[파이낸셜뉴스] 김건태 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수 연구팀이 합성가스 촉매기술 개발에 성공하고 상용화 가능성이 높다는 전망이 나오면서 미코의 주가가 장중 오름세를 보이고 있다. 8일 오후 1시 5분 현재 미코는 코스닥 시장에서 전일 대비 3.32% 오른 1만900원에 거래되고 있다. 관련 업계에 따르면 김 교수팀은 이산화탄소와 메탄을 수소나 일산화탄소 등의 합성가스로 전환하는 '더 좋은 촉매기술'을 개발했다고 이날 밝혔다. 김 교수는 “그동안 온실가스를 수소로 변환하는 시도는 여러 차례 있었지만 적합한 촉매를 개발하지 못해 번번이 상업화에 실패했다”고 강조했다. 그는 이어 “이번 연구로 상업화를 위한 모든 요건을 만족한 만큼 상용화에 속도가 붙을 것”이라고 자신했다. 한 경제 매체에 따르면 합성가스 시장은 2022년 60조원로 예상되며 2028년에는 88조원 규모로 성장할 전망이다. 다만 핵심 기술은 아직 해외 기업이 보유하고 있어 국산화 수요가 높았다. 합성가스 기술의 국산화 여부에 투자자 관심이 집중되는 가운데, 이 같은 소식에 미코가 김 교수의 산학 협력 파트너로 나선 바 있어 매수세가 몰리는 것으로 풀이된다. 미코는 김 교수팀과의 협력을 위해 UNIST에 고체산화물 연료전지(SOFC)를 설치한 바 있다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

포스코홀딩스와 LG화학이 탄소중립 실현을 위한 협력을 본격화한다. 철강·화학의 대표 기업인 양사는 이번 협업을 통해 이산화탄소 배출량을 대량으로 저감하고 핵심 원료와 연료를 경제성 있게 확보해 대한민국 탄소중립 달성의 게임체인저 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 포스코홀딩스는 LG화학, 한국화학연구원, 경상북도 등과 '철강산업 CCU 컨소시엄(이하 CCU컨소시엄)'을 구성하고, 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)가 추진하는 이산화탄소 포집·활용 초대형사업(이하 CCU메가프로젝트)에 참여한다고 7일 밝혔다. CCU 컨소시엄은 포항제철소를 실증 부지로 제안해 2024년 10월 과기정통부의 최종 승인을 받았다. 올해 예비타당성 검토를 거쳐 내년 실증사업 시작이 목표다. 철강산업 CCU 컨소시엄은 포항제철소 제철공정에서 발생한 부생가스에서 이산화탄소를 포집하고, 이를 활용해 합성가스(일산화탄소+수소)를 생산하는 기술을 실증한다. 이렇게 생산한 합성가스는 지속가능항공유 등 화학제품의 원료로 외부 판매하거나 제철공정으로 다시 투입해 쇳물을 만들기 위한 철광석의 환원제로 활용함으로써 효율적인 자원 순환체계를 구축할 수 있다. 이를 위해 포스코홀딩스는 미래기술연구원을 중심으로 포스코, 포항산업과학연구원(RIST), 포스텍과 협력해 제철소 부지 및 부생가스를 제공하고 이산화탄소 포집 및 메탄올 합성 등 제철공정 탄소저감 기술 개발에 참여한다. 또한 LG화학은 이산화탄소와 메탄을 일산화탄소 및 수소로 전환하는 메탄건식개질(DRM) 기술 실증을 담당한다. LG화학은 2023년 충남 대산에 1000t 규모의 DRM 파일럿 공장을 구축해 독자기술로 개발된 공정과 촉매 기술을 검증 및 운영하고 있다. 포스코홀딩스는 장인화 포스코그룹 회장이 강조해온 '초격차기술' 개발 효과를 극대화하기 위해 연구개발(R&D), 생산, 판매에 이르는 모든 과정에서 기술과 사업전략간 연계를 강화하는 'Corporate R&D' 체제를 구축해 나가고 있다. 이번 CCU메가프로젝트 연구개발도 그룹의 연구-기술-사업 부문의 고유 기능을 유기적으로 통합하고 역량을 집중해 미래 새로운 사업기회로도 연계 가능성을 찾을 계획이다. 포스코홀딩스는 CCU메가프로젝트 외에도 철강, 에너지소재 및 신사업 분야 주요 기술을 개발하는 대형 융합과제인 '초격차 그룹혁신과제'를 현장과 연구소가 협업해 원팀으로 속도감 있게 추진해 성과를 극대화할 예정이다. LG화학 CTO 이종구 부사장은 "이번 LG화학과 포스코홀딩스 간의 협력은 단순한 협업을 넘어, 철강과 화학 산업이 함께 주도하는 탄소중립 시대를 여는 중요한 전환점"이라고 말했다. 포스코홀딩스 CTO 김기수 미래기술연구원장은 "생산공정에서 발생하는 탄소를 줄이고, 고부가가치 소재로 전환하는 기술 개발에 역량을 집중하고 양사간 시너지를 극대화하도록 하겠다"고 말했다. padet80@fnnews.com 박신영 기자

[파이낸셜뉴스]   포스코홀딩스와 LG화학이 탄소중립 실현을 위한 협력을 본격화한다. 철강·화학의 대표 기업인 양사는 이번 협업을 통해 이산화탄소 배출량을 대량으로 저감하고 핵심 원료와 연료를 경제성 있게 확보해 대한민국 탄소중립 달성의 게임체인저 역할을 할 것으로 기대하고 있다.  포스코홀딩스는 LG화학, 한국화학연구원, 경상북도 등과 ‘철강산업 CCU 컨소시엄(이하 CCU컨소시엄)’을 구성하고, 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)가 추진하는 이산화탄소 포집·활용 초대형사업(이하 CCU메가프로젝트)에 참여한다고 7일 밝혔다.  CCU 컨소시엄은 포항제철소를 실증 부지로 제안해 2024년 10월 과기정통부의 최종 승인을 받았다. 올해 예비타당성 검토를 거쳐 내년 실증사업 시작이 목표다. 철강산업 CCU 컨소시엄은 포항제철소 제철공정에서 발생한 부생가스에서 이산화탄소를 포집하고, 이를 활용해 합성가스(일산화탄소+수소)를 생산하는 기술을 실증한다. 이렇게 생산한 합성가스는 지속가능항공유 등 화학제품의 원료로 외부 판매하거나 제철공정으로 다시 투입해 쇳물을 만들기 위한 철광석의 환원제로 활용함으로써 효율적인 자원 순환체계를 구축할 수 있다. 이를 위해 포스코홀딩스는 미래기술연구원을 중심으로 포스코, 포항산업과학연구원(RIST), 포스텍과 협력해 제철소 부지 및 부생가스를 제공하고 이산화탄소 포집 및 메탄올 합성 등 제철공정 탄소저감 기술 개발에 참여한다. 또한 LG화학은 이산화탄소와 메탄을 일산화탄소 및 수소로 전환하는 메탄건식개질(DRM) 기술 실증을 담당한다. LG화학은 2023년 충남 대산에 1000t 규모의 DRM 파일럿 공장을 구축해 독자기술로 개발된 공정과 촉매 기술을 검증 및 운영하고 있다. 포스코홀딩스는 장인화 포스코그룹 회장이 강조해온 ‘초격차기술’ 개발 효과를 극대화하기 위해 연구개발(R&D), 생산, 판매에 이르는 모든 과정에서 기술과 사업전략간 연계를 강화하는 ‘Corporate R&D’ 체제를 구축해 나가고 있다. 이번 CCU메가프로젝트 연구개발도 그룹의 연구-기술-사업 부문의 고유 기능을 유기적으로 통합하고 역량을 집중해 미래 새로운 사업기회로도 연계 가능성을 찾을 계획이다. 포스코홀딩스는 CCU메가프로젝트 외에도 철강, 에너지소재 및 신사업 분야 주요 기술을 개발하는 대형 융합과제인 ‘초격차 그룹혁신과제’를 현장과 연구소가 협업해 원팀으로 속도감 있게 추진해 성과를 극대화할 예정이다. LG화학 CTO 이종구 부사장은 “이번 LG화학과 포스코홀딩스 간의 협력은 단순한 협업을 넘어, 철강과 화학 산업이 함께 주도하는 탄소중립 시대를 여는 중요한 전환점”이라며 ”LG화학은 기존 산업 구조에 머무르지 않고 전 세계 산업의 탄소 저감 및 지속 가능한 혁신 기술을 선도하기 위한 도전과 도약을 지속할 것”이라고 말했다. 포스코홀딩스 CTO 김기수 미래기술연구원장은 "LG화학과 포스코그룹이 협력하는 CCU메가프로젝트 컨소시엄은 탄소저감 목표 달성을 위한 중요한 이정표가 될 것으로 기대된다. 생산공정에서 발생하는 탄소를 줄이고, 고부가가치 소재로 전환하는 기술 개발에 역량을 집중하고 양사간 시너지를 극대화하도록 하겠다"고 말했다. 한편 이번 CCU메가프로젝트가 예비타당성검토를 통과해 본사업을 시행하게 되면 탄소포집 및 활용 기술 개발을 위한 연구개발 전문 인력 양성 및 산학연 신규 협력 프로그램 운영에 따른 청년 취업 기회도 늘어날 전망이다. 또 실증설비 건설 및 운영에 따른 투자를 통해 포항 지역경제 활성화에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다. padet80@fnnews.com 박신영 기자

과산화수소를 친환경적이면서도 낮은 에너지로 생산할 수 있는 촉매를 국내 연구진이 개발했다. 과산화수소는 에너비 소비가 많고, 환경오염도 많은데, 이를 해결할 기술이 생긴 셈이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 KIST 극한물성소재연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 한국과학기술원(KAIST) 이재우 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 양성광) 문준희 박사 공동연구팀이 과산화수소 생산용 '메조 다공성 촉매'를 개발했다고 9일 밝혔다. 김종민 박사는 "이번에 개발한 촉매는 우리가 호흡하는 공기 중의 산소를 활용해 중성 전해질에서 과산화수소를 생산한다"며, 기존 촉매보다 실용성이 높아 산업화에 속도를 더할 것"이라고 말했다. 과산화수소는 화학, 의료, 반도체 산업 등에서 폭넓게 활용되는 세계 100대 산업용 화학 물질 중 하나다. 현재 사용되고 있는 과산화수소 생산법은 높은 에너지 소비, 고가의 팔라듐 촉매 사용, 부산물 발생으로 인한 환경 오염 등 여러 문제점을 가지고 있다. 연구진이 개발한 새로운 촉매를 전극에 코팅해 황산나트륨이 녹아 있는 액체에 넣고 전기를 흐르게 하면, 공기 중의 산소와 반응하면서 과산화수소가 만들어진다. 성능을 테스트한 결과, 상용화에 가까운 환경인 중성 전해질과 공기 공급 및 산업 규모의 전류밀도(200㎃/㎠) 조건에서 80% 이상의 세계 최고 수준 과산화수소 생산 효율을 기록했다. 또 1㎠ 면적을 가진 촉매로 한시간 동안 최대 175.54㎎의 과산화수소를 생산했다. 연구진은 온실가스인 이산화탄소, 강력한 환원제인 수소화붕소나트륨, 그리고 작은 크기의 탄산칼슘 입자를 반응시킨 후, 탄산칼슘 입자를 선택적으로 제거하는 방식으로 약 20나노미터(nm) 크기의 구멍이 뚫린 붕소 도핑 탄소를 합성해 새로운 촉매를 완성했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 과산화수소를 친환경적이면서도 낮은 에너지로 생산할 수 있는 촉매를 국내 연구진이 개발했다. 과산화수소는 에너비 소비가 많고, 환경오염도 많은데, 이를 해결할 기술이 생긴 셈이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 KIST 극한물성소재연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 한국과학기술원(KAIST) 이재우 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 양성광) 문준희 박사 공동연구팀이 과산화수소 생산용 '메조 다공성 촉매'를 개발했다고 9일 밝혔다. 김종민 박사는 "이번에 개발한 촉매는 우리가 호흡하는 공기 중의 산소를 활용해 중성 전해질에서 과산화수소를 생산한다"며, 기존 촉매보다 실용성이 높아 산업화에 속도를 더할 것"이라고 말했다. 과산화수소는 화학, 의료, 반도체 산업 등에서 폭넓게 활용되는 세계 100대 산업용 화학 물질 중 하나다. 현재 사용되고 있는 과산화수소 생산법은 높은 에너지 소비, 고가의 팔라듐 촉매 사용, 부산물 발생으로 인한 환경 오염 등 여러 문제점을 가지고 있다. 연구진이 개발한 새로운 촉매를 전극에 코팅해 황산나트륨이 녹아 있는 액체에 넣고 전기를 흐르게 하면, 공기 중의 산소와 반응하면서 과산화수소가 만들어진다. 성능을 테스트한 결과, 상용화에 가까운 환경인 중성 전해질과 공기 공급 및 산업 규모의 전류밀도(200㎃/㎠) 조건에서 80% 이상의 세계 최고 수준 과산화수소 생산 효율을 기록했다. 또 1㎠ 면적을 가진 촉매로 한시간 동안 최대 175.54㎎의 과산화수소를 생산했다. 연구진은 온실가스인 이산화탄소, 강력한 환원제인 수소화붕소나트륨, 그리고 작은 크기의 탄산칼슘 입자를 반응시킨 후, 탄산칼슘 입자를 선택적으로 제거하는 방식으로 약 20나노미터(nm) 크기의 구멍이 뚫린 붕소 도핑 탄소를 합성해 새로운 촉매를 완성했다. 한편, 연구진은 새 촉매를 재료 과학 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈'에 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 광주과학기술원(GIST) 환경·에너지공학부 장인섭 교수 와 고려대 융합생명공학과 최인걸 교수 공동연구팀이 특정한 종류의 미생물을 이용해 이산화탄소를 먹고 에탄올을 만들도록 유전자를 바꾸는 데 성공했다. 연구진이 합성가스 및 C1 가스 미생물 발효 상용화를 위해 필요한 단일 화합물 생성 및 고급화 기술을 개발한 것이다. 14일 연구재단에 따르면, 연구진은 이산화탄소를 먹고 아세트산(빙초산)을 만들어내는 미생물 '아세토젠'에 주목했다. 이 미생물의 발효 특성을 분석해 미생물 만들어내는 아세트산을 에탄올로 바꾸는 대사전환으로 에탄올을 생산이 가능하다는 것을 찾아냈다. 아세토젠은 '우드-융달 경로(Wood-Ljungdahl pathway)'라는 대사경로를 통해 이산화탄소나 일산화탄소와 같은 탄소원자를 갖고 있는 기체를 아세트산으로 바꾸는 미생물이다. 연구진은 이 아세토젠을 변형시켜 아세트산을 만드는 과정인 '아세토제네시스'에서 에탄올을 단일 생산할 수 있는 '에탄올로제네시스'로 대사 전환을 시켰다. 장인섭 교수는 "새로 개발한 균주는 미생물 발효 과정에서 여러 물질이 만들어지는 기존 한계를 극복하고, 에탄올만 생산할 수 있게 됐다"며 "이는 지속 가능한 바이오 에너지 생산의 핵심 기술로 주목받을 것이며, 경제적이고 친환경적인 바이오 에너지 대량 생산 가능성을 크게 높일 것"이라고 말했다. 한편, 지구온난화로 인한 이상기후는 전 세계적으로 심각한 재난과 피해를 초래하고 있다. 이를 해결 하기 위해 한국을 포함한 전 세계적으로 탄소 중립 실현을 목표로 하고 있으며, 한국은 '2050 탄소 중립'을 선언했다. 탄소 중립을 실현할 수 있는 유망 기술 중 하나인 합성가스 발효는 미생물을 생촉매로 사용해 초산, 에탄올, 부티르산, 부탄올 등을 생성할 수 있다. 이는 바이오연료 및 바이오 화합물로서 경제적 가치가 높다. 특히, 합성가스는 바이오매스 및 폐기물의 가스화 또는 산업 공정에서 발생하는 부생가스를 활용해 지속적으로 자원 확보가 가능하다는 장점이 있다. 미국, 유럽, 일본 등 주요 국가에서는 탄소 배출량 감축을 위해 바이오연료 의무 혼합제도를 시행 중이다. 그러나 기존 바이오연료는 사탕수수와 같은 곡물을 원료로 사용해 넓은 경작지가 필요하고 곡물의 가격 폭등 등의 원인이 되고 있다. 합성가스 및 C1가스 발효를 상업화하기 위해서는 산물을 단일하고 고급화되게 생산할 수 있는 균주 개발이 필수적이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국에너지기술연구원 수소연구단 김우현 박사팀이 청록수소 생산과 상용화를 앞당길 수 있는 신개념 니켈-코발트 합성 촉매를 개발했다. 기존 수소 생산공정이 900도에서 이뤄지지만 새로운 촉매는 600도로 낮춰도 수소를 만들어낸다. 또한 촉매를 사용하는 시간도 90분에서 150분까지 늘어났다. 김우현 박사는 21일 "새 촉매는 수소 생산과 동시에 탄소나노튜브 생산도 가능해 생산성, 경제성 모두를 잡은 획기적 결과"라며, "향후 이 촉매가 적용된 양산 기술을 연구하고 성능 평가를 진행해 핵심 소재 기술과 반응 시스템 설계 기술을 확보할 계획"이라고 말했다. 메탄 등의 탄화수소를 분해해 나오는 청록수소는 생산 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는다. 청정수소 중 하나인 청록수소는 천연가스의 주성분인 메탄(CH4)을 고온의 열로 분해해 수소와 고체 탄소를 생산하는 기술이다. 화석연료로부터 수소를 생산하지만 생산 과정에서 이산화탄소가 배출되지 않아 별도의 이산화탄소 포집, 저장 과정을 거치지 않아도 청정수소를 생산할 수 있다. 하지만 청록수소 기술은 반응에 필요한 열공급 문제로 인해 상용화가 늦어지고 있다. 주로 니켈과 철 기반의 촉매로 900도 수준의 고온에서 수소가 만들어진다. 또 반응 후에 수소와 함께 생성되는 탄소의 활용 방안이 많지 않아 해결이 필요한 상황이다. 연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 니켈 기반 촉매에 코발트를 첨가했다. 코발트는 탄소 소재 제품을 생산할 때 촉매로 활용돼 전기적 활성을 강화하고 내구성을 향상 시키는 역할을 한다. 이 점을 착안해 최적화된 촉매 실험을 한 결과, 니켈과 코발트가 각각 8%, 2% 포함될 때 가장 높은 수소 생산성을 보였다. 이 촉매는 600도에서도 기존에 개발된 촉매보다 초기 30분 활성 기준 50% 이상 높게 수소를 만들어냈다. 또한 기존 촉매의 초기 활성 유지 시간이 90분인 반면, 새 촉매는 기존보다 60% 길어진 약 150분 동안 수소를 생산했다. 뿐만아니라 수소생산 반응이 일어난 후에는 촉매 표면에 탄소나노튜브가 만들어졌다. 탄소나노튜브는 이차전지의 전극 소재, 건축용 소재 등에 널리 활용되는 재료로, 수소 생산과 함께 고부가가치 탄소 물질을 생산할 수 있다는 가능성을 보였다. 한편, 연구진은 새로 개발한 수소생산 촉매를 화학 공학 분야의 세계적 권위지인 '퓨얼 프로세싱 테크놀러지(Fuel Processing Technology)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국화학연구원이 HD한국조선해양㈜, HD현대중공업㈜, HD현대오일뱅크㈜, ㈜에코프로HN과 함께 개발한 메탄과 이산화탄소를 원료로 온실가스 저감 메탄올을 생산하는 공정 기술을 액화천연가스(LNG) 관련 기업 가스엔텍에 이전했다. 이 기술은 메탄올 1t 생산시 0.35t의 이산화탄소를 발생시키고, 열 효율은 66% 수준이다. 반면 기존 메탄올 상용 공정은 메탄올 1t 생산시 0.55t의 이산화탄소를 발생시키고, 열 효율은 58% 내외다. 즉 기존 기술에 비해 이산화탄소 발생은 36% 줄이고, 열 효율은 14% 향상시킨 기술이다. 14일 화학연구원에 따르면, 가스엔텍은 이번 기술 이전을 계기로 화학연구원과 협업해 선박 혹은 연안에서 천연가스(BOG) 기반 연 3~10만t 규모 메탄올 생산 플랜트 기본설계 패키지를 확보해 상용 공장 구축을 목표로 하고 있다. 도시가스의 연료로 주로 사용되는 LNG를 운송 및 운영하는 과정에서 자연적으로 증발·기화하는 천연가스(BOG)가 발생하게 된다. 화물창의 BOG 관리를 제대로 하지 못할 경우 폭발의 위험성과 상업적 손실을 발생할 수 있다. 그러므로 LNG 운영 선박 및 발전소에서는 BOG 관리가 매우 중요하다. 이에 앞서 화학연구원 전기원 박사팀이 메탄과 이산화탄소에 수증기를 섞은 혼합기체를 촉매에 통과시킴으로써 합성가스를 만드는 리포밍 신공정 기술을 개발했다. 또한 제조된 합성가스에서 메탄올을 생산하는 통합 공정도 개발해 온실가스 저감 가능 기술을 확보했다. 이후 화학연구원과 HD현대그룹은 2006년부터 2017년까지 약 10년간 공동 연구를 통해 이산화탄소 이용률을 높이는 리포밍 촉매를 자체적으로 개발했다. 또 공정 최적화 등을 통해 저탄소·저에너지·고효율 메탄올 플랜트 기술을 확보했다. 특히 하루에 메탄올 10t 생산 규모의 실증 연구를 진행했다. 대산에 위치한 HD현대오일뱅크㈜ 공장 내에 하루 10t 메탄올 실증 플랜트를 구축하고, 저탄소·저에너지형 공정 플랜트 운전 최적화를 완료했다. 이후 운전 최적화를 통해서 1년에 100만t의 메탄올을 생산하는 상용 플랜트 설계 자료를 확보했다. 한편, 화학연구원 이영국 원장은 이날 화학연구원에서 HD한국조선해양 박상민 상무, HD현대오일뱅크 한장선 부사장, ㈜에코프로HN 김승욱 이사, ㈜가스엔텍 곽정호 대표 등이 참석한 가운데 기술이전 협약식을 가졌다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

【파이낸셜뉴스 수원=장충식 기자】 국내 연구진이 이산화탄소를 통해 친환경 고분자 소재 플라스틱 PPC를 제조할 수 있는 고활성 촉매를 세계 최초로 개발하는 데 성공했다. 23일 아주대학교는 화학과 장혜영 교수팀이 이산화탄소로부터 친환경 고분자 소재인 PPC(polypropylene carbonate)를 제조할 수 있는 고활성 촉매 개발에 성공했다고 밝혔다. 해당 내용은 '박막형 아연-갈산 촉매를 활용한 이산화탄소 고분자 합성(Ultrathin Zn-Gallate Catalyst: A Remarkable Performer in CO2 and Propylene Oxide Polymerization)'이라는 제목으로 유명 학술지 'ACS 서스테이너블 케미스트리&엔지니어링(ACS Sustainable Chemistry&Engineering)' 2월 온라인판에 부표지 논문(Supplementary Journal Cover)으로 게재됐다. 이번 성과는 교내외 연구진과의 공동 연구를 통해 이루어졌으며, 촉매화학, 무기화학, 고분자화학, 재료화학, 물리학 분야의 융합 연구로 진행됐다. 아주대 이분열 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과)와 박지용 교수(물리학과·대학원 에너지시스템학과)뿐 아니라 연세대·성균관대 연구진도 참여했다. 장혜영 교수팀이 촉매·고분자 제조를 맡았고, 이분열·박지용 교수팀과 연세대·성균관대 연구팀이 촉매 및 고분자의 분석을 맡았다. 플라스틱 산업은 화석 원료를 기반으로 하기 때문에 원유 추출, 플라스틱 제조, 플라스틱 사용 및 폐기 등의 과정에서 다량의 온실가스를 배출한다. 이에 따라 현 구조의 플라스틱 산업은 지속가능한 발전에 저해가 되며, 이산화탄소 배출로 탄소 중립(Net-Zero) 문제와 충돌하고 있다.  이에 지속 가능한 탄소원인 이산화탄소로부터 플라스틱을 제조하는 기술은 환경과 경제 두 가지 측면에서 주목받고 있다. 이산화탄소로부터 PPC를 제조하는 공정의 핵심은 촉매 기술이기에 그동안 이산화탄소로부터 플라스틱의 원료인 PPC(Polypropylene carbonate)를 제조할 수 있는 다양한 종류의 균일 촉매와 불균일 촉매가 개발돼 왔다. 그러나 독성이 없고 활성과 단가를 모두 만족하여 실제 산업에 적용 가능한 촉매는 그 수가 제한되어 있다. 이 과정에서 아주대 공동 연구팀은 이산화탄소 첨가 비율이 높으면서도 활성이 매우 높은 무독성의 촉매를 세계 최초로 개발하는 데 성공했다. 장혜영 아주대 교수는 "이산화탄소 첨가 비율이 높으면서, 활성도까지 기존의 DMC 촉매 수준 으로 높은(98% 이상) 불균일 촉매를 세계 최초로 보고 했다는데 이번 연구의 의의가 있다"며 "석유화학 기반의 폴리카보네이트 플라스틱 산업을 이산화탄소 활용 친환경 고분자로 대체할 수 있는 혁신적 촉매 기술이 될 것으로 생각한다"고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단 'Carbon to X' 사업의 지원을 받아 수행됐다. jjang@fnnews.com 장충식 기자

유럽연합(EU)으로 수출하는 제품에 탄소세를 부과키로 한 시한이 2년 앞으로 다가온 가운데 국내 기업과 출연연구기관에서 건식개질 탄소포집활용(CCU) 플랜트 상용화를 준비하고 있다. 이 플랜트 시설은 공장에서 나오는 이산화탄소를 모아서 가져와 석유화학제품 원료로 만든다. ■연간 8000t 일산화탄소 생산한국화학연구원 장태선 박사는 21일 "정부가 오는 2030년 탄소 배출량을 2018년 대비 40% 감축하는 내용을 담은 감축목표(NDC) 시기가 6년 앞으로 다가왔지만 아직까지 이에 대한 뚜렷한 방안이 없는 상태"라며 "이 때문에 석유화학, 제철, 자동차, 시멘트, 정밀화학 등 국내 대기업들 상당수가 이 시설에 관심을 보이고 있다"고 말했다. 이어 "미국이 아직까지 탄소세에 대해 언급하고 있지 않지만 탄소배출 감축에 대한 방안을 마련하면 곧 EU처럼 같은 제도를 만들어 시행할 것"이라며 "미국 정부가 우리에게 함께 연구개발하자고 했지만 거절했다"고 말했다. 지난해 6월 부흥산업사가 화학연구원의 기술을 이전받아 울산산업단지 내에 세계 최대 규모 CCU 플랜트를 구축했다. 이 플랜트는 이산화탄소 활용 규모가 연간 약 8000t으로 현재 운전 최적화 과정 중이다. 일산화탄소는 전혀 새로운 물질이 아니라 지금도 여러가지 석유화학제품을 만들때 사용하고 있다. 원유를 수입해 연료가 되는 가솔린, 경유 등을 분리한 뒤 많이 남는 물질이 납사(Naphta)다. 이 납사를 분해해 다양한 화학제품 원료를 만들게 되며, 합성가스도 그 과정에서 얻게 된다. 예를 들어 방음벽·여행가방 등 용도의 폴리카보네이트, 자동차 내장재·운동화 등 용도의 폴리우레탄 등이 합성가스를 통해 제조되고 있다. 현재 이 시설은 동서발전소에서 모은 이산화탄소와 도시가스(LNG)원료로 사용해 합성가스를 만들고 있다. 향후 울산산업단지의 발전소나 산업체 공장에서 나오는 일산화탄소, 음식물 쓰레기 매립지에서 발생하는 메탄을 원료로 활용할 계획이다. 장태선 박사는 "상용화를 위해서는 365일 가동할 수 있어야 하는데, 각 운전 과정에 대한 최적화 및 운전 매뉴얼을 만들고 있다"고 설명했다. 플랜트에 이산화탄소와 메탄을 넣은 뒤 반응을 거치면서 합성가스가 나온다. 이때 들어간 원료가 100% 만들어지는 경우는 거의 없어 반복 운전하면서 분리하는 과정을 되풀이해야 한다. 상용화를 위해서는 365일 이런 반복 과정이 이뤄져야 생산 플랜트로서 가치가 있다. ■150년된 석유화학공정 전환 임박정부가 발표한 '국가 탄소중립·녹색성장 기본계획안'에 따르면 국가온실가스감축목표(NDC)를 2030년까지 2018년 배출량(7억2760만t) 대비 40%인 2억9104만t을 감축해야 한다. 특히 산업 부문에서는 철강 공정 전환, 석유화학 원료 전환 등을 통해 총 2억2260만t을 줄이기로 했다. 국내 탄소배출량은 연간 총 7억t 중 철강이 39%로 가장 많고, 석유화학 18%, 시멘트 13%, 정유 7% 순이다. 이에 따라 기후변화를 극복하기 위해 150년간 지속해왔던 석유화학산업이 대전환의 시기에 직면했다. 탄소배출을 줄이기 위해서는 지금까지 해왔던 여러 산업 공정이 개선돼야 하기 때문이다. 지금 사용하고 있는 공정이 이산화탄소가 너무 많이 나오다보니 새로운 공정으로 대체하려는 노력은 끊임없이 진행돼왔다. 장 박사는 "의도치 않는 부산물들이 너무 많이 나오다 보니 지금까지 바꾸지 못한 것"이라고 설명했다. 국내 대기업은 물론 미국과 사우디, 중국, 일본, 독일 등의 다국적 기업들과 국가들도 CCU 플랜트에 관심이 많다. 장 박사는 "기업들이 탄소배출 문제를 해결할 수 있는 뚜렷한 해법이 없어 기술성숙도가 높고, 파급효과가 큰 이 기술에 관심 갖고 있다"고 말했다. 아울러 화학연구원은 정부 지원을 받아 전남 여수에 CCU 기술 실증센터를 구축하고 있다. 현재 1차 '석유화학촉매공정 실증시설'이 지난해 말 완공돼 개소를 준비 중이며, 2차 'CCU실증지원시설'은 당초 예정했던 2026년에서 앞당겨 올해말 주요 설비가 구축될 예정이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자