포집 CO₂ 바로 개미산으로…생산비 절반 낮춰

한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 원다혜 선임연구원·이웅 책임연구원 연구팀과 이찬우 국민대학교 교수 연구팀이 포집한 이산화탄소를 별도의 분리·정제·압축 없이 고순도 포름산으로 만드는 통합 공정을 개발했다. 현재 전력 조건에서 추산한 생산비는 톤당 약 410달러로 시장가격보다 약 50% 낮았으며, 투자비 회수에는 약 6년이 걸릴 것으로 분석됐다.

연구팀은 트리에틸아민으로 이산화탄소를 물에 녹은 중탄산염 형태로 포집하고, 이 포집액을 전기화학 반응기에 직접 공급했다. 주석과 구리를 혼합한 촉매에서는 구리가 포름산염 생성에 유리한 주석의 상태를 안정적으로 유지해 포집된 이산화탄소의 94%가 포름산염으로 전환됐다. 최적 촉매의 포름산염 생성 효율은 60%였고, 100시간 운전으로 2.62몰 농도의 포름산염을 생산했다.

후속 정제에는 부틸이미다졸을 이용한 아민 교환 공정이 적용됐다. 포집에 쓴 트리에틸아민을 회수해 재사용하고 포름산염을 증류하기 쉬운 형태로 바꿔 분리한 결과, 순도가 최대 98중량%인 포름산을 얻었다. 전체 공정의 온실가스 영향은 기존 전기화학적 포름산 생산 공정보다 약 31% 낮은 것으로 평가됐다. 포름산은 가죽·섬유·고무·의약품 제조 원료로 쓰일 수 있으며, 향후 수소 저장·운반 물질로 활용될 가능성도 제시됐다.

현재 성과는 실험실 규모에서 확인된 결과로, 연구팀은 상용화를 위한 파일럿 단계 과제를 진행하고 있다. 원다혜 선임연구원은 3~5년 안에 상용화 검증 수준에 도달할 것으로 예상했고, 이웅 책임연구원은 반응기 규모 확대와 장기간 연속운전 기술 확보를 후속 과제로 꼽았다. 연구에는 KIST 케지아 랑지에 학생연구원·김창수 선임연구원과 국민대학교 안디 할얀토 박사과정 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 논문은 국제학술지 ‘줄’에 4월 온라인 게재됐고 8월 표지 논문으로 선정됐다.