▲ 철 촉매 및 산 촉매 기반의 이산화탄소 직접수소화 반응을 통한 지속가능한 항공유 생산 공정(출처=UNIST)  © 특허뉴스

이산화탄소를 활용해 항공산업에서의 탄소 배출을 획기적으로 줄일 수 있는 지속 가능한 항공유(SAF) 생산 촉매 기술이 개발되었다. 이는 대기 중 이산화탄소를 포집해 고부가가치 탄화수소인 이소파라핀을 생성하는 방식으로, 탄소중립을 위한 중요한 기술로 떠오르고 있다.

UNIST(울산과학기술원) 에너지화학공학과 안광진 교수 연구팀과 LG화학 탄소중립연구 TFT는 이산화탄소를 활용해 SAF 생산에 적합한 새로운 이소파라핀 생성 촉매를 개발했다. 이 촉매는 철 기반 촉매와 함께 사용되며 기존 제올라이트 촉매의 한계를 극복하고, 이소파라핀 생성 비율을 크게 높이는 데 성공했다.

특히, 플래티넘 기반 텅스텐-지르코니아 촉매를 이용한 이 기술로 생산된 항공유는 기존 화석연료 기반 항공유에 비해 탄소 배출량을 최대 80%까지 줄일 수 있는 것으로 예상된다. 이는 이산화탄소를 직접 이소파라핀으로 전환하는 고효율 공정 덕분으로, 공정의 경제성 또한 크게 향상되었다.

또한, 이 촉매는 탄소 침적이 적고 장시간 동안 안정적인 반응이 가능해 상용화 가능성이 매우 높다. 이에 따라 항공 산업뿐만 아니라, 다른 수송 분야에서도 탄소 배출을 획기적으로 줄이는 데 기여할 것으로 기대되고 있다.

안광진 교수는 “기존 제올라이트 촉매가 반응 중 코크에 취약한 한계를 극복하며 이소파라핀 생성 비율을 극대화할 수 있는 새로운 촉매 기술을 개발했다”고 설명했다. LG화학의 김원희 책임 연구원도 “이 기술은 연료의 경제성을 높이는 동시에 추가 정제 과정에서 발생하는 비용을 최소화할 수 있어 산업적 활용 가치가 매우 높다”고 밝혔다.

현재 항공 수송 분야는 전 세계 이산화탄소 배출량의 약 24.5%를 차지하고 있으며, 탄소중립을 위한 SAF 상용화가 시급한 과제로 떠오르고 있다. 국제항공운송협회(IATA)는 SAF 사용 비율을 높이기 위한 다양한 규제를 강화하고 있어 이 기술의 실용화가 더욱 주목받고 있다.

이번 연구는 한국기초과학지원연구원의 기술적 지원을 받아 진행되었으며, 그 성과는 세계적인 국제학술지 ‘ACS Catalysis’에 8월 9일 자로 온라인 게재되었다. 

이러한 기술 개발이 성공적으로 상용화된다면, 항공 산업뿐만 아니라 다양한 수송 분야에서 탄소 배출을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

논문명은 Enhanced Isoparaffin Selectivity in CO2 Hydrogenation by Combining Na-promoted Fe3O4 and Pt/WO3-ZrO2 Catalysts 이다.