이산화탄소를 석유화학 핵심 연료로 전환···"세계 최대 8천톤 규모 플랜트 완공"

화학연-부흥산업사, "탄소포집 제품 2024년부터 생산"

국내 연구진이 이산화탄소(CO₂)를 석유화학 핵심 원료인 수소(H₂)와 일산화탄소(CO) 합성가스(H2, CO)로 전환하는 기술을 실증했다. 

한국화학연구원(원장 이영국)은 이산화탄소에서 석유화학 플랫폼 화합물인 합성가스를 생산하는 촉매 및 공정기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 

이 기술을 이전 받은 부흥산업사는 연간 8천톤의 합성가스를 생산할 수 있는 세계 최대 규모 CO₂ 활용 건식개질 플랜트를 울산산업단지에 구축했다. 건식개질 기술은 이산화탄소과 메탄을 반응시켜 합성가스를 제조하는 기술이다. 

5일 울산 부흥산업사 공장 CO2 활용 건식개질 플랜트 완공식에서 참석자들이 테이프 커팅식을 하고 있다. (사진=화학연)

수소와 일산화탄소로 이루어진 합성가스는 암모니아, 알코올, 플라스틱 등 다양한 화학원료 생산에 필수적이다. 하지만 석유화학 산업에서 합성가스를 생산하는 기존 기술은 모두 온실가스를 대량 배출하는 문제점이 있다. 

화학연 CO₂에너지연구센터 장태선 박사 연구팀은 CO₂를 합성가스로 제조하는 건식개질 기술의 원천촉매 및 공정을 개발했다. 기존 건식개질 기술은 반응 중 탄소 입자가 생성돼 촉매가 비활성화되는 문제로 상용화가 어려웠는데, 연구팀은 탄소 생성이 억제된 실증 촉매 및 맞춤형 공정을 개발했다. 이를 통해 세계 최고 수준의 온실가스 감축 효과를 보이는 합성가스 제조 기술을 확보했다고 화학연은 밝혔다.

이 기술을 적용하면 약 1톤의 일산화탄소를 생산할 때 약 1.053톤의 이산화탄소 감축효과를 볼 수 있다. 개발한 촉매는 합성가스 제조 공정에 약 1만 시간 가량 적용할 수 있는 안정성을 가졌다. 

부흥산업사는 구축된 건식개질 플랜트 운영 및 후속 연구를 통해 촉매 효율을 높이고 공정을 최적화, 기존 석유화학 유래 제품보다 온실가스 감축 효과를 높이고 경제성을 확보할 계획이다. 또 제조된 합성가스를 활용해 초산, 메탄올, 디메틸카보네이트를 제조하는 등 다양한 분야에 응용하기 위한 준비도 진행 중이다. 

5일 부흥산업사 울산공장에서 열린 'CO₂ 활용 건식개질 플랜트' 완공식엔 울산광역시 경제부시장, 한국화학연구원 원장, 울산 항만공사 부사장, 한국동서발전 탄소중립실장, 미래기술융합원 원장 등이 참석했다. 

이영국 화학연 원장은 "이번 CO₂ 활용 건식개질 플랜트는 핵심 촉매와 공정 개발 모두 국내 기술로 확보했다는 점에서 의의가 있다"라며 "CCU 기술이 탄소중립 실현에 실질적으로 기여할 수 있음을 보여주는 좋은 사례가 될 것으로 기대한다"라고 말했다.