[뉴테크] “대기에서 이산화탄소 분리해 자원으로 재활용, 3년 내 상용화”

작성일 08-30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 고동연 KAIST 생명화학공학과 교수 “스마트폰 충전용 전기로 공기 중 이산화탄소 분리 0.04% 농도를 95%까지 높여 저장, 재활용 대기보다 생산 시설, 인력 확보하면 3년 내 상용화 기대” 
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 <img alt="고동연 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 교수는 27일 조선비즈와의 인터뷰에서 “이 기술은 이미 2022년 특허를 출원하고 최근 검증까지 마쳤으며, 상용화에 필요한 제조 시설과 인력 확보한다면 3년 안에 가능할 것으로 보고 있다”고 말했다./KAIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/30/chosunbiz/20250830060249398vuse.jpg" data-org-width="5000" dmcf-mid="8pNIG4OJgE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/30/chosunbiz/20250830060249398vuse.jpg" width="658">
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 고동연 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 교수는 27일 조선비즈와의 인터뷰에서 “이 기술은 이미 2022년 특허를 출원하고 최근 검증까지 마쳤으며, 상용화에 필요한 제조 시설과 인력 확보한다면 3년 안에 가능할 것으로 보고 있다”고 말했다./KAIST
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 이산화탄소(CO₂) 배출을 줄이는 수준으로는 온난화를 막기 어려운 상황이 됐다. 기후변화 속도가 갈수록 빨라지자 세계는 이미 대기로 배출된 이산화탄소를 직접 제거하는 기술에 주목하고 있다. 국내 연구진이 공기 중 이산화탄소를 분리해 화학 원료로 재활용할 수 있는 꿈의 기술을 세계 최초로 개발했다. 필요한 전기도 스마트폰을 충전할 정도면 충분하다.
 고동연 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 교수는 지난 27일 전화 인터뷰에서 “대기 중 이산화탄소 포집 기술은 2022년 특허를 출원하고 최근 검증까지 마쳤으며, 상용화에 필요한 제조 시설과 인력 확보한다면 3년 안에 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.
 직접공기포집(DAC) 기술은 공기에 퍼져 있는 이산화탄소를 직접 분리하는 기술이다. 온실가스 배출량을 줄이는 노력만으로 온난화를 막기 어렵다는 분석이 나오면서, 이 기술이 대안으로 떠오르고 있다.
 문제는 공기 중 이산화탄소 농도가 수백ppm(1ppm은 100만분의 1 농도)에 불과하다는 점이다. 필요한 만큼 이산화탄소를 포집하려면 대량의 공기를 처리해야 하고, 한 번 잡은 이산화탄소를 포집 장치에서 다시 떼어내려면 섭씨 100도로 가열해야 했다. 이 과정에서 전체 에너지의 70% 이상이 소모됐다.
 고 교수는 이 문제를 해결하기 위해 헤어드라이어 원리를 적용했다. 이산화탄소를 잡은 필터에 전류를 흘려 데워 이산화탄소를 쉽게 분리하는 방식으로, 기존처럼 뜨거운 증기나 복잡한 설비가 필요 없다. 스마트폰 충전용 3V(볼트) 전압만으로도 작동이 가능하다. 태양광·풍력 발전 등 재생에너지와 연동할 수도 있다.
 그는 “이번 기술의 핵심은 단 3V 저전력으로 80초 만에 필터를 110도까지 빠르게 데우는 것”이라며 “이산화탄소를 잡았다가 다시 분리하는 과정을 훨씬 빠르게 하고, 기존보다 불필요한 열 손실도 약 20% 줄였다”고 말했다.
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 <img alt="한국과학기술원(KAIST) 연구진이 스마트폰 충전기 수준의 전력만으로 공기 중 이산화탄소를 95% 이상 걸러내는 기술을 개발했다. 이 연구 성과는 지난 1일 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’의 내부 표지 논문으로 선정됐다./Advanced Materials" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/30/chosunbiz/20250830060249967gwkr.jpg" data-org-width="900" dmcf-mid="PhsZ7LXDkc" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/30/chosunbiz/20250830060249967gwkr.jpg" width="658">
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 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 스마트폰 충전기 수준의 전력만으로 공기 중 이산화탄소를 95% 이상 걸러내는 기술을 개발했다. 이 연구 성과는 지난 1일 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’의 내부 표지 논문으로 선정됐다./Advanced Materials
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 고 교수는 최근 미국 매사추세츠 공대(MIT)에서 시뮬레이션(모의실험)을 통해 이번에 개발한 기술을 검증했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 지난 1일 실렸다. 우수성을 인정받아 내부 표지로도 선정됐다.
 연구진은 머리카락 굵기의 15분의 1 수준으로 얇은 섬유형 필터를 개발했다. 여기에 이산화탄소를 잘 잡는 물질인 흡착제를 넣고, 표면을 은 나노입자로 코팅해 전류가 흐르면 열을 낼 수 있도록 했다. 이렇게 만든 필터는 전기가 잘 통하면서도 이산화탄소가 내부까지 잘 이동해, 균일하게 빠르게 데우면서 효율적으로 포집할 수 있다.
 공기에서 포집한 이산화탄소는 농도를 95%까지 높이면 땅에 묻거나 화학 원료로 재활용할 수 있다. 고 교수는 “공기 중 이산화탄소 농도는 0.04%에 불과하지만, 이를 95%까지 높이면 지중 저장이나 화학 원료로 활용할 때 필요한 최소 기준을 충족한다“며 ”순도가 높을수록 재활용과 운송 효율도 좋아진다”고 설명했다.
 이 기술은 연속 운전이 가능해, 한 번 설치하면 고장 날 때까지 계속 가동할 수 있으며, 흡착제 수명은 1년에서 1년 반으로, 필요 시 교체하면 된다.
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 <img alt="은 나노 복합체 기반 전도성 섬유형 DAC 소자의 제작 과정과 고속 작동 사이클을 통한 이산화탄소 포집·재생 메커니즘 모식도./KAIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/30/chosunbiz/20250830060250210njcf.jpg" data-org-width="594" dmcf-mid="QxqRNHMUkA" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/30/chosunbiz/20250830060250210njcf.jpg" width="658">
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 은 나노 복합체 기반 전도성 섬유형 DAC 소자의 제작 과정과 고속 작동 사이클을 통한 이산화탄소 포집·재생 메커니즘 모식도./KAIST
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 고 교수는 지난 2023년 KAIST 동료들과 공동창업한 ‘소브(Sorv)’를 통해 기술 상업화를 추진하고 있다. 상용화를 위해서는 포집 장치 기본 단위인 모듈을 연결해 넓은 면적으로 만들어야 한다. 고 교수는 “모듈을 대량 제조할 수 있는 조건만 갖춘다면 3년 안에 상용화가 가능하다”며 “모듈 생산 시설과 제조 인력을 최소 20명 확보하는 게 관건”이라고 말했다.
 고 교수는 현재 과학기술정보통신부가 2023년부터 지원하고 있는 컨소시엄에서 DAC 원천 기술 국산화에도 힘쓰고 있다. 그는 “이번에 개발한 DAC도 국산 원천 기술로 탄생했지만, DAC 원천 기술은 다양하게 확보할수록 활용도가 높다”고 말했다.
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