KRICT 한국화학연구원

2050 탄소중립 선언 및 탄소국경세 부과 추진 등 국제적으로 탄소중립 달성을 위한 각종 이슈가 활발히 논의되는 가운데, 국내 연구기관에서 개발한 수소에너지, 자원선순환, CCU 분야 우수 기술을 기업에 이전했다.

화학연은 롯데케미칼(주)(대표 김교현)과 8월 19일 오후 14시, 롯데월드타워 76층에서, 탄소중립 도달을 위한 기술이전 및 공동연구 협약식을 개최하였다. 이날 행사에는 화학연 이미혜 원장, 롯데케미칼(주) 김교현 부회장 등 관계자 10명이 참석하였다.

이번 행사에서 협약 체결되는 분야는 ▲‘수소에너지(암모니아 기반 수소 생산 촉매)’, ▲‘자원선순환(폐폴리스타이렌 연속식 해중합 촉매 공정)’, ▲‘CCU(복합개질 촉매 및 공정)’ 분야로, 분야별 긴밀한 협업을 통해 탄소중립 분야 기술혁신을 추진한다.

먼저 ‘수소에너지’ 분야의 채호정 박사 연구팀은 암모니아로부터 수소를 생산하기 위한 새로운 촉매를 개발했다. 새로운 촉매는 기존 공정 대비 100℃ 가량 낮은 450℃에서 암모니아를 95% 이상의 높은 효율로 수소 전환이 가능하다. 개발된 촉매는 암모니아 기반 수소 생산 공정의 에너지 효율을 높여, 수소 활용 기술의 응용성 확장과 경제성 향상에 기여할 수 있을 것으로 전망된다.

정부는 향후 국내 연간 수소 수요가 2030년 390만톤, 2050년 2,700만 톤으로 급격하게 증대될 것으로 예측하고 있다. 이런 상황에서 개발 기술을 활용한다면, 해외 생산 그린 암모니아를 국내에 도입하고 이를 수소로 전환할 수 있어 기술적 파급력이 클 것으로 기대된다.

현재 화학연 연구팀과 롯데케미칼(주)은 ‘암모니아 기반 수소 생산 촉매 기술’이 그린수소 생태계 구축을 위하여 반드시 필요하다는 공감대를 형성하여, 고성능 암모니아 개질 촉매의 상용화를 위한 촉매 공정 스케일업 기술을 공동 개발하고 있으며, 향후 실증 공정에 적용할 예정이다.

‘자원선순환’ 분야의 황동원·윤광남·송인협 박사 연구팀은 포장용 완충제나 건축 단열재로 사용 후 폐기되는 폐폴리스타이렌 재활용 기술의 한계를 극복하기 위해, 폐폴리스타이렌 연속식 해중합 촉매 공정 기술을 개발했다. 기존 무촉매 방식의 열 분해 공정과 달리 촉매 공정 기술을 적용함으로써 공정 온도를 100℃ 이상 낮출 수 있고 연속적으로 재생 스타이렌 생산이 가능하기 때문에 공정비용을 획기적으로 저감할 수 있다.

개발 기술은 저가이면서도 독성이 없는 불균일계 촉매 기술을 적용하여 친환경적으로 폐폴리스타이렌을 해중합하며, 97% 이상 고순도 스타이렌을 간단한 분리 공정을 통해 80% 이상 수율로 연속 생산이 가능한 장점이 있다. 또한, 기존 기술로 재활용이 어려운 오염 상태의 폐플라스틱 또는 복합재질인 폐폴리스타이렌도 원료로 활용할 수 있기 때문에 경제성 확보에 유리하다.

현재 연구팀과 롯데케미칼(주)은 폐폴리스타이렌 연속식 해중합 촉매 공정 원천 기술을 토대로 전남 여수에 구축 중인 ‘한국화학연구원 탄소중립실증센터’를 활용하여 연 3,000톤급 실증 플랜트 기술을 공동으로 개발할 예정이다.

마지막으로 CCU 분야 전기원 박사 연구팀은 탄소중립 실현을 위해 중요한 기술 중의 하나인 이산화탄소 복합개질 기술을 개발했다. 온실가스인 이산화탄소와 메탄을 개질하여 합성연료 또는 화학제품 원료로서 중요하게 사용되는 합성가스를 생산하기 위한 촉매와 공정을 개발하여 롯데케미칼(주)에 기술이전하였다.

개발기술을 활용해 국내 화학산업에서 발생하는 부생가스인 메탄과 이산화탄소를 화학제품의 원료로 사용할 수도 있으며, 유기성 폐기물의 혐기성 소화에 의해서 발생하는 바이오가스를 유용한 화학제품이나 합성연료로 전환할 수 있다. 이를 통해 온실가스를 기존 대비 40% 이상 저감할 수 있는 경제적인 온실가스 저감 기술을 국내 화학산업계에 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

기존의 이산화탄소 개질 기술은 탄소 침적에 의해 촉매가 쉽게 비활성되는 문제가 있었으나 이번에 개발한 기술은 탄소 침적에 저항성이 강하여 촉매 수명이 장시간 지속될 수 있는 장점이 있다. 이러한 원천기술을 바탕으로, 기술이전 기업인 롯데케미칼(주)과의 협력을 통해 더욱 실용성이 강화된 복합개질 촉매와 공정 기술을 추가 개발할 계획이다.

화학연 이미혜 원장은 “이 행사를 계기로 추진될 양 기관의 협력은 최근 정부에서 추진 중인 ‘민간 주도 혁신성장’의 대표적인 사례로서 앞으로 우리나라가 탄소중립 관련 산업에서 우수한 경쟁력을 확보할 수 있는 좋은 사례가 될 수 있을 것으로 기대한다.”고 했다.

롯데케미칼(주) 김교현 대표이사 부회장은 “탄소감축성장이라는 미래 변화에 성공적 변화와 안착을 위해서는 혁신 기술개발과 더불어 경제성 확보는 필수적”이라며, “롯데케미칼(주)의 축적된 연구개발 자원과 화학연의 연구개발 역량이 결합한다면 탄소중립성장 달성을 위한 미래 기반 조성이 더욱 가속화될 것”이라고 했다.