UNIST "쇠구슬 굴려 이산화탄소를 메탄으로 바꾸는 공정 개발"

연구 그림 쇠구슬 표면에서 이산화탄소(위)가 메탄(아래)으로 변환되는 과정을 표현한 그림. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 상온에서 이산화탄소를 천연가스의 주성분인 메탄으로 바꾸는 신기술이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST) 백종범(에너지화학공학과)·임한권(탄소중립대학원) 교수팀은 섭씨 65도에서 높은 효율로 이산화탄소를 메탄으로 바꿀 수 있는 기계화학 공정 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

이 연구에는 중국 과학기술대학(USTC) 췬시앙 리 교수도 참여했다.

이산화탄소를 메탄으로 바꾸려면 비용이 많이 드는 300∼500도의 고온 공정을 거쳐야 한다.

연구진이 개발한 신기술은 직경 수 밀리미터(㎜)의 작은 쇠구슬이 들어 있는 볼(ball mill) 장치에 촉매와 원료를 넣고 돌리는 방식이다.

반복되는 충돌과 마찰로 촉매 표면이 활성화되면서 이산화탄소가 촉매 표면에 효율적으로 포집되고, 수소와 반응해 메탄으로 바뀌게 된다.

연구팀은 65도에서 이산화탄소의 99.2%를 반응시키는 데 성공했고, 이렇게 반응한 이산화탄소 중 98.8%가 부산물이 아닌 메탄으로 전환됐다.

연속 공정에서는 상온보다 낮은 15도에서 이산화탄소 반응 참여율 81.4%, 메탄 선택도 98.8%의 높은 효율을 기록해 상용화 가능성을 입증했다고 연구진은 설명했다.

경제성 분석 결과 반응 온도가 낮고 상용 촉매를 별도의 전처리 없이 사용할 수 있어 공정 장비 비용 등을 크게 줄일 수 있는 것으로 나타났다.

연구진 모습 오른쪽부터 UNIST 백종범 교수, 루난 관 박사(제1저자), 창칭 리 박사(제1저자), 구지원 연구원(제1저자). [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

백종범 교수는 "기존 고온 고압 장비 없이도 현장에서 이산화탄소를 바로 연료로 바꿀 수 있어 탄소 배출 저감과 함께 장비 투자·운송 비용을 줄일 수 있다"며 "탄소중립 달성을 위한 기술이 될 수 있을 것"이라고 말했다.

임한권 교수는 "전체 비용의 대부분을 차지하는 전력 소비는 풍력이나 태양광 등 재생에너지와 연계하면 열화학 반응 대비 절반 수준으로 낮출 수 있다"고 덧붙였다.

이런 연구 결과는 나노 분야 학술지 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology)에 지난 5일 공개됐다.

yongtae@yna.co.kr

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