[뉴스웍스=문병도 기자] 한국화학연구원 차세대탄소자원화연구단이 이산화탄소를 기초 화학 원료인 나프타로 직접전환하는 공정에 사용되는 고효율 촉매 제조 기술을 개발했다.

나프타는 원유 정제과정에서 얻어지며 석유화학 기초원료나 휘발유의 원료로 사용된다. 

우리나라 석유화학 산업은 세계 4~5위의 규모를 가지고 있으며, 연간 약 54백00 톤의 나프타 국내 소비를 통해 약 6100만톤의 온실가스를 배출하고 있다.

2050년 탄소중립에 도달하더라도 기초원료 물질인 나프타의 사용은 지속적으로 필요하다. 

진정한 탄소중립에 도달하기 위해서 화석 연료 기반이 아닌 이산화탄소 등의 미활용 탄소원을 활용하여 나프타로 대체하는 기술이 필수적이다.  

연구단이 이번에 개발한 이산화탄소를 기초 화학원료로 직접전환하는 기술의 핵심은 이산화탄소를 낮은 온도에서도 쉽게 반응시키면서 부산물을 적게 생성하는 방식이다.

800℃ 이상의 높은 온도를 필요로 하는 이산화탄소 간접전환 방식에 비해 300℃의 낮은 온도에서 진행되는 직접전환 공정은 전력공급이 안정적이지 못한 환경에서도 가동될 수 있다. 

하지만 이산화탄소의 전환 효율이 낮고 일산화탄소·메탄 등의 부산물이 다량 생성되어 상용화에 어려움이 있었다.

연구단은 코발트를 원자단위로 철과 합금시키면 성능을 대폭 향상시킬 수 있다는 사실을 발견했다. 이산화탄소를 낮은 온도에서도 쉽게 반응시키면서 부산물을 적게 생성하는 고성능 촉매를 개발했다.

기존의 직접전환 기술(16% 수준) 대비 37% 이상 향상된 22% 이상의 나프타 수율을 확보했다.

2030년 기준 재생에너지 발전 용량인 '63.8기가와트(GW)' 중 잉여전력을 10% 정도 수준으로 추정하여 이 공정에 필요한 에너지원으로 활용한다면 연간 이산화탄소는 453만톤 저감 가능하고 나프타는 254만톤 생산 가능할 것으로 예측된다. 

석유화학산업 온실배출량의 약 7.4%를 저감시킬 수 있는 양에 해당된다.

전기원 한국화학연구원  박사는 "수요 기업체들과 협업하여 파일럿 플랜트로 규모를 키우는 연구에 힘을 기울이겠다"라고 말했다.

과학기술정보통신부의 기후변화대응기술개발사업의 일환인 차세대탄소자원화연구단의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 촉매 분야 최고 권위지인 'ACS 촉매'2월호에 게재했다.