공기를 잡아 플라스틱을 만들다…경북대, CO₂ 활용 신기술 공개

대기 속 이산화탄소를 빛으로 되돌리는 기술, 실험실에서 현실이 되다
포집 CO₂ 활용해 폴리우레탄 합성… 현대 탄소 확인

경북대 박현웅 교수

경북대 김동진 연구원

경북대 이연정 박사과정생

한국화학연구원 김영훈 박사

대기 속 희박한 이산화탄소를 붙잡아 빛으로 다시 회수하는 기술이경북대에서 개발됐다. 연구팀은 새로운 광촉매를 활용해 포집·전환 과정을 구현하고 플라스틱 계열 고분자인 폴리우레탄까지 합성했다.

경북대는 에너지공학부 박현웅 교수팀이 '공기 중 저농도 이산화탄소 포집 및 전환용 광촉매' 기술을 국내에서 특허 출원하고, 미국·유럽·일본을 대상으로 한 삼극특허 출원도 진행 중이라고 20일 밝혔다.

연구팀이 개발한 광촉매를 적용해 제작한 포집 소재는 높은 상대습도 환경에서도 공기 중 CO₂를 안정적으로 포집할 수 있으며, 포집된 CO₂는 빛으로 회수 가능하다. 이 같은 특성으로 별도의 외부 에너지 없이 CO₂를 지속적·효율적으로 회수할 수 있는 제로에너지 기반 직접공기포집(DAC, Direct Air Capture) 기술을 구현했다.

박 교수팀은 포집·재생 과정을 통해 확보한 CO₂를 활용해 비-이소시아네이트(non-isocyanate) 기반 폴리우레탄(NIPU) 합성 실험을 진행했다. 합성된 폴리우레탄을 탄소-14 가속기 질량분석(AMS)으로 분석한 결과, 고분자 내부 탄소가 공기에서 유래한 '현대 탄소(biogenic carbon)'인 것으로 확인됐다. 포집·재생 과정을 통해 투입된 CO₂는 99%가 반응해 폴리우레탄을 합성했다. 폴리우레탄은 대표적인 플라스틱 계열 고분자 소재다.

박 교수팀은 국내 특허 출원에 이어 삼극특허 출원도 이달 내 마무리할 예정이며, 기술이전도 준비 중이다.

또한, 박 교수는 이번 공기 중 CO₂ 활용기술 상용화를 위해 올해 스타트업 ㈜에어앤캣(Air＆Cat Inc.)을 창업하고, 최근 경북대 기술지주회사 자회사에 편입했다. 박 교수는 "㈜에어앤캣이 향후 DAC 기반 기술을 다방면에 활용하는 탄소중립 핵심 기술 기업으로 성장하는 것을 목표로 하고 있다"고 강조했다.

이번 연구는 경북대 에너지공학부 박현웅 교수와 이연정 박사과정생, 경북대 산업기술연구소 김동진 연구원, 한국화학연구원 김영훈 박사가 참여했으며 ▷산업통상자원부 알키미스트 프로젝트 ▷과학기술정보통신부 미래유망융합기술파이오니어 사업 ▷환경부 생활화학제품 안전관리 기술개발사업의 지원을 받아 수행하고 있다.