韓연구진, 공기 중 CO₂ 잡는 기술 개발했다…"96.5% 고농도 회수"

한국에너지기술연구원, 1일 1㎏ 이산화탄소 포집

건식흡수제 개발…기술 고도화 통해 2030년 상용화 목표

[대전=뉴시스] 에너지연구원 연구진이 개발한 건식흡수제(SMKIER-1)의 성능을 실험하고 있는 모습. 오른쪽은 연구진이 개발한 건식흡수제.(사진=에너지연구원 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국에너지기술연구원은 CCS연구단 박영철 박사팀이 자체개발한 건식흡수제를 이용해 대기 중의 이산화탄소(CO₂)를 포집하고 평균 96.5%의 고농도로 회수하는 데 성공했다고 13일 밝혔다.

또 연구진은 대기 중 이산화탄소를 하루 1㎏ 이상 회수하는 실증도 완료해 상용화에 속도가 붙게 됐다.

발전소, 공장 등 대표적인 이산화탄소 배출시설에는 이미 개발된 이산화탄소 포집기술을 적용할 수 있지만 대기 중에 퍼진 이산화탄소를 줄이기 위해서는 새로운 기술이 필요하기 때문에 대기의 이산화탄소를 직접 잡아내는 '직접 공기 포집 기술(DAC)'이 크게 주목받고 있다.

연구진에 따르면 DAC 기술에는 이산화탄소만 선택적으로 흡수하는 성질을 가진 '아민' 기반의 건식흡수제가 주로 사용된다. 흡수제가 이산화탄소를 머금은 뒤 100도 이상의 고온 환경에서 이산화탄소를 분리하고 순수한 이산화탄소만 회수하는 원리다.

하지만 아민 흡수제는 고온환경에서 내구성이 떨어져 성능이 저하된다는 단점이 있다.

이번에 연구진은 새로운 아민 기반의 건식흡수제(SMKIER-1)를 자체개발해 기존 흡수제의 고온 환경에서의 내구성 저하 문제를 해결했다.

기존 흡수제는 이산화탄소를 강하게 흡수하는 아민과 아민을 잡아주는 실리카 지지체로 구성돼 있으나 아민이 가진 이산화탄소와의 결합력이 너무 강해 다시 떼어내려면 많은 열에너지가 필요하다. 이 과정에서 열에 대한 내구성이 낮은 아민이 쉽게 손상되고 성능 저하를 일으킨다.

이를 해결키 위해 연구진은 아민에 고리화합물 형태의 첨가제를 추가했다. 추가된 첨가제는 이산화탄소와의 결합력을 낮추면서도 아민을 보호하는 역할을 함께 수행해 열로 인한 손상을 막아준다.
 
이를 통해 이산화탄소 흡수-회수에 들어가는 에너지는 줄이고 100도 이상의 고온 환경에서도 안정적으로 고순도의 이산화탄소를 회수할 수 있게 됐다.

연구진은 개발한 흡수제로 350시간 이상 연속 운전실증을 진행해 하루 1㎏의 이산화탄소를 96.5%의 고순도로 회수하는데 국내 처음으로 성공했다.
 
연구진은 올해 중 하루 이산화탄소 10㎏을 포집할 수 있는 공정실증을 진행할 예정이다. 향후 단계적으로 규모를 확대해 하루 200㎏급까지 확장, 2030년 상용화를 목표로 하고 있으며 2035년까지 연간 1000t 이상의 이산화탄소를 포집할 수 있는 실증설비도 구축할 방침이다.

연구책임자인 박영철 박사는 "이 기술을 통해 우리나라에서도 궁극적으로 연간 수백만t의 이산화탄소를 줄일 수 있는 역량을 확보하게 됐다"며 "탄소중립을 목표로 하는 글로벌 노력에 중요한 기여를 할 수 있을 것"이라고 밝혔다.


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