이산화탄소 바꿔 화학원료로 쓴다...세계 최대 규모 플랜트 완공

한국화학연구원

장태선 한국화학연구원 책임연구원이 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 촉매 기술을 소개하고 있다. 화학연 제공.

기후위기 속에서 각국이 탄소중립 실현을 위해 노력하고 있는 가운데 국내 연구진이 이산화탄소를 석유화학 원료인 합성가스로 전환하는 기술 실증에 성공했다. 세계 최대 규모 이산화탄소 활용 건식개질 플랜트를 울산산업단지 내에 구축 완료한 것이다. 건식개질 기술이란 이산화탄소와 메탄을 반응시켜 합성가스를 제조하는 기술이다. 

한국화학연구원은 장태선 CO2에너지연구센터 책임연구원 연구팀은 이산화탄소에서 석유화학 화합물인 합성가스(수소, 일산화탄소)를 생산할 수 있는 실증촉매 및 공정기술을 개발했다. 이 기술을 이전받은 부흥산업사가 건식개질 플랜트를 구축하고 5일 오후 2시 부흥산업사 울산공장에서 ‘CO2 활용 건식개질 플랜트’ 완공식을 개최했다. 

이번 성과는 화학연구원과 부흥산업사와의 오랜 기간 공동연구 결과물이다. 소재부터 공정까지 국내 자체 기술로 개발됐다. 2024년부터 탄소 포집 및 활용 제품을 본격 생산할 계획이다. 

수소와 일산화탄소로 구성된 합성가스는 암모니아, 알코올, 플라스틱 등 다양한 화학원료의 필수 물질이다. 하지만 석유화학 산업에서 합성가스를 생산하는 기존 기술들은 모두 온실가스를 대량 배출한다. 온실가스 배출을 줄이는 합성가스 제조기술이 필요한 셈이다. 

연구팀은 CO2를 합성가스로 제조하는 건식개질 기술의 핵심 촉매기술과 공정을 개발했다. 기존 건식개질 기술은 반응 중 탄소 입자가 생겨 촉매가 비활성화되는 문제가 있었다. 연구팀은 탄소 생성을 억제하는 실증 촉매와 맞춤형 공정을 개발했다. 개발한 기술을 활용하면 약 1t의 일산화탄소를 생산하는 데 약 1.053t의 이산화탄소가 필요해 이를 감축하는 효과를 얻을 수 있다. 

부흥산업사는 이번에 구축 완료한 플랜트 운영, 후속연구를 통해 촉매 효율을 높이고 공정을 최적화한다는 계획이다. 이영국 화학연 원장은 “세계 최대 규모 건식개질 플랜트를 구축하는 데 필요한 모든 기술을 국내 기술로 확보했다는 점에서 의미가 있다”고 말했다. 

[김민수 기자 reborn@donga.com]