KAIST 고동연 교수팀, 2026 탄소 제거 챌린지 결선 진출

배터리 전극 ‘건식 공정’ 적용해 효율 ↑

용매 없는 친환경 직접공기포집 구현

미시간대·러트거스대 등과 글로벌 톱4

생명화학공학과 고동연 교수 연구팀이 기념촬영을 하고 있다.ⓒKAIST

한국과학기술원(KAIST) 연구진이 고효율 직접공기포집(DAC) 기술로 세계 최고 권위의 탄소 제거 대회에서 최종 선정되는 성과를 거뒀다. 이번 기술은 높은 비용과 낮은 효율이라는 한계를 넘어, 탄소 제거 기술의 상용화 가능성을 크게 앞당길 것으로 기대된다.

KAIST는 생명화학공학과 고동연 교수 연구팀이 개발한 DAC 기술이 탄소 제거 기술 확산을 지원하는 글로벌 비영리 단체 오픈에어(OpenAir)가 주최하는 2026 탄소 제거 챌린지에서 전 세계 상위 4개팀에 선정됐다고 24일 밝혔다.

대회는 차세대 탄소 제거 기술의 실용성과 확장성을 평가하는 세계적인 경연으로, 단순한 연구 성과를 넘어 실제 공정에 적용 가능한지와 대규모 확산 가능성을 중점적으로 평가한다.

올해는 전 세계 30여개 대학에서 40여개 팀이 참가했으며 이 중 KAIST, 미시간대학교, 러트거스대학교, 코넬-프린스턴-컬럼비아 연합팀 등 4개팀만이 최종 선정됐다.

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

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전기차 배터리 제조 방식에서 해답을 찾았다.

연구팀은 배터리 전극 제조에 사용되는 건식 공정(Dry process)을 DAC 기술에 적용했다.

즉, 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 97 wt%까지 끌어올리며, 기존보다 훨씬 많은 이산화탄소를 포집할 수 있는 구조를 구현했다.

이는 스펀지를 더 촘촘하게 만들어 더 많은 물을 흡수하게 하는 것과 같은 원리다. 전기차 배터리의 효율을 높이는 기술이 지구를 청소하는 기술로 변신한 셈이다.

포집된 탄소를 다시 분리해내는 재생 과정에서도 개선했다. 연구팀은 전기 저항 가열 방식을 도입, 전기를 흘려 내부에서 즉시 열을 발생시키는 구조를 구현했다.

이는 내부에서 빠르게 열을 만드는 방식이다. 이로 인해 단 1분 만에 이산화탄소를 빠르게 방출하고 재사용이 가능해졌으며 전기차 냉각 시스템을 접목해 열을 식히는 시간까지 약 60% 단축했다. 그 결과 전체 공정 속도와 생산성이 크게 향상됐다.

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 밝혔다.

연구팀은 내달 20일 미국 뉴욕에서 열리는 글로벌 컨퍼런스 2026 카본 언바운드에 초청돼 수상을 진행하고 전 세계 전문가·투자자들을 대상으로 기술을 소개할 예정이다.

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