배터리 기술로 공기 중 탄소 제거…KAIST 포집 기술, 국제대회 '톱4'

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 고동연 교수 연구팀이 개발한 직접공기포집(DAC) 기술이 탄소 제거 기술 확산을 지원하는 글로벌 비영리 단체 '오픈에어' 주최 '2026 탄소 제거 챌린지'에서 전 세계 상위 4개 팀에 선정됐다고 24일 밝혔다.

이 대회는 차세대 탄소 제거 기술의 실용성과 확장성을 평가하는 국제 경연이다. 단순한 연구 성과를 넘어 실제 공정에 적용 가능한지와 대규모 확산 가능성을 중점적으로 평가한다.

올해는 전 세계 30여개 대학에서 40여개 팀이 참가해 KAIST, 미시간대학교, 러트거스대학교, 코넬-프린스턴-컬럼비아 연합팀이 최종 선정됐다.

직접공기포집 기술은 대기 중 이산화탄소를 줄일 수 있는 혁신적 방법으로 평가받아 왔지만 낮은 효율과 높은 비용이 상용화의 가장 큰 걸림돌이었다.

연구팀은 문제의 해결법을 전기차 배터리 제조 방식에서 찾았다. 배터리 전극 제조에 사용되는 '건식 공정'을 DAC 기술에 적용했다.

액체를 쓰지 않고 분말을 그대로 눌러 단단한 필름으로 만드는 방식이다. 이 방법은 탄소를 흡수하는 물질을 빈틈없이 촘촘하게 채울 수 있어 더 많은 이산화탄소를 한 번에 붙잡을 수 있게 해준다.

이를 통해 탄소 흡착 소재의 함량을 최대 97질량백분율(wt%)까지 끌어올리며 기존보다 훨씬 많은 이산화탄소를 포집할 수 있는 구조를 구현했다. 스펀지를 더 촘촘하게 만들어 더 많은 물을 흡수하게 하는 것과 같은 원리다.

포집된 탄소를 다시 분리해내는 재생 과정에서도 성능을 획기적으로 개선했다. 연구팀은 '전기 저항 가열' 방식을 도입해 전기를 흘려 내부에서 즉시 열을 발생시키는 구조를 구현했다.

이는 전기를 넣으면 바로 뜨거워지는 토스터기처럼 내부에서 빠르게 열을 만드는 방식이다. 이로 인해 단 1분 만에 이산화탄소를 빠르게 방출하고 재사용이 가능해졌다. 전기차 냉각 시스템을 접목해 열을 식히는 시간도 약 60% 단축했다. 이로써 전체 공정 속도와 생산성을 크게 끌어올렸다.

고동연 교수는 "이번 성과는 탄소포집 기술의 혁신성과 실제 적용 가능성을 동시에 인정받은 결과"라며 "향후 글로벌 협력을 통해 기술 상용화와 확산을 적극 추진할 계획"이라고 말했다.

연구팀은 오는 5월 20일 미국 뉴욕에서 열리는 글로벌 컨퍼런스 '2026 카본 언바운드'에 초청돼 수상하고 전 세계 전문가와 투자자들을 대상으로 기술을 소개할 예정이다.

이번 연구는 KAIST 박인준 박사과정생이 주도하고 김시은·김준성·박인환·이민형·강주연 학생과 카롤리네 헤비쉬·천무진 박사가 참여했다.

한편, 본 연구는 Saudi Aramco-KAIST 이산화탄소연구센터의 지원을 받아 수행됐다.

jongseo12@news1.kr