▲ 사진=LG화학

LG화학은 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)과 공동연구를 통해 이산화탄소(CO₂)를 일산화탄소(CO)로 전환하는 효율을 세계 최고 수준으로 높일 수 있는 전기화학 전환 반응기를 개발했다고 9일 밝혔다.

일산화탄소는 합성가스, 메탄올 등 대체 연료와 플라스틱을 비롯한 다양한 화학 원료를 생산하는 데 필요한 고부가 물질이다.

전기화학적 전환 기술은 전기를 이용해 이산화탄소를 일산화탄소 등 부가가치가 높은 탄소화합물로 전환하는 기술이다. 이는 온실가스 감축을 통해 환경 문제를 해결함과 동시에 대기 중에 풍부하게 존재하는 이산화탄소를 원료로 사용할 수 있어 탄소중립 실현에 필수적이다.

LG화학과 KIST가 이번에 개발한 반응기는 일산화탄소뿐만 아니라 각종 연료 및 화합물의 원료인 합성가스(Syngas)도 만들 수 있다.

일산화탄소와 수소의 비율을 전압 조절로 손쉽게 제어해 다양한 종류의 합성가스 제조가 가능한 것은 물론 기술 확장이 쉽다. 특히 이산화탄소 분해 및 환원에 사용되는 전류 효율이 90% 이상으로 지금까지 논문으로 보고된 수치 중 가장 높은 것이 특징이다.

또한 반응기 내 셀을 옆으로 쌓는 스택(Stack) 공법을 적용해 현존하는 전기화학적 반응기 중 상업화를 시도할 수 있는 최적의 규모를 구현했다.

LG화학과 KIST는 이번에 개발한 반응기의 크기를 10배 이상으로 더 키워 실제 양산이 가능한 기술을 확보해 나갈 예정이다. 나아가 공기 중 이산화탄소(CO₂)를 포집해 각종 석유화학 제품의 원료인 에틸렌(C₂H₄)까지 생산하는 기술도 개발해 탄소중립에 이바지할 계획이다.

LG화학 CTO 유지영 부사장은 “이번 연구 성과는 KIST와 함께 이산화탄소 전환 기술의 상용화를 위한 기반을 마련한 데 그 의미가 크다”며 “탄소 중립 분야의 원천 기술 개발을 지속해서 강화해 나갈 것”이라고 말했다.

KIST 청정신기술연구본부 민병권 본부장은 “전기를 활용한 이산화탄소 전환 기술의 규모화를 통해 고부가 화합물의 대량생산 가능성을 확인했다”며 “재생에너지의 보급이 높아질수록 경제성이 충분히 확보될 수 있으며, 앞으로 국가적 의무인 탄소중립에도 크게 이바지할 것으로 기대하고 있다”고 밝혔다.

한편 LG화학과 KIST는 지난해 4월 탄소중립 및 수소 에너지 등 관련 기술의 공동 연구개발을 위한 업무협약을 체결하고, 유망 탄소중립 기술 과제 10개를 도출했다.

올해 4월에는 ‘이산화탄소를 활용한 에틸렌의 전기화학적 생산 기술’과 ‘바이오매스 및 부생가스를 활용한 유기산의 생물학적 생산 기술’ 이전을 위한 공동연구실을 출범했다.