포집 CO₂ 94% 전환해 고순도 포름산 생산

한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 원다혜·이웅 연구팀과 국민대학교 이찬우 교수 연구팀이 공장과 발전소에서 포집한 이산화탄소를 별도의 기체 분리·정제·압축 없이 고순도 포름산으로 만드는 통합 공정을 개발했다. 이 공정은 포집 탄소의 94%를 포름산염으로 전환하고 최대 98% 순도의 포름산을 생산했다.

연구팀은 트리에틸아민 기반 포집액을 전기화학 반응기에 바로 투입하고 주석-구리 촉매를 적용했다. 반응은 100시간 이상 안정적으로 유지됐으며 포름산염 농도는 2.62몰까지 높아졌다. 실시간 분석으로 전환 메커니즘을 규명한 데 이어 포름산염과 포집제를 분리하는 공정도 마련했으며, 회수한 포집제는 반복해서 사용할 수 있다.

포름산은 가죽·의약품·화학소재 생산에 쓰이는 기초 화학원료이자 수소 저장·운반 물질로 주목받지만, 현재 생산 공정 대부분은 화석연료에 기반한다. 기존 탄소포집·활용 기술은 포집한 이산화탄소를 다시 기체로 분리하고 정제·압축한 뒤 반응시켜야 해 공정이 복잡하고 에너지 소비가 크다는 한계가 있었다.

경제성 분석에서 새 공정의 포름산 생산비는 t당 약 410달러로 기존 시장 가격의 절반 수준을 기록했고, 온실가스 영향은 기존 공정보다 31.1% 낮아졌다. 발전소와 제철소, 시멘트·석유화학 공장 등 대규모 배출 시설에 적용할 수 있으며 재생에너지와의 결합도 가능하다. 연구진은 실제 산업 배출가스 검증과 반응기 확대, 장기 연속운전 실증을 추진할 계획이다. 연구 결과는 국제학술지 ‘줄’ 4월 온라인판에 실렸고 8월 표지논문으로 선정됐다.