중앙대, 이산화탄소 활용 공정 최적 설계 기술 개발

중앙대학교(총장 박상규) 연구진이 이산화탄소 활용 공정을 최적 설계하는 기술을 개발하는 데 성공했다. 단순 이산화탄소 배출을 줄이는 데 그치지 않고, 경제적 가치를 창출하며 지속 가능한 산업 생태계를 구축할 수 있는 실질적 해결책을 제시했다는 점에서 의미가 크다는 평가다. 중앙대는 이철진 화학공학과·지능형에너지산업융합학과 교수와 윤하준 석박 통합과정생, 테스팔렘 박사과정생으로 구성된 연구팀이 미국 캘리포니아 산타바바라대 서상원 교수, 텍사스대 알리 셰리프 박사와의 공동연구를 통해 지속 가능한 이산화탄소 활용 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이철진 교수팀이 선보인 기술은 공기 중의 이산화탄소를 포집하고 화학적으로 변환해 유용한 물질로 전환하는 '탄소 포집·활용(CCU, Carbon Capture & Utilization)'에 관한 것이다. 기존에도 다양한 CCU 기술이 존재했지만, 높은 비용과 낮은 효율로 인해 대규모 적용이 어렵다는 문제가 있었다. 경제성과 환경성을 확보하고, 이산화탄소를 대량 감축할 수 있는 기술 개발이 필요하다는 목소리가 높았다. 이 교수팀은 이번 공동연구를 통해 환경적으로 지속 가능하고 경제적으로도 실현 가능성이 높은 CCU 공정기술을 설계했다. 대규모의 이산화탄소를 활용하기 위해 시장 규모가 큰 포름산 칼륨, 포름산, 포름알데히드, 메탄올, 요소, 아세트산 등 11개 화학제품을 선정하고, 각 제품에 대한 CCU 공정과 생산공정을 설계했으며, 경제성·환경성 평가도 수행했다. 연구팀은 비용과 탄소발자국, 시장 규모를 통합한 새로운 평가 지표를 적용해 제품별 우선순위를 도출했다. 그 결과 포름산 칼슘, 포름산, 아세트산이 새로운 CCU 공정기술을 적용할 시 가장 환경친화적인 제품으로 분류됐다. 직접포집기술(DAC, Direct Air Capture)의 탄소, 그린 수소, 신재생에너지를 활용한 미래 시나리오에서는 요소, 메탄올 등 시장 규모가 큰 제품의 우선순위가 높게 나타났다. 이번 연구성과는 제품별 우선순위를 도출해 상업적 실현 가능성을 확보했다는 점에서 널리 활용될 것으로 전망된다. 탄소중립 실현과 친환경 기술 개발을 촉진하는 데에도 큰 역할을 할 것이란 평가다. 이번 연구는 한국연구재단의 'Carbon-to-X 기술 개발 사업'과 양영재단의 지원을 통해 수행됐다. 상세한 연구 성과는 '탄소 넷제로를 위한 지속 가능하고 실행 가능한 탄소포집 및 활용 경로(Sustainable and feasible carbon capture and utilization pathways towards net-zero)' 논문을 통해 확인할 수 있다. 이 논문은 인용 지수(IF, Impact Factor) 16.3을 기록한 친환경·지속가능 기술 분야의 저명 학술지 '재생 가능하고 지속 가능한 에너지 리뷰(Renewable and Sustainable Energy Reviews)' 4월호에 게재될 예정이다. 이철진 교수는 "탄소중립 실현을 위해서는 경제성과 친환경성을 모두 충족시키는 CCU 공정 기술이 필수적"이라며 "CCU 공정에는 수소의 역할이 중요하기 때문에 이산화탄소와 수소의 비용을 줄이는 기술 개발이 더욱 필요하다"고 전했다. /이현진기자 lhj@metroseoul.co.kr