"탄소자원화에 가장 적합한 기술은 '그린 올레핀'"


[아이뉴스24 최상국 기자] 탄소중립 실현을 위한 다양한 정책과 기술개발이 경쟁적으로 이뤄지고 있는 가운데 국내 실정에 가장 적합한 탄소자원화 기술은 '그린 올레핀' 생산이라는 연구결과가 제시됐다.

김지용 성균관대 화학공학부 교수 연구팀은 전세계적으로 효과가 뛰어난 것으로 알려진 70여 가지의 탄소자원화 경로를 경제적, 환경적, 에너지 관점에서 정량적으로 분석하고, 특히 국내 에너지 구조 분석을 통해 국내 실정에 가장 적합한 탄소 자원화 기술을 규명했다고 5일 밝혔다.

연구내용은 지난 12월 20일 국제학술지인 에너지환경과학(Energy & Environmental Science에 논문으로 출판됐다.(논문명 : A CO2 utilization framework for liquid fuels and chemical production: techno-economic and environmental analysis. 교신저자 김지용 교수. 공동 1저자 Do Thai Ngan, 유찬희 연구원(성균관대학교 석박통합과정))

이산화탄소를 이용한 고부가가치 물질 연료 생산 기술 개발 및 분석. 연구팀은 최적화 기법을 이용해 탄소 중립을 위한 최적 탄소자원화 기술을 규명했다. 현재 적용 가능한 70여 종의 다양한 기술을 분석하고, 공정 모델을 자체 개발함으로써 엄격하고 공정한 기술 비교를 수행했다. 특히, 기술의 경제성 및 이산화탄소 저감 효과 등 다양한 목적함수를 이용해 국내 실정에 적합한 탄소자원화 전략을 수립했다. [사진 및 설명=김지용 성균관대 교수]

김지용 교수는 "사실 비용관점, 환경 관점에서 최적 경로가 바뀌게 되고, 더욱이 탄소 자원화에 반드시 필요한 수소의 가격이 매우 민감하기 때문에 정확하게 가장 1등인 기술을 단정적으로 말하기는 어렵다"고 전제하고 "특히, 비교적 신재생 수소 가격이 비싼 국내의 경우, 원료 물질로 '이산화탄소'와 '신재생에너지 기반 수소'를 이용해 촉매화학 반응 기술을 이용한 올레핀을 생산하는 경로가, 경제적 관점 및 환경적 관점에서 가장 적합한 것으로 규명됐다"고 밝혔다.

즉 현재 적용가능한 기술 중에서는 신재생에너지를 활용해 생산한 수소와 이산화탄소를 촉매로 반응시켜 '그린 올레핀'을 생산하는 것이 경제적, 환경적으로 가장 적합한 탄소자원화 기술이라는 설명이다.

올레핀은 흔히 '석유화학 산업의 쌀'로 불릴 정도로 플라스틱, 합성섬유, 합성 고무 등의 소재로 사용되는 탄화수소 화합물이다.

2030년 CCU 상용화 제품 후보군 [자료=과기정통부]

탄소자원화 기술은 탄소중립 실현을 위해 반드시 확보해야 하는 기술로 꼽힌다. 우리나라 정부도 2030년 국가온실가스감축목표(NDC) 달성, 2050년 탄소중립 실현을 위해 이산화탄소 포집·활용(CCU) 기술개발에 적극 나서고 있다.

정부가 지난해 6월 발표한 ‘CCU 기술혁신 추진전략’에서 2030년 상용화 가능성이 높은 14개 CCU 제품 후보군을 도출하고 중점투자가 필요한 59개 기술을 선정한 바 있다. 이후 이러한 기술개발을 위해 대규모 예산을 투입하는 기술개발사업에 대한 예비타당성 조사를 추진 중이다. 이 때 선정된 14개 CCU 제품 후보군 중에서도 탄화수소 제품은 올레핀이 유일하게 선택됐다.

현재 개발 중인 탄소자원화 기술은 촉매반응 전환, 열화학적 및 전기화학적 분해 방법 등 매우 많은 종류가 있다. 생산 가능한 고부가가치 물질 또한 메탄올, 올레핀, 휘발유 등 매우 다양하다.

김지용 교수 연구팀은 "2050 탄소 중립을 위한 실효적인 탄소자원화 목표와 전략 수립이 매우 시급한 반면, 다양한 기술들의 경제적 경쟁력과 환경적 효과는 아직 규명되지 못하고 있는 실정"이라며 이에 따라 "세계적으로 효과가 뛰어난 70 가지의 탄소자원화 경로를 분석하고 공정 모델 개발을 통해 각 기술들의 경제적, 환경적, 에너지 관점에서 수준과 한계를 정량적으로 분석했다"고 밝혔다. 특히 국내 에너지 구조 분석을 통해 최적화 모델 기반 국내 실정에 가장 적합한 탄소 자원화 기술을 규명했다.

김지용 교수는 “탄소 중립을 위한 정부 R&D 지원 정책의 선택과 집중을 지원해 가장 실효적인 정책을 수립할 수 있고, 국내 주요 에너지 기업들이 미래 에너지 시장에서의 사업 모델 구축 및 투자 전략 수립에도 큰 기여를 할 수 있을 것”이라며 “현재 탄소 중립을 위한 다양한 정부 기관 및 기업들과의 협력을 통해 이번 연구 성과의 확산에 집중하고 있다”고 연구 의의를 설명했다.

/최상국 기자(skchoi@inews24.com)







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