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지구온난화 주범 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 세계 최고 건식개질 기술 상용화 발판 마련

작성자과학확산실 조회수161,880 등록일2021-11-10

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[보도자료] 지구온난화 주범 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 세계 최고 건식개질 기술 상용화 발판 마련.hwp [7,884.5 KB] 미리보기

□ 전세계적으로 탄소중립 선언 및 탄소국경세 추진을 서두르고 있는 상황에서, 국내 연구진이 이산화탄소(CO₂)로

석유화학 원료를 대체하여 석유화학, 정유, 철강분야 등 다양한 산업분야의 ’CCU(탄소포집활용) 제품’ 생산을 위한 핵심기술

개발에 성공했다.

○ 한국화학연구원(원장 이미혜) 환경자원연구센터 장태선·허일정 박사 연구팀이 그동안 이 분야에서 기술개발이 어렵다고

알려져 있는 ▲혁신적인 건식개질*용 촉매와 ▲맞춤형 공정을 개발하였다. 이는 이산화탄소(CO₂)로 석유화학 산업의

‘플랫폼화합물’인 일산화탄소(CO)를 생산할 수 있는 핵심기술이다.
* 건식개질 기술 : 이산화탄소과 메탄을 반응시켜 합성가스를 제조하는 기술

○ 화학연은 이번 연구 성과를 화학기업인 ㈜부흥산업사에 기술이전하여 5,000톤급/연 실증상용화 연구를 공동 진행하고 있고,

조기 상용화를 준비하고 있다. 향후에는 CCU 기술 분야 관련 국내외 기업과의 적극적인 협업을 통해 국내 개발이 가속화될

것으로 전망된다.

□ 일산화탄소는 산소계 화합물, 플라스틱 등 다양한 화학원료의 필수적 핵심 물질이다. 하지만 석유화학 산업에서 일산화탄소를

생산하고 있는 기존의 기술들은 모두 온실가스를 대량으로 배출하는 문제점이 있다. 따라서 전세계적으로 온실가스 감축효과,

부가가치를 고려한 CCU 기술이 반드시 필요한 상황이다.

○ 만약 CCU 기술로 일산화탄소를 제조할 수만 있다면, 온실가스 대량 배출은 획기적으로 줄이되, 후속 공정을 그대로 유지하여

CCU 제품 생산이 가능해진다. 대표적으로 자동차 내·외장재 등에 활용되는 ‘폴리우레탄’ 시장은 연간 약 7조원, 접착제, 위생필름,

신발 등에 활용되는 ‘에틸비닐아세테이트’ 시장은 연간 약 2.7조원 가량의 대체 효과가 예상된다.

□ 이에 연구팀은 대표적 온실가스인 CO₂를 획기적으로 개선된 건식개질 방식을 통해 석유화학공정의 핵심 원료이자 플랫폼화합물인

‘일산화탄소’를 제조하는 기술을 개발하였다.

○ 연구팀은 기존의 건식개질 기술이 반응 중 탄소 입자 생성에 의한 촉매 비활성화로 인해 연속운전이 어렵다는 점을 극복하기 위해

이산화탄소(CO₂)와 메탄(CH₄)에서 탄소(C)입자가 형성되는 조건 및 원인을 밝혀냈다.

○ 이를 통해, 약 1ton의 일산화탄소 제조를 위해 약 1.053ton의 이산화탄소 감축하는 일석이조의 효과*를 얻을 수 있으며, 일산화탄소

제조 공정에 약 1만 시간 가량을 적용할 수 있는 안정한 촉매를 확보하였다.
* 본 연구팀 실험결과를 반영한 ‘국내외 환경변화에 따른 CCS 정책 추진계획 수립 연구’ 보고서(에너지경제연구원, 국무조정실·과학기술

정보통신부·산업통상자원부·해양수산부 연구용역사업 보고서, 2018.12)

○ 연구팀은 이번 연구의 후속으로 촉매 효율을 높이고 공정을 최적화하여, 기존 석유화학 유래 제품 대비 온실가스 감축효과를 더욱 향상시키고

경제성을 확보 기술을 개발 중에 있다. 그 외에도 파일럿 규모에서 제조된 일산화탄소를 활용하여 초산, 메탄올, 디메틸카보네이트를

제조하는 등 응용 확대를 위한 준비도 지속적으로 함께 진행 중에 있다.

○ 화학연 이미혜 원장은 "이번 성과가 석유화학산업 공정의 일부를 CCU 기술로 대체하여 이미 시장이 존재하는 기존 제품을 생산할 수 있다는

점에서 큰 의미가 있고, 이를 계기로 우리나라가 탄소중립 관련 산업에서 경쟁력을 확보할 수 있는 좋은 사례가 될 수 있을 것으로 기대한다."고

말했다.

○ 이번 연구는 한국화학연구원 주요사업과 산업통상자원부 에너지기술개발사업 지원으로 수행됐다.