KIST, 고순도 포름산 생산 공정 개발(기사)를 읽고 해본 챗봇 문답

챗봇은 이렇게 쓰면 재미있어요. :)

 

버린 CO₂로 화학원료 만든다…KIST, 고순도 포름산 생산 공정 개발[과학을읽다]

분리·정제 없이 포집 탄소 직접 전환…활용률 94%·순도 98% 달성

생산비 절반 수준으로 낮추고 온실가스 배출도 31% 줄여

 

https://n.news.naver.com/mnews/hotissue/article/277/0005800564?cid=1017775

 

포름산, 포름알데이드, 메탄올, 메탄의 관계

서로 이름이 비슷해서 헷갈리지만, 메탄 → 메탄올 → 포름알데히드 → 포름산으로 이어지는 산화 관계로 보면 아주 깔끔합니다.

기본적인 관계

물질화학식서로의 관계

즉,

메탄 → 메탄올 → 포름알데히드 → 포름산 → CO₂

라는 일련의 산화 과정으로 볼 수 있습니다.

조금 더 화학적으로 쓰면:

CH₄ → CH₃OH → HCHO → HCOOH → CO₂

각 단계에서 탄소가 점점 산화됩니다.

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1. 메탄 → 메탄올

메탄(CH₄)은 탄소가 가장 환원된 상태에 있습니다.

산소를 이용해 산화하면 이론적으로

CH₄ + ½O₂ → CH₃OH

가 됩니다.

문제는 메탄을 메탄올에서 멈추게 하는 것이 상당히 어렵다는 것입니다. 메탄올이 메탄보다 훨씬 쉽게 추가 산화되기 때문입니다.

그래서 자연계에서는 메탄을 산화하는 메탄산화균(methanotroph)이 이 반응을 이용합니다.

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2. 메탄올 → 포름알데히드

메탄올을 산화하면:

CH₃OH + ½O₂ → HCHO + H₂O

포름알데히드가 됩니다.

이 과정은 메탄올 중독과도 관계가 있습니다. 사람 몸에서는 메탄올이 먼저 포름알데히드로 산화되고, 다시 포름산으로 산화됩니다.

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3. 포름알데히드 → 포름산

다시 산화하면:

HCHO + ½O₂ → HCOOH

포름산이 됩니다.

포름산은 흔히 개미산이라고도 합니다. 개미의 방어물질에서 발견되어 이런 이름이 붙었습니다.

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4. 포름산 → 이산화탄소

더 산화하면 결국:

HCOOH → CO₂ + H₂O

가 됩니다.

따라서 탄소의 산화 상태를 보면 더욱 명확합니다.

• 메탄 CH₄ : 탄소 산화수 −4
• 메탄올 CH₃OH : −2
• 포름알데히드 HCHO : 0
• 포름산 HCOOH : +2
• CO₂ : +4

정확히 2씩 올라가는 계단입니다.

그래서 이 네 물질은 단순히 이름이 비슷한 게 아니라, 탄소 한 개짜리(C1) 화합물이 산화되어 가는 대표적인 계열입니다.

특히 흥미로운 점은 메탄올 중독이 왜 위험한가도 이 관계로 설명됩니다.

메탄올 → 포름알데히드 → 포름산

에서 생기는 포름산이 체내에서 축적되면서 심각한 대사성 산증과 시신경 손상을 일으킬 수 있습니다. 즉, 메탄올 자체만의 독성뿐 아니라 산화되어 생기는 물질이 문제인 것입니다.

 

 

한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 원다혜·이웅 연구팀과 국민대학교 이찬우 교수 연구팀 공동연구
포집한 이산화탄소를 전기화학적으로 직접 전환해 고순도 포름산(Formic acid)을 생산하는 통합 공정을 개발
이번 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 줄(Joule) 4월 온라인판에 게재됐으며 8월 표지논문으로 선정

이 기사는 상당히 흥미로운 연구입니다. 특히 앞에서 이야기한 메탄 → 메탄올 → 포름알데히드 → 포름산 관계를 생각하면, 여기서는 그 반대편에 있는 CO₂에서 바로 포름산을 만들어내는 것입니다.

다만 기사의 표현만 보면 중요한 차이가 하나 있습니다. 2026년 8월 7일 보도된 이번 연구는 2024년 KIST의 'CO₂ 수소화' 연구와는 다른, 후속 단계의 연구입니다. 이번에는 전기화학적 환원 + 포집액 내 직접 전환이 핵심입니다. 논문은 Joule 2026년에 실렸습니다. (ScienceDirect)

1. 핵심은 CO₂를 포름산으로 '환원'하는 것

화학식만 보면 아주 간단합니다.

CO₂ + H₂ → HCOOH

CO₂의 탄소는 산화수 +4인데, 포름산의 탄소는 +2입니다.

즉 탄소에 전자와 수소를 공급해서:

CO₂ → 포름산

으로 한 단계 환원시키는 것입니다.

이번 연구에서는 수소가스를 직접 넣어 촉매반응을 시키는 대신 전기를 이용해 CO₂를 전기화학적으로 환원합니다.

전기화학 반응에서 실제로 만들어지는 것은 엄밀하게는 포메이트(formate), HCOO⁻이고, 이것을 후처리해서 포름산(HCOOH)으로 만드는 방식입니다. 연구팀은 Sn-Cu 촉매를 사용했습니다. (ScienceDirect)

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2. 그런데 진짜 핵심은 'CO₂를 포집한 뒤 떼어내지 않는다'

여기가 이 연구에서 제가 가장 중요하게 보는 부분입니다.

일반적인 CCU 공정을 단순화하면:

배기가스 → CO₂ 포집 → CO₂ 분리 → 순수 CO₂ → 압축 → 전기화학 환원 → 포메이트 → 정제 → 포름산

처럼 상당히 복잡합니다.

CO₂ 포집에는 보통 아민 같은 흡수액을 사용합니다.

예를 들어:

CO₂ + 아민 → CO₂가 흡수된 아민 용액

그런데 이 상태에서 전기화학 반응을 하려면 보통 CO₂를 다시 떼어내서 고농도 CO₂ 기체로 만들어야 합니다.

문제가 여기 있습니다.

CO₂를 흡수액에서 다시 빼내는 데 열에너지가 상당히 필요합니다.

그래서 연구팀은 아예 이렇게 생각한 겁니다.

"CO₂를 왜 굳이 흡수액에서 다시 꺼내지? CO₂가 들어 있는 그 액체 자체를 전해조에 넣어서 바로 환원하면 되지 않을까?"

이것이 Reactive Capture and Conversion(RCC), 즉 반응성 포집-전환입니다.

이번 연구에서는 트리에틸아민(TREA)이 CO₂를 포집하고, 포집된 CO₂가 중탄산염 형태로 존재하는 상태에서 바로 전기화학적으로 포메이트로 전환합니다. (ScienceDirect)

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3. 공정을 그림으로 그리면

대략 이렇게 됩니다.

① CO₂ 포집

CO₂
↓
트리에틸아민(TREA) 흡수액
↓
CO₂가 들어 있는 중탄산염 형태

↓

② 전기화학 환원

포집액을 그대로 전해조에 투입
↓
Sn-Cu 촉매
↓
HCOO⁻(포메이트)

↓

③ 포름산 분리·정제

포메이트/아민 용액
↓
아민 교환
↓
증류
↓
고농도 포름산

연구팀이 개발한 공정은 최종적으로 98 wt% 포름산까지 얻을 수 있었다고 보고합니다. (ScienceDirect)

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4. 왜 Sn-Cu 촉매인가?

CO₂ 전기환원에서 상당히 중요한 문제입니다.

CO₂에 전자를 넣는다고 해서 원하는 포름산만 나오는 것이 아닙니다.

전기화학적으로는 여러 경쟁 반응이 있습니다.

예를 들어:

CO₂ → CO

가 될 수도 있고,

CO₂ → 포메이트

가 될 수도 있으며,

조건에 따라 수소(H₂)가 만들어지는 부반응도 발생합니다.

따라서 좋은 촉매란 단순히 CO₂를 잘 반응시키는 촉매가 아니라,

CO₂를 원하는 포메이트 방향으로 선택적으로 보내는 촉매

여야 합니다.

이번 연구에서는 주석(Sn)-구리(Cu) 촉매를 사용했습니다. 연구진은 Sn의 산화상태를 안정화시켜 포메이트 생성에 유리하게 만들었고, Raman 분석 등을 통해 반응 중간체도 조사했습니다. (ScienceDirect)

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5. 성능도 꽤 인상적입니다

논문에서 보고한 주요 수치를 보면:

• CO₂ → 포메이트 전환효율: 94%
• 포메이트에 대한 Faradaic efficiency: 약 60%
• 최종 포름산 농도: 최대 98 wt%
• 연속 운전: 100시간
• 포집 → 전환 → 정제까지 하나의 통합공정으로 수행

입니다. (ScienceDirect)

여기서 94%와 60%가 서로 모순되는 것은 아닙니다.

둘은 측정하는 것이 다릅니다.

CO₂ conversion/yield는 들어온 CO₂ 가운데 얼마나 포메이트 쪽으로 전환됐느냐이고,

Faradaic efficiency는 전기분해에 사용한 전자 가운데 얼마가 원하는 생성물 생산에 실제로 사용됐느냐를 나타냅니다.

따라서 둘을 같은 숫자로 볼 수 없습니다.

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6. '고순도 포름산'이 중요한 이유

여기서 포름산이 상당히 좋은 CO₂ 전환 대상이라는 장점이 있습니다.

CO₂를 전환해서 CO나 합성가스 같은 기체를 만들면 다시 압축·분리·저장·운송해야 합니다.

그런데 포름산은 상온에서 액체인 화학물질입니다.

따라서:

CO₂ → 액체 화학원료

라는 것이 상당히 매력적입니다.

게다가 포름산은 그냥 폐기할 물질도 아닙니다.

가죽·의약품·화학산업 등에 실제 수요가 있고, 더 흥미로운 용도로는 수소 운반체가 있습니다. KIST 연구팀도 이 점을 중요한 활용처로 보고 있습니다. (KIST)

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7. 수소 저장체라는 것은 무슨 뜻인가?

포름산은 필요할 때 분해해서 수소를 얻을 수 있습니다.

대략:

HCOOH → H₂ + CO₂

입니다.

그러니까 포름산에 들어 있는 수소를 운반하고 필요할 때 꺼낼 수 있습니다.

그리고 나온 CO₂를 다시 포집해서 포름산으로 만들면:

CO₂ → 포름산 → H₂ + CO₂ → 포름산 → …

이라는 순환적인 수소 운반 시스템을 만들 수 있습니다.

물론 실제 시스템에서는 CO₂의 손실, 전기에너지, 촉매 및 정제 비용 등이 들어가므로 무한히 공짜로 순환하는 것은 아닙니다.

하지만 재생에너지 전력으로 CO₂를 포름산이라는 액체 형태의 에너지·화학물질로 저장한다는 개념은 꽤 매력적입니다.

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8. 2024년 KIST 연구와 비교하면 더 재미있습니다

KIST가 이미 2024년에 발표했던 연구는 전기화학이 아니라 CO₂ 수소화였습니다.

그 연구에서는:

CO₂ + H₂ → 포름산

을 Ru(루테늄) 촉매를 이용해 수행했고, 하루 10 kg 규모 파일럿 플랜트에서 100시간 이상 연속 운전하여 CO₂ 전환율 82%, 포름산 순도 92 wt% 이상을 달성했습니다. 경제성 분석에서는 기존 포름산 생산공정 대비 생산비 37%, 지구온난화 영향 42% 감소를 예측했습니다. (KIST Pubs)

이번 연구는 방향이 조금 다릅니다.

2024 KIST2026 KIST

따라서 이번 연구를 단순히 "CO₂로 포름산을 만드는 새로운 촉매"라고 이해하면 핵심을 놓칩니다.

더 중요한 발전은

CO₂를 포집하고 → 다시 분리하고 → 압축하고 → 전환하는 여러 단계를 합쳐서, 포집된 CO₂가 들어 있는 액체에서 바로 전기화학적으로 포메이트를 만들어내는 것

입니다.

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그리고 앞에서 이야기한 메탄올과 연결하면

처음 질문에서 이야기했던 화학계열과 비교하면 상당히 재미있습니다.

우리가 앞에서 본 것은:

CH₄ → CH₃OH → HCHO → HCOOH → CO₂

즉 메탄을 산화해서 결국 CO₂로 가는 방향이었습니다.

이번 연구는 그 반대 방향으로:

CO₂ → HCOOH

를 전기와 촉매를 이용해 밀어붙이는 것입니다.

즉 탄소를 +4 산화상태인 CO₂에서 +2인 포름산으로 되돌리는 것입니다.

다만 CO₂는 이미 탄소가 매우 안정한 최고 산화상태에 있기 때문에, 이 방향으로 가려면 외부에서 에너지를 넣어야 합니다. 그 에너지원을 태양광·풍력 같은 재생전기로 공급한다면, 이것이 바로 전기를 화학에너지로 저장하면서 동시에 CO₂를 원료로 활용하는 CCU가 됩니다.

그리고 이 연구가 특히 의미 있는 이유는 '포집'과 '전환' 사이의 에너지 손실을 줄이려 한다는 점입니다. 이게 성공해서 대규모화된다면 단순히 촉매 하나가 좋아진 것보다 전체 CO₂ 처리공정의 경제성을 바꿀 가능성이 있는 연구입니다. (pubs.rsc.org)

 

 

"CO₂ 포집에는 보통 아민 같은 흡수액을 사용합니다." 에서 물과 흡수액의 성능 차이는?

상당히 큰 차이가 있습니다. 다만 여기서 말하는 물 자체도 CO₂를 녹이기는 한다는 점과, 아민 흡수액은 CO₂를 단순히 녹이는 게 아니라 화학적으로 붙잡는다는 점을 구분하면 이해하기 쉽습니다.

1. 물: CO₂를 그냥 녹이는 것

CO₂가 물에 들어가면 일부가 녹아 평형을 이룹니다.

CO₂(g) ⇌ CO₂(aq)

그리고 일부는 물과 반응해서 탄산 계열이 됩니다.

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ HCO₃⁻ + H⁺

하지만 이 반응은 상당히 제한적입니다. 그래서 물의 CO₂ 용해도는 압력이 높지 않으면 그리 크지 않습니다.

예를 들어 20°C, 1기압의 순수한 물에는 CO₂가 대략 1.7 g/L 정도 녹을 수 있습니다.

그런데 중요한 것은 이게 CO₂ 부분압에 거의 비례한다는 것입니다.

따라서 발전소 배기가스처럼 CO₂가 대략 10~15%밖에 안 되는 기체와 접촉시키면, 물이 받아들일 수 있는 CO₂ 양은 훨씬 줄어듭니다.

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2. 아민: CO₂를 화학적으로 붙잡는다

아민 수용액에서는 이야기가 달라집니다.

대표적으로 MEA(모노에탄올아민)를 예로 들면,

CO₂ + 2 RNH₂ ⇌ RNHCOO⁻ + RNH₃⁺

처럼 CO₂가 아민과 반응하여 카바메이트(carbamate)를 형성합니다.

즉,

물: CO₂를 녹인다
아민: CO₂를 녹이는 동시에 화학적으로 붙잡는다

라고 생각하면 됩니다.

그래서 CO₂의 농도가 낮은 배기가스에서도 CO₂를 훨씬 적극적으로 제거할 수 있습니다.

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3. 그래서 실제 포집 능력이 얼마나 다른가?

단순 비교를 하면 상당히 큽니다.

대략적인 개념으로 보면:

물아민 수용액

여기서 마지막 두 줄이 중요합니다.

아민이 좋은 흡수제인 만큼 대가가 있습니다.

CO₂를 강하게 붙잡았기 때문에 나중에 CO₂를 다시 떼어내려면 열을 공급해야 합니다.

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4. 재미있는 것은 '물리적 용해'도 나쁜 방법만은 아니라는 것입니다

예를 들어 고압이라면 이야기가 달라집니다.

탄산음료를 생각하면 됩니다.

압력을 걸어 CO₂를 물에 많이 녹여 놓았다가 병을 열면 CO₂가 빠져나오죠.

이런 방식의 물리흡수는 고압에서는 상당히 효과적입니다.

그래서 천연가스 처리 같은 분야에서는 물보다는 물에 잘 녹는 물리흡수제를 이용해서 고압 CO₂를 제거하기도 합니다.

반면 발전소 배기가스처럼

• 압력이 낮고
• CO₂ 농도가 낮은

조건에서는 아민 같은 화학흡수제가 훨씬 유리합니다.

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5. 그런데 앞에서 이야기한 KIST 연구에서는 이 차이가 특히 중요합니다

앞서 설명한 연구가 CO₂ 포집액에서 바로 전기화학 전환을 한다고 했죠.

여기서 만약 단순히 물에 CO₂를 녹여서 전해조에 넣는다면 문제가 생깁니다.

CO₂의 물에 대한 용해도가 낮기 때문에 전극에 공급할 수 있는 CO₂ 농도가 낮습니다.

반면 아민을 이용하면

CO₂ → 아민에 화학적으로 포집 → 액상에 높은 농도로 저장

할 수 있습니다.

그래서 포집액 자체를 전해질로 이용하여 전극으로 CO₂를 공급하는 것이 가능해집니다.

다만 여기서 재미있는 문제가 하나 생깁니다.

아민이 CO₂를 너무 강하게 붙잡으면 이번에는 전극이 그 CO₂를 빼앗아 쓰기가 어려워집니다.

즉 좋은 포집제는

CO₂를 잘 잡으면서도 필요할 때는 적당히 잘 놓아줘야 합니다.

이게 바로 CO₂ 포집과 전환을 한 공정으로 합칠 때의 핵심적인 재료공학 문제 중 하나입니다.

그래서 KIST 연구처럼 특정 아민/중탄산염 평형과 Sn-Cu 전극을 조합하는 것이 의미가 있습니다.

그리고 이것은 우리가 앞서 이야기했던 포름산 생산과도 직접 연결됩니다. 포집액 속에서 CO₂가 HCO₃⁻ 형태로 존재하더라도, 전극 표면에서 이를 환원시켜 HCOO⁻(포메이트)로 바꾸는 것입니다.

즉 아주 단순화하면:

배기가스 CO₂ → 물속에 녹임 → 거의 안 잡힘

대신

배기가스 CO₂ → 아민이 붙잡음 → 액상에 저장 → 전극에서 포메이트로 전환

이라는 차이가 있는 셈입니다.

 

 

추가질문. 포름산에서 포도당같은 에너지원을 합성하는 공정에 대해

있습니다. 다만 “포름산을 화학적으로 이어 붙여 포도당을 만든다”는 직접적인 공정과 “포름산을 탄소원으로 이용해 생물학적으로 당을 만든다”는 것은 구분해야 합니다.

그리고 이 질문은 앞의 KIST 연구와 연결하면 꽤 중요한 방향입니다.

1. 포름산은 C1 물질이라서 바로 포도당이 되지는 않습니다

포름산은

HCOOH = C1

이고 포도당은

C₆H₁₂O₆ = C6

입니다.

따라서 단순하게 생각하면

6 × 포름산 → 포도당

처럼 탄소를 여섯 개 모아야 합니다.

문제는 포름산의 탄소가 이미 상당히 산화되어 있다는 것입니다. 그래서 포름산을 포도당처럼 에너지가 많이 들어 있는 물질로 바꾸려면 환원 에너지와 ATP 또는 전기/수소 등의 외부 에너지가 필요합니다.

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2. 생물학적으로는 실제로 가능한 방향입니다

이 분야에서는 formate assimilation(포메이트 동화)이라는 연구가 있습니다.

미생물이 포름산/포메이트를 먹고 탄소원으로 이용하여 세포 안에서 여러 탄소화합물을 만드는 것입니다.

대표적인 전략은 대략:

포메이트(C1) → C2/C3 중간체 → C4/C5/C6 대사물 → 당

이라는 방향입니다.

즉 포도당을 최종적으로 만들어낼 수 있는 탄소 대사 네트워크를 인공적으로 설계하는 것이죠.

이것은 상당히 흥미로운 분야인데, 포름산은 CO₂보다 다루기 쉬운 액체 C1 탄소원이기 때문입니다.

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3. 그런데 더 재미있는 것은 '포름산 → 포름알데히드 → 당'이라는 경로입니다

앞에서 우리가 이야기했던 산화 계열을 거꾸로 생각하면 됩니다.

앞에서는:

메탄 → 메탄올 → 포름알데히드 → 포름산 → CO₂

였죠.

반대로 환원하면:

CO₂ → 포름산 → 포름알데히드 → 메탄올 → …

이렇게 갈 수 있습니다.

특히 포름알데히드(HCHO)는 탄소 하나짜리 분자를 여러 개 연결해서 당을 만드는 화학반응과 상당히 잘 맞습니다.

실제로 CO₂에서 포름알데히드를 만든 뒤 효소를 이용해 당을 합성하는 인공 광합성/인공 탄소고정 경로가 연구되어 왔습니다. (arXiv)

즉 개념적으로는:

CO₂ → 포름산 → 포름알데히드 → C2/C3 → C6 당

이라는 길이 가능합니다.

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4. 그렇다면 왜 굳이 포름산을 거치는가?

여기서 KIST 연구와 연결하면 재미있습니다.

현재 연구 흐름은 대략 세 단계로 볼 수 있습니다.

단계 A — CO₂를 포름산으로

CO₂ + 전기 → 포름산

이것이 이번에 이야기한 KIST 연구입니다.

단계 B — 포름산을 더 환원

포름산 + 전기/수소 → 포름알데히드·메탄올 등

이런 C1 환원물질을 만드는 연구가 있습니다.

단계 C — C1을 여러 개 연결

C1 → C2 → C3 → C6

으로 탄소 골격을 확장해서 결국 당, 알코올, 유기산 등을 만드는 것입니다.

따라서 장기적으로 보면 CO₂를 직접 포도당으로 만드는 인공 광합성이라는 그림이 나옵니다.

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5. 그런데 여기에는 아주 중요한 난관이 있습니다

포름산 → 포도당에서 가장 어려운 것은 탄소를 모으는 것 자체보다 환원력과 선택성입니다.

포름산의 탄소 산화수는 +2입니다.

포도당에서는 탄소 평균 산화수가 대략 0입니다.

따라서

+2 → 0

으로 환원해야 합니다.

 

그리고 C1 여섯 개를 정확하게 원하는 구조로 조립해야 합니다.

자연의 식물은 이 일을 Calvin cycle + 수십 종의 효소 + ATP + NADPH라는 거대한 시스템으로 해결합니다.

인공적으로 이것을 하려면 효소를 이용하거나, 촉매를 이용하거나, 둘을 조합해야 합니다.

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6. 그래서 현재는 '포도당'보다 다른 물질이 더 현실적입니다

포름산을 C1 원료로 사용할 경우 연구자들이 관심을 갖는 것은 꼭 포도당만은 아닙니다.

예를 들어:

포름산 → 메탄올

포름산 → 포름알데히드

포름산 → 아세트산

포름산 → 에탄올

포름산 → 더 복잡한 유기물

등이 있습니다.

특히 포름산을 미생물의 탄소원으로 사용해 바이오매스나 유용한 화학물질을 생산하는 방법은 상당히 현실적인 연구 방향입니다.

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그리고 재미있는 역설이 하나 있습니다.

지금 우리가 이야기한 KIST 기술은

CO₂ → 포름산

을 비교적 쉽게 만들려고 하는 것이죠.

그런데 포름산을 에너지원으로 쓰려면

포름산 → H₂ + CO₂

로 되돌릴 수 있습니다.

반면 포름산을 탄소원으로 쓰려면

포름산 → 더 환원된 C1 → C2 → C3 → C6

로 가야 합니다.

그래서 포름산은 단순한 화학원료라기보다 CO₂와 더 환원된 탄소화합물 사이의 중간 저장 형태로 볼 수 있습니다.

CO₂ → 포름산 → 수소/전력/당/알코올/화학원료

라는 '탄소·에너지 중간체'로 활용하는 그림이 가능한 것입니다.

 

특히 최근에는 CO₂ 전기환원과 당류의 전기산화를 한 전해조에서 결합해 전력 효율을 높이는 연구까지 나오고 있습니다. 2026년 연구에서는 CO₂ 환원으로 포메이트를 만드는 동시에 포도당 같은 바이오매스 유래 탄수화물을 반대쪽 전극에서 산화시키는 방식으로 전력소비를 크게 낮췄습니다. (PubMed)

 

다만 “포름산만 넣고 전기만 공급해서 포도당을 대량생산”하는 수준은 아직 아닙니다. 현재 기술의 핵심은 C1 탄소를 원하는 C6 구조로 효율적으로 조립하는 부분입니다.

 

 

추가질문. 경제적인 수소저장체든 식품공업에서 사용할 수 있는 기초물질이든 발전방향이 기대되는

맞습니다. 저는 오히려 이 연구의 장기적인 가치는 포름산 자체의 시장보다도, CO₂를 다루기 쉬운 액체 C1 원료로 바꿔 놓는 중간 플랫폼이라는 데 있다고 봅니다.

 

특히 두 방향이 서로 상당히 다릅니다.

• 에너지 쪽: CO₂ → 포름산 → H₂ → 전력
  포름산은 상온에서 액체이고, 부피당 수소 저장량도 약 53 g-H₂/L 수준으로 제시됩니다. 그래서 고압 수소를 직접 저장·운송하는 대신 액체 형태로 옮기는 LOHC(액체 유기 수소 운반체) 후보가 됩니다. (Chemistry Europe)
• 화학·바이오 쪽: CO₂ → 포름산 → C2/C3/C4… → 고분자·알코올·유기산·당류·바이오매스
  이 경우 포름산은 탄소 원료가 됩니다. 실제로 포메이트를 미생물의 탄소원으로 이용해 바이오매스와 화학물질을 만드는 이른바 formate bio-economy라는 연구 분야도 있습니다.

그리고 두 방향의 공통점은 CO₂를 기체 상태로 계속 다루지 않아도 된다는 것입니다.

 

예를 들어 재생전력이 남는 시간에

CO₂ + 전기 → 포름산

으로 만들어 액체 탱크에 저장해 두었다가,

필요하면

포름산 → H₂ → 연료전지 → 전기

로 되돌릴 수 있습니다.

 

반대로 화학공업에서는 포름산을 다른 화학물질의 원료로 보내버릴 수도 있죠.

 

더 흥미로운 것은 CO₂ → 포름산 기술 자체가 이미 '실험실 촉매' 단계에서 조금씩 공정 기술 쪽으로 내려오고 있다는 것입니다. 앞서 말씀드린 KIST의 별도 연구에서도 CO₂ 수소화 포름산 공정을 하루 10 kg 규모로 만들어 100시간 이상 운전한 사례가 있고, CO₂ 전환율 82%, 포름산 순도 92% 이상을 얻었습니다. (Korea University Pure)

 

그래서 앞으로의 관건은 결국 “포름산을 얼마나 싸게 만들 수 있느냐”입니다. CO₂ 포집비용 + 전력비 + 전해조/촉매 비용 + 포름산 정제비를 모두 합쳤을 때 기존 포름산보다 경쟁력이 있어야 합니다.

 

그런 의미에서 이번 KIST 연구처럼 CO₂ 포집과 전환을 한 공정으로 합쳐 중간의 CO₂ 탈착·재생 에너지를 줄이는 접근은 상당히 방향을 잘 잡은 연구라고 볼 수 있습니다.

 

그리고 사용자가 말씀하신 식품공업용 기초물질 쪽은 조금 더 멀리 보면 재미있는 가능성이 있습니다. 포름산 → 포도당 자체가 경제적일지는 별개의 문제지만, 만약 CO₂에서 포름산을 싸게 만들고, 이를 미생물이나 효소로 C2~C6 탄소골격으로 확장하는 기술이 충분히 발전한다면, 석유·천연가스 대신 CO₂와 재생전기를 탄소원으로 삼는 화학·식품 원료 생산이라는 상당히 큰 산업적 그림이 나옵니다.

 

즉 지금 단계에서는 “포름산 생산기술”이지만, 성공적으로 발전하면 “CO₂를 액체 탄소·에너지 원료로 바꾸는 플랫폼 기술”이 될 수 있다는 점이 가장 기대되는 부분입니다.

 

 

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여기까지 문답.

 

내가 잘 모르니까 다 맞는 것 같은데, 혹시 챗봇이 틀린 말도 있을 수 있으니 주의.