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[IT뉴스]이산화탄소로 휘발유·나프타 만든다…하루 50kg 시범 생산 성공

온카뱅크관리자

2026-04-28 14:47:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 한국화학연구원 
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 <img alt="이산화탄소를 휘발유나 나프타로 직접 전환하는 시범 생산 설비. 하루 50kg 규모 생산이 가능하다. 화학연 제공  " class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/28/dongascience/20260428144618447cmve.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="Hww0rQsARk" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/28/dongascience/20260428144618447cmve.jpg" width="658">
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 이산화탄소를 휘발유나 나프타로 직접 전환하는 시범 생산 설비. 하루 50kg 규모 생산이 가능하다. 화학연 제공  
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 중동 호르무즈 해협 봉쇄로 석유 수급 불안이 커지는 가운데 국내 연구팀이 공장 배기가스에서 포집한 이산화탄소를 휘발유·나프타 등의 ‘액체 탄화수소’로 전환하는 시범 생산에 처음으로 성공했다. 기존 2단계 공정을 단일 촉매 반응으로 단순화해 하루 50kg 생산을 달성했으며 연간 10만톤 규모 상용공정 설계가 다음 목표다. 
 한국화학연구원(화학연)은 김정랑 책임연구원팀이 GS건설·한화토탈에너지스와 공동으로 과학기술정보통신부 '탄소자원화 플랫폼 화합물 연구단' 사업을 수행해 수소와 이산화탄소를 중간 변환 없이 직접 반응시켜 액체 탄화수소를 생산하는 촉매·공정 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.
 액체 탄화수소는 탄소와 수소로 이뤄진 화합물 중 상온에서 액체 상태인 물질로 휘발유·나프타·등유·경유 등 석유 제품 대부분이 여기에 해당한다. 연구 결과는 국제학술지 'ACS 서스테이너블 케미스트리 &amp; 엔지니어링' 3월호 표지논문으로 게재됐다. 
 김정랑 책임연구원팀은 2022년 하루 5kg 생산 규모 미니 시범 생산 설비에 관한 기술을 GS건설·한화토탈에너지스에 기술이전한 바 있다. 공동 연구팀은 2025년 말 국내 최초로 하루 50kg 생산 규모의 이산화탄소 직접 수소화 시범 생산 설비를 구축했으며 앞으로 연간 10만톤 이상 생산 가능한 상용공정 설계에 착수할 계획이다. 
 기존 전환 방식은 두 단계를 거치는 간접전환 기술이다. 첫 번째 단계인 '역수성가스 전환반응'은 화학적으로 안정한 이산화탄소에서 산소 원자 하나를 떼어내 일산화탄소로 바꾸는 과정으로 800℃ 이상 고온이 필요하다. 두 번째 단계인 '피셔-트롭쉬 반응'은 이 일산화탄소와 수소를 반응시켜 탄화수소를 합성하는 과정으로 고압 조건을 요구해 설비 구조가 복잡했다. 
 연구팀은 단일 공정에서 두 반응을 동시에 구현하는 촉매를 개발해 이 문제를 해결했다. 고온 역수성가스 전환반응 단계 없이 이산화탄소와 수소를 270~330℃, 10~30bar(바, 압력단위로 1기압=약 1.013bar)의 비교적 온화한 조건에서 직접 반응시켜 액체 탄화수소를 생산한다. 
 반응하지 못한 물질을 다시 공정에 투입하는 순환 방식을 적용해 합성 수율 50%를 달성했으며 하루 생산량 50kg은 20리터 용기 약 2.5개 분량이다. 
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 <img alt="이산화탄소를 직접 전환해 생산한 액체 탄화수소. 20리터 용기에 담긴 시범 생산 결과물이다. 화학연 제공 " class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/28/dongascience/20260428144619762tjbp.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="X8Jvi7LxJc" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/28/dongascience/20260428144619762tjbp.jpg" width="658">
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 이산화탄소를 직접 전환해 생산한 액체 탄화수소. 20리터 용기에 담긴 시범 생산 결과물이다. 화학연 제공 
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 이번 성과는 상용화 기반 기술 확보라는 측면에서 의미가 크다. 촉매 제조 및 운전 조건 개선으로 안정성을 높였고 공정 단순화로 에너지 사용량과 생산 비용을 줄일 수 있다. 
 연구팀은 시범 생산 설비 운전·최적화를 통해 장기 실증 데이터를 축적하고 연간 10만톤 이상 규모의 상용 공정 설계, 경제성 분석, 온실가스 감축 효과 평가를 순차적으로 진행할 계획이다. 상용화 성공 시 석유 수입 의존도를 낮추고 에너지 안보를 강화하는 효과도 기대된다.
 연구팀은 "재생에너지와 연계할 경우 태양광·풍력으로 생산한 수소와 포집한 이산화탄소를 반응시켜 액체 연료를 만드는 'PtL(Power-to-Liquids)' 기술의 핵심 요소가 될 것"이라고 강조했다. 
 &lt;참고자료&gt;
 doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c13581
 [조가현 기자 gahyun@donga.com]
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