공기 중 이산화탄소 직접 포집 기술 2026년 스마트팜서 상용화 기대

화학연·KAIST·에코프로에이치엔 공동개발 기술

소형 DAC 설비 실증이 이뤄지고 있는 경상북도 상주 스마트팜혁신밸리 내에 위치한 에코프로에이치엔의 온실 모습. 화학연 제공

국내 산·학·연이 개발한 이산화탄소 직접 포집 기술이 2026년 스마트팜 현장에 적용될 전망이다. 적정 이산화탄소 농도 때 식물의 광합성이 활발해지는데, 친환경 솔루션으로 생산성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

한국화학연구원(화학연)·KAIST·에코프로에이치엔은 공동 개발한 직접 공기 포집(DAC·Direct Air Capture) 기술을 개발하고 성능 검증을 마쳤으며 2026년 상용화를 추진한다고 1일 밝혔다.

연구팀이 개발한 건식 흡착 기반 소형 DAC 설비는 KAIST 최민기 교수팀이 개발한 건식 이산화탄소 흡착제와 화학연 박용기 박사팀이 보유한 장치 설계·제작 기술이 합쳐진 것으로, 에코프로에이치엔이 소형 설비로 제품화 중이다.

최민기 교수팀은 2016년부터 이산화탄소 제거 흡착제 연구를 본격 추진했으며 특히 이번 기술은 흡착 성능과 경제성, 장기 안전성을 동시 확보할 수 있다.

에코프로에이치엔이 KAIST, 화학연과 협력해 개발한 스마트팜용 DAC 시스템의 적용 개념도. 대기 중 희박한 농도의 CO2(400 ppm)를 선택적으로 포집해 온실 내에 고농도로 공급함으로써 작물 생장 최적화를 가능하게 하는 시스템이다. 화학연 제공

박용기 박사팀은 발전소나 제철소가 배출하는 탄소 포집 연구를 통해 얻은 노하우를 DAC 설비 제작에 활용했다. 흡착과 탈착 과정에서 필요한 온도·압력 조건을 조정해 반복적인 이산화탄소 고농도 포집이 원활하도록 설계·제작했다.

해당 설비는 특정 지점이나 설비에 국한되지 않아 다양한 장소에 설치할 수 있다. 특히 스마트팜 등 농업현장에서 효율적으로 이산화탄소 농도를 조절할 수 있다는 장점이 있다. 작물은 이산화탄소 농도가 높을 때 활발한 광합성을 보이기 때문에 포집한 이산화탄소를 스마트팜에 공급하는 원리다.

그동안 인위적으로 이산화탄소를 만들어 공급했던 가운데 이번 소형 DAC 설비는 공기 중 이산화탄소를 직접 포집해 고농도로 농축한 뒤 농작물에 공급할 수 있어 친환경적이다.

연구팀은 현재 경북 상주 스마트팜혁신밸리에 설치된 1세대 소형 DAC를 통해 토마토 재배 환경에서 실제 성능 검증을 마쳤다. 실험을 통해 이산화탄소를 600~700ppm까지 높이는 데 성공했다. 앞으로 성능 개선을 통해 800~1000ppm까지 높이는 것을 모교로 하고 있다.

이영국 화학연 원장은 "이번 기술은 공공 연구기관과 대학, 기업이 협력해 실제 농업 현장에서 적용될 수 있는 기술로 발전했다는 점에서 의미가 있다"며 "스마트팜의 생산성 향상과 함께 탄소 저감이라는 국가적 과학 해결에도 기여할 것"이라고 말했다. 임효인 기자