이산화탄소를 휘발유 원료로 직접 전환…실증시설 구축

화학연, 고효율 촉매 기술 개발…"탄소중립 기여"

한국화학연구원은 차세대탄소자원화연구단 전기원 박사 연구팀이 온실가스인 이산화탄소를 휘발유 원료인 나프타로 직접 전환하는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

2018년 기준 국내 온실가스 배출량은 6억8천t으로 세계 7위, 1인당 배출량은 세계 4위에 달한다.

세계 192개국이 기후변화 위기에 대응해 탄소중립(이산화탄소를 배출한 만큼 흡수하는 대책을 만들어 순 배출량을 '0'으로 만드는 개념)을 선언했고, 우리나라도 2050년 탄소중립 실현을 목표로 그린 뉴딜 전략을 추진하고 있다.

특히 국내 제조업 분야 석유 기반 화학산업은 철강에 이어 온실가스 배출량 2위로, 석유화학 산업의 구조적인 변화가 요구되고 있다.

국내 석유화학 산업은 세계 4∼5위 규모로, 연간 5천400만t의 나프타 소비를 통해 6천100만t의 온실가스를 배출하고 있다.

2050년 탄소중립을 달성하더라도 나프타는 석유화학 산업의 기초 원료이기 때문에 지속해서 사용할 수밖에 없다.

이 때문에 이산화탄소 등 탄소원을 나프타로 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만 800도 이상의 고온 공정을 필요로 하는 기존 간접 전환 방식은 에너지가 많이 소모된다는 단점이 있다.

연구팀은 촉매를 이용해 낮은 온도에서 이산화탄소를 쉽게 반응시키면서도 부산물을 적게 만들며 나프타를 생산할 수 있는 기술을 개발했다.

코발트를 원자 단위로 철과 합금시키면 촉매 성능을 대폭 높일 수 있다는 사실을 확인했다.

나프타 수율(이산화탄소가 나프타로 전환되는 비율)이 기존 직접 전환 기술 대비 37% 이상 향상된 22% 이상의 수율을 확보했다.

연구팀은 하루 5㎏의 합성 나프타를 생산할 수 있는 파일럿 플랜트(시범 실증시설)를 구축해 운영하고 있다.

전기원 박사는 "이산화탄소에서 유래한 합성연료를 사용하는 내연기관을 적용할 경우 수소연료전지차와 같은 이산화탄소 감축 효과를 내면서도 수소 스테이션 등 인프라를 구축할 필요가 없다"며 "수요 기업체들과 협업해 실증 규모를 키우는 연구를 추진할 계획"이라고 말했다.

/연합뉴스