포집 이산화탄소로 고순도 포름산 생산

한국과학기술연구원 청정에너지연구센터 원다혜·이웅 박사 연구팀과 국민대 이찬우 교수 연구팀이 포집한 이산화탄소를 별도의 기체 분리·정제·압축 없이 전기화학적으로 전환해 고순도 포름산을 생산하는 통합 공정을 개발했다. 가죽과 의약품 등에 쓰이는 포름산을 화석연료 기반 공정 대신 온실가스에서 얻는 방식이다.

연구팀은 트리에틸아민 포집액을 전기화학 반응기에 바로 넣고 주석-구리 촉매를 적용해 포집 이산화탄소의 94%를 포름산염으로 바꿨다. 반응은 100시간 이상 안정적으로 유지됐으며 포름산염 농도는 2.62몰까지 높아졌다. 실시간 분석으로 전환 메커니즘을 확인한 뒤 포름산염과 포집제를 분리하는 공정도 새로 마련해 최대 98% 순도의 포름산을 생산했다. 회수한 포집제는 다시 사용할 수 있다.

기존 탄소 포집·활용 기술은 포집된 이산화탄소를 다시 기체로 떼어내 정제하고 압축해야 해 에너지 소비와 비용 부담이 컸다. 포집액을 곧바로 사용하는 방식도 개발돼 왔지만 대부분 일산화탄소 같은 기체 제품 생산에 집중돼 고순도 액체 화학제품을 만드는 데 한계가 있었다. 새 공정은 포집과 액체 제품 생산을 연결해 이런 중간 단계를 줄인 것이 특징이다.

경제성 분석에서 포름산 생산비는 1톤당 약 410달러로 산정돼 기존 시장가격보다 절반 가까이 낮았고, 온실가스 영향은 기존 공정보다 31.1% 감소했다. 발전소와 제철소, 시멘트·석유화학 공장 등 대규모 배출 현장에 적용할 수 있으며 재생에너지와 연계한 저탄소 공정으로의 전환도 가능하다. 연구팀은 실제 산업 배출가스 검증과 반응기 확대, 장기간 연속운전 실증을 추진할 계획이다. 연구 논문은 에너지 분야 국제학술지 ‘Joule’ 온라인판에 실렸고 8월 표지 논문으로 선정됐다.