전 세계적으로 탈탄소 움직임이 빠르게 진행되고 있는 가운데 국내 연구진이 이산화탄소(CO2)를 석유화학 원료인 합성가스(H2·CO)로 전환하는 기술 실증화에 성공했다.

한국화학연구원(원장 이영국)은 5일 CO2에너지연구센터 장태선 박사 연구팀이 이산화탄소로부터 석유화학 플랫폼 화합물인 합성가스를 생산할 수 있는 핵심 실증 촉매 및 공정 기술을 개발했다고 밝혔다.

이 기술을 이전받은 ㈜부흥산업사는 연간 8000t의 합성가스 생산이 가능한 세계 최대 규모 CO2활용 건식 개질 플랜트를 울산산업단지 내에 구축했다.

이와 관련해 이날 오후 2시 남구 황성동 841-3 일원 ㈜부흥산업사 울산공장에서 CO2 활용 건식 개질 플랜트 완공식을 개최한다.

이번 연구 성과는 화학 분야 유일 정부출연연구기관인 화학연과 국내 CCU 전문기업인 ㈜부흥산업사와 오랜 공동연구를 통해 이뤄낸 쾌거이다.

특히 소재에서부터 공정에 이르기까지 순수 국내 기술로 개발돼 더욱 의미가 있는 것으로 평가된다.

향후 플랜트 운영을 통해 상용화를 위한 막바지 연구를 수행하고 2024년부터 CCU(Carbon Capture and Utilization, 탄소 포집 및 활용) 제품을 본격적으로 생산할 계획이다.

수소와 일산화탄소로 이뤄진 합성가스는 암모니아·알코올·플라스틱 등 다양한 화학 원료의 필수적인 핵심 물질이다.

그러나 석유화학 산업에서 합성가스를 생산하고 있는 기존 기술은 온실가스를 대량으로 배출하는 문제점이 있다.

이에 따라 기존 기술 대비 온실가스를 획기적으로 줄일 수 있는 온실가스 감축형 합성가스 제조기술이 필요하다.

이에 연구팀은 CO2를 합성가스로 제조하는 건식 개질 기술의 핵심 원천촉매 및 공정을 개발해 세계 최고의 온실가스 감축 효과를 내는 합성가스 제조 기술을 확보했다.

기존 건식 개질 기술은 반응 중 탄소 입자 생성에 의한 촉매 비활성화로 인해 상용화가 어려워 지난 100여 년 동안 석유화학산업의 오랜 숙제였다. 연구팀은 탄소 생성이 크게 억제된 세계 최고 수준의 실증 촉매 및 맞춤형 공정을 개발했다.

이를 통해 약 1t의 일산화탄소를 생산하면 약 1.053t의 이산화탄소를 감축하는 일석이조의 효과를 얻을 수 있다. 합성가스 제조 공정에 약 1만 시간가량을 적용할 수 있는 안정한 촉매를 확보했다.

㈜부흥산업사는 구축된 건식 개질 플랜트 운영 및 후속 연구로 촉매 효율을 높이고 공정을 최적화해 기존 석유화학 유래 제품 대비 온실가스 감축 효과를 극대화하고 경제성을 확보키로 했다.

이 밖에 제조된 합성가스를 활용해 초산·메탄올·디메틸카보네이트를 제조하는 등 다양한 분야에 응용하기 위한 준비도 진행 중이다.

이영국 원장은 "세계 최대 규모 CO2 활용 건식 개질 플랜트는 핵심 촉매와 공정개발 모두 국내 기술로 확보했다는 점에서 의의가 있다"며 "CCU 기술이 탄소중립 실현에 실질적으로 기여할 수 있음을 보여주는 좋은 사례가 될 것"이라고 기대했다.

한편 이 연구는 한국화학연구원 기본사업, 산업통상자원부 에너지기술개발사업 지원으로 수행됐다.

건식 개질 기술은 이산화탄소와 메탄을 반응시켜 합성가스를 제조하는 기술이다.