우리 삶을 위협하는 이상기후와 에너지 문제를 자연으로부터 해결하여 RE100 선두주자로 자리매김하다 <생체모방 탄소 자원화>

중앙일보

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안충기 기자

생체모방 탄소 자원화 과제 강영수 교수 [사진=Keit]

최근 전 세계에서 이상고온, 폭염, 홍수, 가뭄 등 이상기후로 인해 인류가 자연으로부터 생존의 위협을 받고 있는 현실이다. 이에 전 세계 소비자들은 온실가스를 대량으로 배출하는 기업의 사회적 책임을 묻고 글로벌 투자기관은 기업의 기후위기 대응성적을 투자에 중요한 요소로 포함시키는 등 각국의 기후위기 대응능력이 매우 중요한 현시점에서, 〈생체모방 탄소자원화〉는 자연의 선순환을 모방하고 이산화탄소를 다시 재자원화하는 친환경 기술로서 대한민국이 재생에너지 산업을 선도하는 발판이 될 것이다.

산업기술 알키미스트 프로젝트의 최종과제로 선정된 〈생체모방 탄소 자원화〉는 기후변화의 원인 물질로 간주되고 있는 이산화탄소를 태양광 에너지를 이용해 새로운 연료로 전환하여 공기 중의 이산화탄소의 농도를 줄임과 동시에 에너지 원인 연료를 생산하는 신재생 에너지기술이다.

한국에너지공과대학교 강영수 교수가 연구책임자로 최종 선정된 〈생체모방 탄소 자원화〉는 향후 5년간 총 200억 원의 정부 R&D 자금을 지원받는다. 연구단은 생명 현상과 생체 구조의 원리를 모방해 탄소를 포집·저장·전환하는 연구 방안으로 태양광에 의한 이산화탄소의 액체 연료로의 전환기술 개발에 대한 연구를 수행한다. 이것을 통해 앞으로 에너지 문제와 기후변화 문제를 동시에 해결 가능한 기술개발을 진행할 예정이다.

태양광을 이용한 이산화탄소의 액체연료 전환기술 개발

현재 위험한 수준의 지구 온난화로 인해 지구의 생태계의 훼손 가능성이 점점 높아지고 있다. 이러한 지구 환경의 변화의 핵심 원인으로 간주되고 있는 이산화탄소 농도의 급격한 상승은 지구 환경을 위협하고 있다.

이에 따라 세계 각국은 2014년 파리기후협약을 시점으로 산업화 이전의 온도에 비해 현재 상승하고 있는 지구의 평균 온도를 2℃ 이내로 유지하는 것을 달성하기 위해 온실가스 감축노력을 하고 있다. 우리나라도 2050년에는 탄소배출량이 ‘0’이 되는 탄소중립(Net-Zero)을 선언하였다.

온실가스 배출 증가에 기인한 지구온난화의 근원적인 원인은 이산화탄소와 같은 온실가스를 배출하지 않는 친환경적인 에너지 생산과 화석연료에서의 추출이 아닌 생체모방기술을 기반으로 한 화합물의 생산이 가능해져야 한다.

현재 우리나라의 탄소 배출량은 세계 13위이다. 연구단은 여러 가지 국제 규제인 탄소세, 탄소배출권 거래제, 탄소국경제도 등과 같이 국내 산업에 큰 타격을 줄 수 있는 규제들에 대항하기 위해 경제, 사회적 파급효과가 큰 원천 핵심기술인 태양광을 이용한 이산화탄소의 액체연료 전환기술 개발을 통해 새로운 시장과 산업을 창출하는 탄소중립기술을 실행하는데 노력할 것이다.

생체모방 탄소 자원화 과제 [사진=Keit]

기후변화 기술 확보로 미래 신시장 창출 연구

〈생체모방 탄소 자원화〉를 통해 태양광을 이용한 이산화탄소의 액체 연료로의 전환 기술 개발이 목적이었으나 효율적인 한계 돌파의 기술 접근과 기술 확보를 위해 태양광을 이용한 전환 기술 외에도 전기 화학적 전환기술, 열 촉매 전환기술, 이산화탄소의 포집기술도 같은 연구 사업단으로 구성해 전체 기술 개발을 위한 연구 수행 수행체계를 유지하고 있다.

기술개발 대상과제인 한계 돌파형 기술은 △연속적 다전자 전달기술 △생성물의 선택성 확보를 위한 전환 에너지 제어 기술 △이산화탄소의 활성화를 통한 전환 반응 에너지 저감 △속도향상 기술 △연속적 다전자와 동시에 연속적 다양성자들의 서로 다른 전달경로를 통한 동시 전달 기술을 개발하였다. 이를 통해 태양광에 의한 이산화탄소 액체연료로의 전환 효율 3% 이상의 기술을 확보, 기후변화 대응 기술을 보유하며 미래 신시장 창출을 위한 연구를 추진하고 있다.

3% 이상의 달성과 연속 공정 기술 개발 목표

현재까지 연구단에서는 4가지의 한계돌파형 기술 중 3가지의 기초 기반 기술을 80% 이상 확보하여 연구를 진행하고 있다. 다전자 및 다양성자들의 연속적 동시 전달을 서로 다른 경로로 동시 전달하는 기술 개발은 약 50% 정도가 진행 중이다.

현재 태양광 에너지를 이용한 광전환효율(Solar to fuel) 약 2% 정도 확보하고 있다. 이러한 한계돌파형 기술들이 완성된다면 충분히 3% 이상의 목표 달성과 함께 연속공정 기술 개발을 통해 대용량화가 가능한 기술 확보가 가능할 것이다. 이를 통해 현재 이슈가 되고 있는 지구 온난화로 인한 이상기후를 해결하고 이를 통한 사업화로 미래의 신시장 창출이 가능할 것으로 기대하고 있다.

“우리가 그리는 미래사회상은?”이라는 질문에 강영수 교수는 “현재 전 인류가 50년 이내에 해결해야 할 5가지 큰 이슈들은 에너지문제, 환경문제, 인구문제, 물문제, 식량문제입니다. 이 중 에너지문제와 지구 환경문제인 기후변화 문제를 시급하게 해결해야 합니다. 이를 해결하기 위해서는 하나의 접근방법 중에 이산화탄소의 포집 및 전환기술의 중요성은 이미 알려져 있습니다.”라며 “우리 인류가 더 이상 자연을 훼손하지 않으면서도 인류가 당면한 문제들을 해결할 수 있도록 5년간 생체모방 탄소자원화 기술을 개발 및 상용화하여 대한민국 산업이 재생에너지 분야에서 대체불가의 국가로 거듭나도록 사회와 인류에 기여하는 것입니다.”고 말했다.

안충기 기자 newnew9@joongang.co.kr