한국 중앙대학교 연구진은 폐기물이나 풍부한 천연자원을 원료로 활용한 탄소 포집 및 활용 공정을 연구하고 있습니다. 이는 해당 기술의 경제적 타당성을 확보하는 데 도움이 됩니다.
이번 연구에서 윤성호 교수와 이철진 부교수가 이끄는 연구팀은 산업용 이산화탄소와 백운석을 이용하여 상업적으로 활용 가능한 두 가지 제품인 포름산칼슘과 산화마그네슘을 생산하는 방법을 연구했습니다.
"이산화탄소를 이용하여 백운석에서 마그네슘 및 칼슘 이온을 유용한 고부가가치 제품으로 동적으로 전환하는 연구"라는 제목의 연구가 화학공학 저널(Journal of Chemical Engineering)에 게재되었습니다.
기후 변화는 우선적으로 관심을 기울여야 할 심각한 문제입니다. 따라서 전 세계 국가들은 기후 변화의 영향을 줄이기 위한 정책을 개발하고 있습니다.
예를 들어, 유럽 연합은 2050년까지 기후 중립을 달성하기 위한 포괄적인 지침을 제시합니다. 유럽 그린딜 또한 온실가스 배출량 감축의 중요성을 강조합니다.
그 결과, 과학자들은 저비용으로 이산화탄소 저장 및 전환을 늘릴 수 있는 유망한 방법으로 탄소 포집 및 활용 기술을 연구하고 있습니다.
하지만 탄소 포집 및 활용에 대한 전 세계적인 연구는 약 20가지 전환 화합물에만 국한되어 있습니다.
이산화탄소 배출원이 다양하다는 점을 고려할 때, 더 폭넓은 화합물 범위를 확보하는 것이 매우 중요합니다.
이는 저농도 이산화탄소의 전환 과정에 대한 심층적인 연구의 중요성을 시사합니다.
이번 연구에서 연구팀은 촉매(Ru/bpyTN-30-CTF)를 사용하여 이산화탄소에 수소를 첨가했습니다. 그 결과, 칼슘 포름산염과 마그네슘 산화물이라는 두 가지 고부가가치 제품을 얻었습니다.
포름산칼슘은 시멘트 첨가제, 제빙제, 동물 사료 첨가제뿐만 아니라 가죽 무두질과 같은 다른 용도로도 사용됩니다.
연구팀이 개발한 공정은 실현 가능할 뿐만 아니라 놀라울 정도로 빠르며, 상온에서 단 5분 만에 제품을 생산할 수 있습니다.
연구진은 이 공정이 기존의 포름산칼슘 생산 방식에 비해 지구 온난화 잠재력을 20%까지 줄일 수 있을 것으로 추정하고 있습니다.
"기후 변화의 영향을 완화하는 데 도움이 되면서 경제적 이익도 창출할 수 있는 유용한 제품을 만들기 위해 이산화탄소를 활용하는 데 대한 관심이 점점 커지고 있습니다."
윤 교수는 “이산화탄소 수소화 반응과 양이온 교환 반응을 결합함으로써 금속 산화물을 정제하고 유용한 포름산염을 동시에 생산하는 공정을 개발했다”고 말했다.
연구진은 자신들의 방법이 기존 생산 방식을 대체할 수 있는지 평가했습니다. 이를 위해 지속 가능한 이산화탄소 전환 방법의 환경적 영향과 경제적 타당성을 연구했습니다.
"이번 결과를 바탕으로 볼 때, 저희 방법은 기존의 이산화탄소 전환 방식을 대체하고 산업계의 이산화탄소 배출량을 줄이는 데 도움이 될 수 있는 환경 친화적인 대안이라고 할 수 있습니다."라고 윤 교수는 설명했다.
이산화탄소를 지속 가능한 제품으로 전환하는 전망은 밝지만, 이러한 공정을 대규모로 확장하는 것이 항상 쉬운 것은 아닙니다.
대부분의 CCU 기술은 기존 상업 공정에 비해 경제적 타당성이 낮기 때문에 아직 상용화되지 못했습니다.
"CCU 공정을 폐기물 재활용과 결합하여 환경적으로나 경제적으로 유익하게 만들어야 합니다. 이는 미래의 탄소중립 목표 달성에 도움이 될 수 있습니다."라고 이 박사는 결론을 내렸습니다.
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