“UNIST, 볼밀 촉매로 65도 CO₂ 메탄 전환”→저온 탄소중립 시대 가속 전망

울산과학기술원(UNIST)이 이산화탄소를 메탄으로 변환하는 혁신적 저온 촉매 기술을 최초로 구현해 IT·바이오 산업계의 이목이 집중되고 있다. 기존 300도 이상 고온 환경에서만 가능했던 화학 변환이 65도라는 현저히 낮은 온도에서, 단지 쇠구슬과 상용 촉매를 장착한 볼밀 구동만으로 달성되며, 저에너지 탄소 전환 분야의 패러다임 전환을 촉발했다는 평가가 제기되고 있다.

연구진은 볼밀(ball mill) 내부에 소구(쇠구슬)와 촉매, 원료를 함께 투입해 반복 충돌과 마찰을 유도하는 간명한 기계화학 공정으로, 이산화탄소의 99.2% 반응 효율과 98.8%의 높은 메탄 선택도를 입증했다. 상온 이하 환경(15도)에서도 메탄 전환 효율이 98.8%에 달하며, 반복 주입-연속 생산이 가능한 연속공정 일체화로 산업적 상용 가능성을 확인했다. 연구에 사용된 니켈 및 산화지르코늄(ZrO2) 촉매는 가격 경쟁력과 입수 용이성을 동시에 갖춰, 별도 전처리 없이 즉시 고효율 변환 공정에 활용되며, 저온 구동 특성상 기존 열화학 방식 대비 에너지 및 장비 비용이 현격히 절감되는 구조로 분석됐다.

경제성 분석 결과, 전체 공정 비용에서 가장 큰 비중을 차지하는 전력 소모는 태양광·풍력 등 재생에너지 연계 활용 시 기존 대비 절반 이하로 낮출 수 있다는 점이 강조됐다. 탄소 저감 효과에 더해, 운송·설비 투자비용 부담 역시 최소화할 수 있다는 것이다. 임한권 교수는 재생에너지 기반 플랜트 연계 시 에너지 소비가 현격히 절감된다고 설명했으며, 백종범 교수는 고압·고온 설비를 불요하게 만든 점에서 현장 직접 적용성 및 화석연료 대체 잠재력을 강조했다. 이번 연구는 중국 USTC 및 한국연구재단, UNIST 탄소중립실증화연구센터의 지원하에 진행됐다. 산업계 전문가들은 해당 기술이 국내외 탄소중립 목표 실현의 가속화를 견인할 전략적 기술로 자리잡을 것으로 전망했다.