VOL.259 SUMMER 2021

#신박한 사물

꿈의 탄소ZERO화 CCU 기술로 구현하다

 

올해는 파리협정이 본격적으로 적용되는 해이다.
파리협정의 초기 목표는 온도 상승 폭을 산업화 이전보다 2℃ 이상 올리지 않는 것이었다.
그러나 참여국들이 스스로 목표치를 높여 온도 상승 폭을 1.5℃ 이하로 제한하는 데 합의했다.
이 ‘1.5’라는 작은 수치가 갖는 힘은 매우 크다.
식량 생산이 줄어드는 속도가 50% 늦어지며, 물 부족으로 고통받는 인구도 50% 줄어든다.
그러니 생태계를 지키고 수천만 명의 빈곤 인구를 위기에 몰아넣지 않기 위해서라도
이 작은 수치는 지켜져야 한다.
서상우(칼럼니스트)

이산화탄소, 포집·저장에서
포집·재활용으로

2018년 인천 송도에서 열렸던 IPCC(기후변화에관한 정부간협의체) 제48차 총회에서 채택한 ‘지구온난화 1.5℃ 특별보고서’에는 1.5℃ 목표를 이루기 위해 2030년까지 감축해야 할 이산화탄소 양이 구체적으로 제시되어 있다. 2010년 대비 45%를, 나아가 2050년까지 순 제로(Net-zero) 배출을 달성해야 한다.
지구상에서 이산화탄소를 100% 제거한다는 이 약속이 가능할까? 기술이 아무리 발전해도 모든 탄소를 제거하는 기술은 아직까지는 없다. 인류가 영위하는 한 이산화탄소 배출이 필수불가결하다면, 이를 활용하는 방법을 찾는 게 보다 현실적안 대안이 될 것이다.
현재 많은 화학기업을 중심으로 이산화탄소를 단순히 버려지는 물질이 아닌 유용한 자원으로 재활용하는 기술이 매우 빠르게 진척되고 있다. 초기에는 ‘CCS(Carbon Capture and Storage)’라 불리는 탄소를 포집·저장하여 연료로 전환하는 기술이 기대를 모았다.
그런데 어디에 저장할 것인가가 쟁점으로 떠오르며 탄소를 ‘저장’이 아닌 ‘재활용’의 관점으로 다시 바라본 ‘CCU(Carbon Capture and Utilization)’ 기술이 새로운 희망으로 대두되고 있다.

화학기업을 중심으로
빠르게 진화하는 CCU

CCU는 환경 문제 해결과 더불어 새로운 수익원을 창출할 수 있다는 점에서 많은 기업들에게는 매력적인 연구주제이다. 물론 다양한 기술 역량이 요구된다. 특히 촉매화학, 광화학, 바이오 등 화학적 역량이 크게 필요하여 선진 화학기업들이 기존 역량을 바탕으로 적극적으로 나서고 있다.
세계 최대 화학기업 BASF는 광촉매 과정을 통해 태양에너지로 이산화탄소를 물과 반응시켜 메탄올을 생산하는 ‘Solar2Fuel’ 프로젝트를 추진하고 있다. 독일연방교육연구부(BMBF)로부터 2년간 1백만 유로 이상을 지원받게 될 이 프로젝트에는 BASF를 중심으로 독일 3위의 전력 기업 EnBW(Energie Baden-Wurttemberg AG)사, 하이델베르그대학(Heidelberg Univ.) 및 카를스루에 공대(KIT)가 참여하고 있다. BASF는 나노테크놀로지, 촉매기술, 소재기술을 바탕으로 발전 및 석유화학 플랜트에서 배출되는 이산화탄소를 재활용해 재생에너지로 전환하는 공정을 개발하고 있으며, EnBW는 발전소배가스에서부터 생산된 메탄올의 사용 과정까지 가치사슬의 전 과정에 걸쳐 에너지, 이산화탄소 배출, 비용의 투입과 산출에 대한 분석을 담당하고 있다.
국내에서는 한국화학연구원에서 이산화탄소를 기초화학 원료인 나프타로 직접 전환하는 고성능 촉매 기술을 개발했다는 소식이 있다. 나프타는 원유 정제과정에서 얻어지는데 석유화학 기초원료나 휘발유의 원료로 사용되어 옷, 스마트폰, 자동차, 플라스틱 등을 만드는 필수 원료이다. 우리나라는 연간 약 5,500만 톤의 나프타를 소비하는데, 이때 배출되는 온실가스가 약 6,100만 톤으로 이 기술이 상용화되면 연간 453만 톤의 이산화탄소를 저감하는 효과를 볼 수 있다고 한다.
이 외에도 지멘스에너지, 아우디, 토요타, 닛산, 혼다는 물을 전기분해한 H2와 CO2를 촉매반응으로 합성해 액체 탄화수소 연료를 만들고 있다. 이 기업들의 연구가 상용화된다면 미세먼지를 방출하지 않는 무공해 차량을 도로 위에서 만날 수 있게 된다.
현재 CCU 기술은 화학제품의 원료로 사용하는 방식이 가장 상용화에 근접해 있으며, 이산화탄소 저감 효과 측면에서는 연료 분야의 파급력이 클 것으로 기대된다. 이산화탄소 문제 해결과 성장, 그 어느 것 하나 포기할 수 없는 상황에서 녹색성장은 전 세계의 화두가 아닐 수 없다. 각국마다 범정부 차원에서 아낌없는 지원 하에 많은 기업들이 기술 개발에 참여하고 있지만, 상업화되기 위해서는 혁신적인 촉매 개발 등 수반되어야 할 기술 개발이 한두 가지가 아니다.
그러나 점차 이산화탄소 문제를 해결하는 방안이 진화하고 있으며, 진화의 방향은 보다 효과적이고 안전하며 동시에 새로운 가치를 창출하는 길이 될 것이다.

인류가 영위하는 한
이산화탄소
배출은 필수불가결하다.
그러니 이산화탄소를 활용하는
방법을 찾는 게 보다 현실적인
대안이 될 것이다.
현재 많은 화학기업을 중심으로
이산화탄소를 버려지는 물질이
아닌 유용한
자원으로 재활용하여
환경 문제 해결과 더불어
새로운 수익원을 창출하려는
노력이 이어지고 있다.

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