% 이상 향상된 22% 이상의 나프타 수율을 확보했다. 이산화탄소가 부산물이 아닌 나프타로 얼마나 잘 전환되는지에 대한 비율을 뜻한다.
만약 2030년 기준 재생에너지 발전 용량인 '63.8기가와트(GW)' 중 잉여전력을 10% 정도 수준으로 추정해 이 공정에 필요한 에너지원으로 활용한다면 연간 453만t의 이산화탄소를 저감할 수 있고 나프타는 254만t 생산 가능할 것으로 연구진은 예측했다. 이는 석유화학산업 온실 배출량의 약 7.4%를 저감할 수 있는 양에 해당한다고 연구진은 설명했다.
연구진은 이런 내용을 촉매 분야 최고 권위지인 'ACS Catalysis' 2월호에 게재했다.