▲ 무용매 건식 공정을 통한 필름형 흡착제 제작 과정(그림=KAIST)  © 특허뉴스

공기 중 이산화탄소를 직접 포집해 제거하는 ‘지구 청소 기술’이 배터리 기술과 결합하며 상용화에 한 발 더 다가섰다. 기존 한계로 지적돼 온 낮은 효율과 높은 비용을 동시에 개선한 차세대 탄소 제거 기술이 국제 무대에서 경쟁력을 인정받았다.

KAIST는 생명화학공학과 고동연 교수 연구팀이 개발한 직접공기포집(DAC) 기술이 글로벌 비영리단체 OpenAir가 주최한 ‘2026 탄소 제거 챌린지(Carbon Removal Challenge)’에서 전 세계 상위 4개 팀에 선정됐다고 24일 밝혔다.

이번 대회는 차세대 탄소 제거 기술의 실용성과 확장성을 중심으로 평가하는 글로벌 경연으로, 전 세계 30여 개 대학 40여 개 팀이 참여했다. 최종 선정된 팀은 KAIST를 비롯해 University of Michigan, Rutgers University, 코넬·프린스턴·컬럼비아 연합팀 등 단 4곳이다.

직접공기포집(DAC)은 대기 중 이산화탄소를 직접 제거할 수 있는 핵심 기술로 주목받아 왔지만, 흡착 효율이 낮고 비용이 높아 상용화에 어려움을 겪어왔다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전기차 배터리 제조 방식에서 해법을 도출했다.

핵심은 ‘건식 공정(Dry Process)’이다. 액체 용매를 사용하지 않고 분말 형태의 소재를 압착해 전극을 만드는 배터리 기술을 그대로 적용해, 탄소 흡착 물질을 고밀도로 구현했다. 이를 통해 흡착 소재 함량을 최대 97wt%까지 끌어올리며, 동일 면적에서 훨씬 많은 이산화탄소를 포집할 수 있는 구조를 완성했다.

또한 포집된 탄소를 분리하는 재생 과정에서도 획기적인 개선이 이뤄졌다. 연구팀은 전기를 흘려 내부에서 직접 열을 발생시키는 ‘줄 가열(Joule heating)’ 방식을 도입해, 단 1분 만에 이산화탄소를 빠르게 방출하고 재사용이 가능하도록 했다. 여기에 전기차 냉각 시스템을 접목해 열을 식히는 시간도 약 60% 단축하면서 전체 공정 효율을 크게 끌어올렸다.

이 기술은 배터리 효율을 높이기 위해 개발된 공정이 탄소 제거 기술로 확장된 사례로, 에너지·환경 기술 간 융합 가능성을 보여주는 대표적 성과로 평가된다.

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

연구팀은 오는 5월 20일 미국 뉴욕에서 열리는 Carbon Unbound 2026에 초청돼 기술을 발표하고, 글로벌 전문가 및 투자자들과 협력 방안을 논의할 예정이다.

이번 연구는 박인준 박사과정생이 주도했으며, 다수의 연구진이 참여해 진행됐다. 업계에서는 이번 기술이 탄소중립 시대의 핵심 인프라로 자리잡을 수 있을지 주목하고 있다.