CO2→고부가가치 화학물질 전환 기술, 탄소중립 산업 대전환 선도

다음은 대한민국 정부 부처에서 발표한 보도자료를 바탕으로 작성된 상세하고 포괄적인 요약입니다.

1. 핵심 요약

과학기술정보통신부(과기정통부)는 2025년 8월 13일, 한국과학기술연구원(KIST)이 개발한 '전기화학적 이산화탄소 전환 기술'을 LG화학에 11.7억 원 규모로 성공적으로 이전했다고 발표했습니다. 이 기술은 이산화탄소(CO2)를 에틸렌, 에탄올 등 고부가가치 화학물질로 변환하는 혁신적인 방식으로, LG화학은 이를 바탕으로 충남 보령 중부발전에서 세계 최대 규모인 200kg/day급 실증 사업에 착수했습니다. 이번 성과는 정부 출연연의 원천기술이 민간 기업의 대규모 실증을 통해 산업화 기반을 마련한 모범 사례로, 2050 탄소중립 실현과 국내 산업의 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

2. 주요 내용

• 핵심 기술 이전 및 산업화 기반 마련: 과학기술정보통신부의 지원 아래 한국과학기술연구원(KIST, 오형석 박사 연구팀)이 개발한 '전기화학적 이산화탄소 전환 기술(10kg/day급)'이 2025년 8월 13일 LG화학에 11.7억 원 규모로 성공적으로 이전되었습니다. 이는 정부 출연연구기관의 원천기술이 민간 기업으로 이전되어 대규모 실증을 통해 산업화 기반을 마련한 중요한 성공 사례로 평가됩니다.

• 전기화학적 이산화탄소 전환 기술의 정의 및 중요성: 이 기술은 전기를 활용하여 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 에틸렌, 에탄올, 포름산 등 고부가가치 화학물질로 변환하는 혁신적인 방식입니다. 특히 재생에너지와 연계할 경우 탄소 배출 없이 화학제품을 생산할 수 있어, 탄소중립 실현의 핵심 기술이자 기존 석유화학 공정을 대체할 잠재력을 지닌 것으로 평가됩니다.

• 세계 최대 규모의 실증 사업 착수: LG화학은 KIST로부터 이전받은 기술을 바탕으로 충남 보령 중부발전에서 세계 최대 규모인 200kg/day급 이산화탄소-고부가가치 화학물질 전환 실증 사업에 착수했습니다. 이는 2023년 독일의 6kg/day 전환 실증 사례 이후 실제 대면적 전기화학적 이산화탄소 전환 기술 실증으로는 거의 보고되지 않았던 대규모 시도로, 기술의 산업화 가능성을 입증하는 중요한 단계입니다.

• 국내 산업 경쟁력 제고 및 수입 대체 효과: 이번 사업을 통해 생산될 고부가가치 화학물질 중 특히 에탄올은 국내 수요 200천 톤 중 99% 이상을 해외 수입에 의존하고 있습니다. 따라서 이 기술을 통한 에탄올 생산은 상당 부분의 수입 대체 효과를 가져와 국내 산업의 경쟁력을 크게 높이는 데 기여할 것으로 전망됩니다.

• 정부 연구개발 사업의 성공적인 결실: 이번 기술이전 및 실증 사업은 과학기술정보통신부가 추진한 '유용물질 생산을 위한 이산화탄소(Carbon) to X 연구개발 사업'을 통해 확보된 성과입니다. 이는 정부의 선제적인 연구개발 투자가 원천기술 확보를 넘어 실제 산업 적용으로 이어지는 성공적인 모델을 제시하며, 탄소 포집 및 활용(CCU) 기술을 통한 관련 산업의 탄소중립 전환을 유도하는 중요한 계기를 마련했습니다.

• 탄소중립 기술 경쟁력 제고 기여: 이 기술의 성공적인 실증과 상용화는 국내 이산화탄소 활용 기술의 고도화를 촉진하고, 나아가 글로벌 탄소중립 기술 경쟁력 제고에 크게 이바지할 것으로 기대됩니다. 이는 한국이 탄소중립 사회로 전환하는 데 필요한 핵심 기술 역량을 강화하는 중요한 발판이 될 것입니다.

3. 배경 및 목적

이번 'CO2→고부가가치 화학물질 전환 기술' 개발 및 실증 사업은 심각해지는 지구온난화와 기후변화 위기에 대응하고, 2050 탄소중립 목표를 달성하기 위한 국가적 노력의 일환으로 추진되었습니다. 전 세계적으로 이산화탄소 배출량 감축이 시급한 과제로 부상하면서, 단순히 탄소를 포집하는 것을 넘어 이를 유용한 자원으로 활용하는 탄소 포집 및 활용(CCU) 기술의 중요성이 커지고 있습니다. 기존의 석유화학 공정은 탄소 배출량이 많아 지속 가능한 생산 방식에 대한 요구가 증대되고 있으며, 이에 따라 재생에너지와 연계하여 탄소 배출 없이 화학제품을 생산할 수 있는 혁신 기술의 필요성이 절실해졌습니다.

이러한 배경 속에서, 본 사업의 궁극적인 목적은 이산화탄소를 단순한 폐기물이 아닌 고부가가치 화학물질로 전환함으로써 탄소 배출을 저감하고 새로운 산업 가치를 창출하는 데 있습니다. 특히, 기술성숙도가 낮은 전기화학적 이산화탄소 전환 기술을 대규모 실증을 통해 사업화 단계로 발전시켜, 국내 산업의 탄소중립 대전환을 선도하고 글로벌 기술 경쟁력을 확보하는 것을 목표로 합니다. 또한, 에탄올과 같이 수입 의존도가 높은 핵심 화학물질의 국내 생산을 통해 산업 경쟁력을 강화하고 경제 안보에도 기여하고자 합니다.

4. 세부 추진 내용

본 사업은 과학기술정보통신부가 주관하는 '유용물질 생산을 위한 이산화탄소(Carbon) to X 연구개발 사업'의 일환으로 추진되었습니다. 사업의 핵심 주체는 한국과학기술연구원(KIST)과 LG화학입니다. KIST의 오형석 박사 연구팀은 정부 연구개발 지원을 통해 10kg/day급의 이산화탄소 전환 반응기 설계 및 운전 기술이라는 원천기술을 성공적으로 개발했습니다. 이 기술은 이산화탄소를 전기화학적 방식으로 에틸렌, 에탄올, 포름산 등 다양한 고부가가치 화학물질로 변환할 수 있는 핵심 역량을 포함합니다.

개발된 원천기술은 2025년 8월 13일, 11.7억 원 규모의 기술이전 계약을 통해 LG화학으로 이전되었습니다. 기술을 이전받은 LG화학 연구팀은 KIST의 기술을 기반으로, 충남 보령에 위치한 중부발전에서 세계 최대 규모인 200kg/day급의 이산화탄소-고부가가치 화학물질 전환 실증 사업에 착수했습니다. 이는 기존 KIST의 연구실 규모 기술을 산업 현장에 적용 가능한 대규모 생산 시스템으로 확장(스케일업)하는 과정으로, 실제 산업 환경에서의 기술 안정성, 효율성, 경제성을 검증하는 데 중점을 둡니다. 한국연구재단은 본 연구개발 사업의 관리 기관으로서 전반적인 진행 상황을 지원하고 있습니다.

5. 기대 효과

이번 'CO2→고부가가치 화학물질 전환 기술'의 성공적인 실증 및 상용화는 다각적인 긍정적 효과를 가져올 것으로 기대됩니다. 첫째, 환경적 측면에서 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 유용한 자원으로 재활용함으로써 탄소 배출량을 획기적으로 감축하고, 2050 탄소중립 목표 달성에 크게 기여할 것입니다. 재생에너지와 연계될 경우 탄소 배출 없는 화학제품 생산이 가능해져 지속 가능한 산업 생태계 구축에 핵심적인 역할을 할 것입니다. 둘째, 경제적 측면에서는 고부가가치 화학물질 생산을 통해 새로운 시장을 창출하고 국내 산업의 경쟁력을 강화할 것입니다. 특히, 국내 수요의 99% 이상을 해외 수입에 의존하는 에탄올(연간 199천 톤 이상)과 같은 핵심 물질의 국내 생산을 가능하게 하여 상당한 수입 대체 효과를 가져오고, 이는 국가 경제 안보에도 긍정적인 영향을 미칠 것입니다. 셋째, 기술적 측면에서는 국내 탄소 포집 및 활용(CCU) 기술의 고도화를 촉진하고, 세계 최대 규모의 실증을 통해 글로벌 시장에서 한국의 기술 선도적 위치를 확고히 할 것입니다. 이러한 성과는 국내 화학 산업뿐만 아니라 에너지 산업 전반에 걸쳐 혁신을 유도하며, 궁극적으로는 모든 국민이 탄소중립 사회의 혜택을 누릴 수 있도록 기여할 것입니다.

6. 향후 계획

과학기술정보통신부는 이번 성공적인 기술이전 및 대규모 실증 사업을 발판 삼아, 앞으로도 산·학·연(산업계, 학계, 연구기관) 협력 체계를 더욱 적극적으로 지원하고 강화해 나갈 계획입니다. 정택렬 과학기술정보통신부 공공융합연구정책관이 강조했듯이, 정부 출연연구기관의 원천기술이 민간 기업의 대규모 실증을 통해 산업화 기반을 마련하는 모범 사례를 지속적으로 창출할 것입니다. 이를 통해 이산화탄소 활용 기술의 지속적인 고도화와 상용화를 추진하여, 2050 탄소중립 실현이라는 국가적 목표 달성에 이바지할 수 있도록 후속 조치와 연계 사업을 적극적으로 모색할 예정입니다. 궁극적으로는 탄소중립 산업으로의 대전환을 선도하고, 국내 기업들이 글로벌 탄소중립 시장에서 경쟁 우위를 확보할 수 있도록 전폭적인 지원을 아끼지 않을 것입니다.