포집 CO₂로 고순도 포름산 생산길 열었다

한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 원다혜·이웅 박사팀과 이찬우 국민대 교수팀이 포집한 이산화탄소(CO₂)를 전기화학적으로 직접 전환해 고순도 포름산을 만드는 통합 공정을 개발했다. 기존 공정에서 필요했던 CO₂ 분리·정제·압축 단계를 거치지 않고, 포집액을 반응기에 바로 투입해 액체 화학제품을 생산하는 방식이다.

연구팀은 트리에틸아민 포집액에 주석-구리 촉매를 적용해 포집된 CO₂의 94%를 포름산염으로 전환했다. 반응을 100시간 이상 유지하면서 포름산염 농도를 2.62몰까지 높였으며, 실시간 분석을 통해 전환 메커니즘도 확인했다. 이어 포름산염과 포집제를 분리하는 공정을 새로 설계해 순도 최대 98%의 포름산을 얻었고, 분리된 포집제는 회수해 다시 쓸 수 있도록 했다.

포름산은 가죽과 의약품 등에 사용되는 화학원료로, 온실가스인 CO₂를 유용한 물질로 바꾸는 주요 전환 대상 가운데 하나다. 이번 공정의 경제성을 분석한 결과 포름산 1톤당 생산비는 약 410달러로 산출돼 기존 시장가격의 절반에 가까운 수준을 보였다. 온실가스 영향도 기존 생산공정과 비교해 31.1% 줄어든 것으로 분석됐다.

이 기술은 발전소와 제철소를 비롯해 시멘트·석유화학 공장처럼 CO₂ 배출량이 많은 산업 현장에 적용할 수 있다. 재생에너지와 연계하면 화석연료 기반 포름산 생산을 저탄소 전기화학 공정으로 대체하는 기반이 될 수 있다. 연구팀은 실제 산업 배출가스를 이용한 검증과 반응기 규모 확대, 장기간 연속운전 실증을 추진할 계획이다. 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘줄’에 4월 온라인 게재된 뒤 8월 표지 논문으로 선정됐다.