이산화탄소를 연료로…마이크로채널 반응기 개발

이산화탄소를 포집하고 활용하는 CCUS(탄소 포집 및 활용·저장 기술)기술이 주목받는 가운데 국내 연구진이 이산화탄소를 연료로 전환할 수 있는 장비가 개발됐다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(이하 기계연) 에너지기계연구본부 열시스템연구실 윤석호 실장 연구팀은 이산화탄소와 신재생에너지 발전 잉여전력으로 만든 수소를 반응시켜 합성연료를 만드는 마이크로채널 반응기를 개발했다고 밝혔다.

이번에 개발한 반응기는 1일 30kg 수준의 이산화탄소를 처리해 합성연료로 만들 수 있다.

연구팀은 마이크로채널의 설계 및 접합 등 제작에 필요한 기술과 반응 촉매 코팅 기술 등의 원천 기술을 확보하고, 기존 반응기 대비 1/5 크기의 반응기를 만드는 데 성공했다며, 이렇게 만든 합성연료는 차량, 선박의 연료로 쓸 수 있으며 대용량으로 저장해 필요할 때 쓸 수 있다고 밝혔다.

마이크로채널 반응기는 촉매와 반응을 일으키는 반응층과 열을 전달하는 열교환층이 교차로 쌓인 반응 장치다.

연구팀은 이 장치의 반응층에 머리카락 열 가닥 정도 두께의 채널을 만들고, 채널 내부를 촉매로 코팅해 효율을 높였다. 이 반응기 내부를 이산화탄소와 수소가 통과하면서 촉매가 코팅된 채널과 반응을 일으켜 합성연료를 생산하게 된다.

이 반응기는 작은 용량에도 불구하고 효율이 높기 때문에 대형 플랜트가 아니더라도 탄소 전환 공정이 필요한 곳이라면 어디든 소규모 탄소전환 시스템을 구축할 수 있다. 최근 주목받고 있는 분산형 재생에너지 시스템에도 적용할 수 있다느게 연구팀의 설명이다.

특히 신재생에너지 발전시스템이나 선박 등 이산화탄소 배출원에 밀접하게 설치할 수 있어 이산화탄소를 운송하는데 드는 추가 비용 없이 청정 합성연료를 생산할 수 있다는 점도 장점이다.

열시스템연구실 윤석호 실장은 마이크로채널 반응기에 대해 기존 반응기보다 효율이 뛰어나 경제적이고, 규모를 줄일 수 있다는 것이 큰 장점이라며 향후 10kW급 이산화탄소 연료 전환 공정을 개발해 2050 탄소중립 달성에 기여하겠다고 밝혔다.