공기에서 휘발유를 뽑는다? 이산화탄소의 기적 같은 전환

지구를 짓누르는 carbon을 이산화탄소를 이제는 fuel로 연료로 바꾼다. 석유 없이도 휘발유를 만들 수 있는 길이 열렸다. 한국화학연구원 김정랑 박사 팀이 이끄는 연구진은 이산화탄소와 수소를 직접 반응시켜 액체 탄화수소를 만드는 기술을 실증 단계에서 성공적으로 시연했다. 하루 50㎏의 생산 능력을 가진 파일럿 플랜트가 이를 입증하며, 탄소 배출원을 에너지 자원으로 바꾸는 transformation이 변환이 현실이 되고 있다.

기존 방식은 복잡했다. 먼저 이산화탄소를 일산화탄소로 바꾸고, 그다음에야 연료를 합성하는 2단계 공정이 필요했다. 고온 800℃ 이상이 요구되는 reaction과 반응과 추가 설비로 인해 비용과 에너지 소모가 컸다. 하지만 이번 기술은 약 300℃, 20바의 조건에서 single 단일 반응으로 이산화탄소를 바로 액체 연료로 전환한다. 촉매 하나로 모든 과정을 끝내며, 에너지 효율과 공정 단순화를 동시에 달성했다.

renewable 재생에너지 기반 수소와 결합하면 이 기술은 ‘파워투리퀴드(PtL)’의 핵심이 된다. 전기를 액체 연료로 바꾸는 이 개념은 에너지 안보와 탄소중립을 동시에 해결할 수 있는 열쇠로 평가받는다. 연구팀은 향후 연간 10만톤 이상 생산 가능한 상용 공정 설계에 착수할 예정이며, 2030년대 초 본격 사업화를 목표로 하고 있다. plastic와 플라스틱과 합성섬유의 원료인 나프타까지 이산화탄소로 만들 수 있다는 점에서 산업 구조의 대전환도 예고된다.

물론 과제는 남아 있다. long-term 장기 운전에서의 촉매 안정성, 실제 배출가스 환경에서의 성능 유지, 그리고 수소 공급 비용 절감이 해결돼야 한다. 하지만 연구팀은 파일럿 플랜트에서 데이터를 축적하며 경제성 분석을 병행 중이다. 이번 성과는 국제학술지 'ACS 지속가능 화학·공학' 2026년 3월호 표지논문으로도 선정되며 과학계의 주목을 받았다. 이산화탄소는 더 이상 폐기물이 아니라, resource가 자원이 되고 있다.