화학뉴스

국내 연구진이 상온에서 이산화탄소(CO2)를 천연가스 주성분인 메탄(Methane)으로 바꾸는 기술을 개발했다.
울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 백종범 교수 및 탄소중립대학원 임한권 교수팀은 섭씨 65도에서 높은 효율로 이산화탄소를 메탄으로 바꿀 수 있는 기계화학 공정 기술을 개발했다. 연구에는 중국 과학기술대학(USTC) 췬시앙 리 교수도 참여한 것으로 알려졌다.
이산화탄소를 메탄으로 바꾸려면 비용이 많이 드는 300-500도의 고온 공정을 거쳐야 하지만 연구진은 개발한 신기술로 65도에서 이산화탄소의 99.2%를 반응시키는데 성공했고 반응한 이산화탄소 중 98.8%가 부산물이 아닌 메탄으로 전환됐다.
신기술은 직경 수 밀리미터의 작은 쇠구슬이 들어 있는 볼(Ball Mill) 장치에 촉매와 원료를 넣고 돌리는 방식으로, 반복되는 충돌과 마찰 때문에 촉매 표면이 활성화되면서 이산화탄소가 촉매 표면에 효율적으로 포집되고 수소와 반응해 메탄으로 바뀌게 된다.
연속공정에서는 상온보다 낮은 15도에서 이산화탄소 반응 참여율 81.4%, 메탄 선택도 98.8%의 높은 효율을 기록해 상용화 가능성을 입증했다.
경제성 분석 결과 반응 온도가 낮고 상용 촉매를 별도의 전처리 없이 사용할 수 있어 공정 장비 비용 등을 크게 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
백종범 교수는 “기존 고온‧고압 장비 없이도 현장에서 이산화탄소를 바로 연료로 바꿀 수 있어 탄소 배출 감축과 함께 장비 투자·운송 비용을 줄일 수 있다”며 “탄소중립 달성을 위한 기술이 될 것”이라고 강조했다.
임한권 교수는 “전체 비용의 대부분을 차지하는 전력 소비는 풍력이나 태양광 등 재생에너지와 연계하면 열화학 반응 대비 절반 수준으로 낮출 수 있다”고 덧붙였다.
연구 결과는 나노 분야 학술지 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)에 6월5일 공개됐다. (강)