포집 CO₂로 고순도 포름산 만드는 공정 개발

포집한 이산화탄소를 별도의 분리·정제·압축 과정 없이 고순도 포름산으로 바꾸는 통합 공정이 개발됐다. 한국과학기술연구원 청정에너지연구센터 원다혜·이웅 박사 연구팀과 국민대학교 이찬우 교수 연구팀이 공동 개발한 기술로, 포름산 생산비를 기존 시장가격의 절반 수준으로 낮추고 온실가스 영향도 기존 공정보다 31.1% 줄였다.

연구팀은 트리에틸아민 포집액을 전기화학 반응기에 바로 넣고 주석-구리 촉매를 적용해 포집된 이산화탄소의 94%를 포름산염으로 전환했다. 반응은 100시간 이상 안정적으로 유지됐으며 포름산염 농도는 2.62몰까지 높아졌다. 실시간 분석을 통해 전환 메커니즘도 규명했고, 포름산염과 포집제를 분리하는 새 공정으로 순도 최대 98%의 포름산을 확보했다. 회수한 포집제는 다시 사용할 수 있다.

기존 탄소 전환·활용 기술은 포집된 이산화탄소를 다시 기체 상태로 분리하고 정제·압축해야 해 에너지와 비용 부담이 컸다. 포집액을 직접 쓰는 최근 기술도 일산화탄소 같은 기체 제품 생산에 집중돼 고순도 액체 화학제품을 만드는 데 한계가 있었다. 이번 공정의 포름산 생산비는 1t당 약 410달러로 분석됐다. 포름산은 가죽과 의약품 등에 쓰이는 기초 화학물질이지만 현재 대부분 화석연료 기반 공정에서 생산된다.

이 공정은 발전소와 제철소, 시멘트·석유화학 공장처럼 이산화탄소 배출량이 많은 산업 현장에 적용할 수 있다. 포집한 이산화탄소를 곧바로 화학원료로 전환해 공정을 단순화하고, 재생에너지와 연계하면 기존 포름산 생산 방식을 저탄소 전기화학 공정으로 대체할 가능성이 있다. 수소 저장·운반 물질로도 활용되는 포름산의 생산 경로를 넓힌 이번 성과는 국제학술지 ‘Joule’에 4월 온라인 게재됐으며 8월 표지 논문으로 선정됐다.