친환경 항공 구현을 위해 국내서도 2027년 부터 지속가능 항공유(SAF)의 의무 적용이 예정된 가운데, 탄소배출량을 최대 80% 절감할 수 있는 이소파라핀 생성 촉매가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
이소파라핀(Isoparaffin)은 모든 이성질체 천연석유 중에 존재한다. 고성능 연료나 항공유, 윤활유 등으로 널리 쓰이는 포화 탄화수소의 한 종류다.
이소파라핀 촉매를 이용하면 이산화탄소로 생성된 탄화수소내 이소파라핀 비율을 극대화해 탄소저감효과를 볼 수 있다.
울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 안광진 교수팀은 LG화학 탄소중립연구 태스크포스팀(TFT)과 공동으로 기존 화석연료 기반 항공유에 비해 탄소배출량을 획기적으로 줄일 수 있는 지속가능항공유(SAF) 생산 촉매 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
연구팀은 이산화탄소로 생성된 액체 탄화수소 내 이소파라핀 비율을 극대화하기 위해 새로운 촉매를 도입했다. 나트륨이 포함된 산화철 촉매를 이용하면 이산화탄소로부터 올레핀 위주의 탄화수소 혼합물이 생성된다.
이 혼합물이 플래티넘 텅스텐-지르코니아 촉매로 추가 이성질화와 수소화 과정을 거치면 파라핀과 이소파라핀의 생성을 촉진하는 것이다.
플래티넘 텅스텐-지르코니아 촉매를 이용해 생산한 항공유는 기존 화석연료 기반 항공유에 비해 탄소 배출량을 최대 80%까지 줄일 수 있다는게 연구팀의 설명이다.
연구팀은 특히 이산화탄소를 직접 이소파라핀으로 전환함으로써 공정 효율성도 크게 향상됐다고 덧붙였다. 탄소배출도 줄이고, 경제성도 높일 수 있는 일석이조 효과를 거둘 수 있다는 의미이다.
연구를 주관한 안광진 교수는 "기존 제올라이트 촉매의 한계를 극복해 이소파라핀의 생성 비율을 극대할 수 있는 새로운 촉매 방법을 제시했다"고 말했다.
LG화학 김원희 책임연구원도 "이 기술은 연료의 경제성을 높이고, 추가 정제 과정에서 발생하는 비용을 최소화할 수 있어 향후 산업적 활용 가치가 매우 높을 것"이라고 강조했다.
연구는 한국연구재단의 지원과 산업통상자원부 소재부품장비 지원사업을 통해 이뤄졌다. 연구 결과는 국제 학술지 'ACS카탈리시스'(ACS Catalysis)에 지난달 9일 자로 온라인에 게재됐다.
현재 항공 수송 분야는 전체 이산화탄소 배출량의 24.5%를 차지하고 있으며, 탄소중립을 달성하기 위해 SAF의 상용화가 시급한 과제로 떠오르고 있다. 국제항공운송협회는 SAF사용 비율을 높이기 위한 규제를 강화하고 있다. SAF는 폐식용유, 농업 잔여물, 비식용 바이오매스, 그리고 이산화탄소와 같은 원료로부터 만들 수 있다.
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