▲ CO2 활용 건식개질 플랜트 완공식에서 참석자들이 테이프 커팅식을 하고 있다.

국내 연구진이 이산화탄소(CO₂)를 석유화학 원료인 합성가스(H₂, CO)로 전환하는 기술의 실증화에 성공했다.

한국화학연구원(원장 이영국)은 CO₂와 메탄을 반응시켜 합성가스를 제조하는 세계 최대 규모의 건식개질 플랜트를 울산산업단지 내에 구축을 완료하고, 완공식을 5일 ㈜부흥산업사 울산공장에서 개최했다고 밝혔다.

행사에는 울산광역시 경제부시장, 한국화학연구원 원장, 울산 항만공사 부사장, 한국동서발전(주) 탄소중립실장, 미래기술융합원 원장 등 관계 기관 인사들이 참석했다.

화학연 CO₂에너지연구센터 장태선 박사 연구팀은 CO₂로부터 석유화학 플랫폼 화합물인 합성가스를 생산할 수 있는 핵심 실증촉매 및 공정기술을 개발했으며, 본 기술을 이전 받은 ㈜부흥산업사는 연간 8천톤의 합성가스 생산이 가능한 플랜트를 구축했다.

화학연과 CCU 전문기업인 부흥산업사와 오랜 공동연구를 통해 이뤄낸 이번 성과는 소재에서부터 공정에 이르기까지 순수 국내 기술로 개발돼 더욱 의미가 있는 것으로 평가된다.

플랜트 운영을 통해 상용화를 위한 막바지 연구를 수행하고, 내년부터는 CCU(탄소 포집 및 활용) 제품을 본격적으로 생산할 계획이다.

수소와 일산화탄소로 이뤄진 합성가스는 암모니아, 알코올, 플라스틱 등 다양한 화학원료의 핵심 물질이다. 하지만 기존의 합성가스 기술들은 모두 온실가스를 대량으로 배출해 이를 줄일 수 있는 ‘온실가스 감축형 합성가스 제조기술’이 필요하다.

이에 연구팀은 CO₂를 합성가스로 제조하는 건식개질 기술의 핵심 원천촉매 및 공정을 개발해, 획기적으로 온실가스 감축효과를 보이는 합성가스 제조 기술을 확보했다.

기존의 건식개질 기술은 반응 중 탄소 입자 생성에 의한 촉매 비활성화로 인해 상용화가 어려웠는데, 연구팀은 탄소생성이 크게 억제된 세계 최고 수준의 실증 촉매 및 맞춤형 공정을 개발했다.

이를 통해 약 1톤의 일산화탄소를 생산하면 약 1.053톤의 CO₂를 감축하게 되는 일석이조의 효과를 얻을 수 있으며, 합성가스 제조 공정에 약 1만 시간 가량을 적용할 수 있는 안정한 촉매를 확보했다.

부흥산업사는 건식개질 플랜트 운영 및 후속 연구를 통해 촉매 효율을 높이고 공정을 최적화해 기존 석유화학 유래 제품 대비 온실가스 감축효과를 극대화하고 경제성을 확보할 계획이다. 그 외에도 합성가스를 활용해 초산, 메탄올, 디메틸카보네이트를 제조하는 등 다양한 분야에 응용하기 위한 준비도 지속 진행 중에 있다.

화학연 이영국 원장은 “이번 세계 최대 규모 CO₂활용 건식개질 플랜트는 핵심 촉매와 공정개발 모두 국내 기술로 확보했다는 점에서 의의가 있으며, CCU 기술이 탄소중립 실현에 실질적으로 기여할 수 있음을 보여주는 좋은 사례가 될 것으로 기대한다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 한국화학연구원 기본사업, 산업통상자원부 에너지기술개발사업 지원으로 수행됐다.