UNIST, 이산화탄소 포집해 천연가스 주성분 메탄 만드는 볼 밀링 기반 공정 개발
UNIST는 에너지화학공학과 백종범 교수와 탄소중립대학원 임한권 교수팀이 65℃에서 높은 효율로 이산화탄소를 메탄으로 바꿀 수 있는 기계화학 공정 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.
이는 고온 공정보다 훨씬 간단하고 에너지 소비도 낮아 탄소중립 시대를 앞당길 기술로 주목받고 있다.
개발한 기술은 직경 수 밀리미터의 작은 쇠구슬이 들어 있는 볼(ball mill) 장치에 촉매와 원료를 넣고 돌리는 방식이다. 반복되는 충돌과 마찰로 촉매 표면이 활성화되면서 이산화탄소가 촉매 표면에 효율적으로 포집되고, 수소와 반응해 메탄으로 바뀐다.
연구팀은 65℃의 낮은 온도에서도 이산화탄소의 99.2%를 반응시키는 데 성공했고, 이렇게 반응한 이산화탄소 중 98.8%가 부산물이 아닌 메탄으로 전환됐다.
연속공정에서도 높은 효율을 보였다. 상온보다 낮은 15℃에서도 이산화탄소 반응 참여율 81.4%, 메탄 선택도 98.8%를 유지했는데, 이는 상용화 가능성을 입증한 결과다.
공정에서 사용된 니켈과 산화지르코늄 촉매는 상용 촉매로 가격도 저렴하다.
경제성 분석결과, 반응온도가 낮고 상용 촉매를 별도 전처리 없이 사용할 수 있어 공정장비 비용 등을 크게 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
백종범 교수는 "기존의 고온 고압 장비 없이도 현장에서 이산화탄소를 바로 연료로 바꿀 수 있어, 탄소 배출 저감은 물론 장비 투자와 운송 비용까지 줄일 수 있다"며 "탄소중립 달성을 위한 신기술이 될 수 있을 것"이라고 강조했다.
연구 결과는 나노분야 최고권위 학술지인 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology)에 지난 5일 공개됐다.
이다예기자 ties@ksilbo.co.kr