포집 탄소로 고순도 포름산 생산길 열었다

한국과학기술연구원 청정에너지연구센터와 국민대 공동 연구팀이 공장·발전소에서 나오는 이산화탄소를 포집한 뒤 고순도 포름산으로 직접 바꾸는 통합 공정을 개발했다. 이 기술은 포집된 탄소를 기체로 분리하거나 정제·압축하지 않고 전기화학 반응기에 투입하는 방식으로, 공정 단축과 생산비 절감, 온실가스 저감 가능성을 함께 확인했다.

연구팀은 트리에틸아민 포집액을 반응기에 바로 공급하고 주석-구리 촉매를 사용해 포집된 이산화탄소의 94%를 포름산염으로 전환했다. 반응은 100시간 이상 안정적으로 이어졌으며 포름산염 농도는 2.62몰까지 높아졌다. 실시간 분석을 통해 전환 메커니즘도 규명했고, 포름산염과 포집제를 분리하는 별도 공정을 마련해 순도 최대 98%의 포름산을 얻었다.

기존 탄소 포집·활용 공정은 이산화탄소의 분리와 정제, 압축에 많은 에너지와 비용이 필요하다. 포집액을 직접 쓰는 기술도 개발됐지만 일산화탄소 등 기체 제품 생산에 주로 집중돼 고순도 액상 화학제품 제조에는 한계가 있었다. 포름산은 가죽과 의약품 분야에 쓰이는 기초 화학물질이자 수소 저장·운반 물질로 활용될 수 있지만, 현재 대부분 석유 등 화석연료 기반 공정에서 생산된다.

개발된 공정은 포집제를 회수해 다시 사용할 수 있다. 경제성 분석에서 포름산 1t당 생산비는 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 연계하면 화석연료 기반 생산 방식을 저탄소 전기화학 공정으로 대체할 수 있다. 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지 ‘줄’ 8월호 표지 논문으로 실렸다.