한국에너지기술연구원이 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 직접 포집하고 평균 96.5% 고농도 회수하는 데 성공했다. 대기 중 CO₂ 하루 1㎏ 이상 회수 실증에도 성공, 상용화에 한 발짝 다가섰다.
에너지연은 박영철 CCS연구단 박사팀이 새로 개발한 건식흡수제를 이용, 이같은 성과를 거뒀다고 13일 밝혔다.
발전소·공장 등 CO₂ 배출 시설에는 포집 기술을 적용할 수 있지만, 대기 중 CO₂를 줄이려면 새로운 기술이 필요하다. 대기 중 CO₂를 직접 잡아내는 '직접 공기 포집 기술(DAC)'이 주목받는 이유다.
DAC 기술에는 CO₂만 선택적으로 흡수하는 아민 기반 건식흡수제가 주로 사용된다. 흡수제가 CO₂를 머금은 뒤 100도 이상 고온 환경에서 CO₂를 분리해, 순수 CO₂만 회수할 수 있다. 다만 아민 흡수제는 고온에서 내구성이 떨어져 성능이 저하된다는 단점이 있다.
이에 연구진은 새로운 아민 기반 건식흡수제(SMKIER-1)를 자체 개발했다.
기존 흡수제는 CO₂를 강하게 흡수하는 아민, 이를 잡아주는 실리카 지지체로 구성돼 있는데 아민·CO₂ 간 결합력이 너무 강해 다시 떼어는데 많은 열에너지가 필요하다. 이 과정에서 아민이 쉽게 손상되고 성능 저하를 일으키는것이다.
이를 해결하고자 연구진은 아민에 고리화합물 형태 첨가제를 추가했다. 첨가제는 CO₂와 결합력을 낮추면서도 아민을 보호하는 역할을 함께 수행해 열 손상을 막는다.
CO₂ 흡수, 회수 에너지는 줄이면서 100도 이상 고온에서도 안정적으로 고순도 CO₂를 회수할 수 있게 됐다.
연구진은 개발 흡수제를 공정에 적용하고 350시간 이상 연속 운전 실증을 진행한 결과, 하루 1㎏ CO₂를 96.5% 고순도로 회수했다. 이는 국내 최초 보고 사례다.
연구진은 올해 중 하루 CO₂ 10㎏ 포집 공정 실증을 진행할 예정이며 하루 200㎏까지 단계적으로 규모를 확대해 2030년 상용화 기술 확보를 목표로 하고 있다. 2035년까지 연간 1000톤 이상 CO₂를 포집할 실증 설비를 구축할 수 있을 전망이다.
박영철 박사는 “연간 수백만 톤 CO₂를 줄일 수 있는 기술의 첫발을 내디뎠다”며 “탄소중립을 목표로 하는 글로벌 노력에 중요한 기여를 할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
