이산화탄소 먹는 하마, KIERSOL을 소개합니다.

이산화탄소 먹는 하마, KIERSOL을 소개합니다.

더워도 너무 덥다.

 지구온난화로 인한 기후변화는 다양한 메커니즘을 통해 인류의 건강과 생명에 치명적인 영향을 미치고 있다. 지난 2003년 여름 유럽에서는 사상최악의 불볕더위로 2만여명이 목숨을 잃었고, 바로 올해인 2016년은 최근 20년 동안 가장 더운 여름으로 손꼽혔다. 전국의 폭염주의보가 40여일간 지속되어 온열환자가 2천명을 넘어서는 지경에 이르렀다.

지구 온난화의 끝은?

 이에 대해 독일의 기후변화 연구 기관인 포츠담 연구소에서는 ‘온난화 재앙 시간표’를 발표하였다. 이 보고서에 따르면, 지구의 평균기온이 1℃만 상승해도 생태계는 위협을 받으며, 2℃ 상승하면 일부 생물종은 멸종하게 된다. 만약 3℃ 상승할 경우 지구에 사는 생명체 대부분은 심각한 생존위기에 처하게 된다고 한다. 지금 지구의 기온은 산업혁명시기인 1750년에 비해 약 0.7℃ 높아진 상태이며 지금과 같은 상승 추세를 유지할 경우, 2070년 이후에는 지구의 기온이 3℃ 이상 증가할 것이라고 예측할 수 있다.

온난화 재앙 시간표

 

(출처: 포츠담 연구소)

 

 

애물단지 이산화탄소, 잡아둘 수 있다.

 지구 온난화의 주범은 온실가스이며, 이 온실가스의 농도가 짙어질수록 지구는 더 많은 열을 흡수하게 된다. 지구 온난화에 기여하는 온실가스의 기여도와 농도변화를 다음과 같이 살펴보면, 그 중에서도 이산화탄소의 비중이 크며 지구에 잔류하는 기간도 최대 200년으로 긴 것을 알 수 있다. 때문에 당장 온실가스의 배출을 멈춘다 해도 이미 대기 중에 존재하는 온실가스 때문에 지구의 기온은 계속 상승할 것이다.

대기 중 온실가스의 잔류 비중과 기간

 

 

 

(출처: 오스트레일리아 우라늄과 핵 정보 센터(UIC), 2003년)

 물론 이산화탄소 배출 감축을 위한 여러가지 노력들이 있었다. 파리협정을 통해 전 세계가 기후변화의 심각성에 동의하고 각 국가별로 온실가스 감축 목표를 설정하고 친환경 도시, 신재생에너지 그리고 마이크로그리드 등 여러 정책이 시행되었지만 아직 큰 효과를 보지는 못하였다.

 그래서 나온 개념이 바로 이산화 탄소를 잡는 CCS(Carbone dioxide Capture and Sequestration)이다. 이는 이산화탄소를 대량발생원으로부터 포집 후 압축, 수송 과정을 거쳐 육상 또는 해양지중에 안전하게 저장하거나 유용물질로 전환하는 기술이다. 이 기술을 이용하여 대표적인 온실가스인 이산화탄소가 대량으로 발생하는 발전소, 제철소 등으로부터 이산화탄소를 효과적으로 흡수, 저장 한다면, 포집공정을 설치하는 것만으로 단기간에 대량의 온실가스를 감축할 수 있는 것이다.

 CCS기술은 이산화탄소를 포집압축, 수송, 저장하는 3 단계로 이루어져 있는데, 포집 부분에 가장 많은 비용이 소모되어 기술개발이 집중되고 있다. 단기간에 상용화가 가능한 포집 기술은 액상 포집 기술이다. 비교적 적은 에너지를 들여 재생할수록, 즉 효율이 높을수록 좋은 흡수제라 할 수 있겠다.

그래서 등장한 KIERSOL

KEIRSOL 관련기사 및 실제사진

 

 

(출처: http://blog.naver.com/su_mi/220557816178)

 KIERSOL은 순수 국내기술로 만든 이산화탄소 포집 기술 이라는 것에 의의가 크다. 이전에 국산 공정 설계 패키지가 없어 외국 업체에 라이선스 비용을 지불 해 오던 국내 업체들도 외산보다 뛰어난 국산 이산화탄소 포집 공정 기술로 설비를 구축할 수 있게 되었다. 통상적으로 해외에서 화학공정 라이선스를 구매하면 로열티 20억원 내외가 소요됨을 고려할 때, 2020년까지 이산화탄소 포집 설비를 5기만 건설한다고 가정해도 대략 100억원의 수입대체 효과를 볼 수 있다.

 기존의 액상 흡수제는 알카놀아민이라는 물질을 이용하여 카바메이트 결합 후 재생반응을 거칠 때 매우 높은 열에너지를 주입해야 한다. 그러나 KIERSOL 공정은 반응촉진제가 이산화탄소와 먼저 반응하여 벌크 상에 존재하는 탄산칼륨으로 전달하는 시스템이기에 반응속도도 빠르고 재생에 소요되는 에너지가 매우 낮아 고효율 저비용으로 KIERSOL공정은 이산화탄소 흡수제로서 세계 선두 자리를 차지하였다.

KIERSOL의 이산화탄소 포집공정은 이산화탄소가 굴뚝으로 빠져나가기 전 액체 흡수제를 통과하게 해 혼합 기체 중 이산화탄소만 선택적으로 흡수한 뒤 다시 열을 가해 액체 흡수제는 재생하고, 분리한 이산화탄소는 저장, 사용하게 되는 것이다. (한국에너지기술연구원의 KIERSOL 공정 동영상 : https://youtu.be/85APxSG3vTI )

 

이렇게 포집된 이산화탄소는 어디로?

 첫 번째 방법은 안정된 지반에 격리저장 하는 것이다. 실제 이산화탄소를 저장할 장소를 찾던 중 2012년 울릉도 분지 주변 해역에서 이산화탄소 50억톤가량을 영구적으로 격리저장 가능한 대륙붕을 발견하였다. 이는 2030년에 CCS기술을 통해 달성하고자 하는 연간 감축 목표량인 3,200만 톤 보다 월등히 높은 수치이다.

이산화탄소 포집 및 저장기술(CCS)의 적용 모식도

 

(출처: GCCS2014)

 현재 이러한 방식으로 15건의 대규모 프로젝트가 가동단계에 있고 그 규모는 연간 최대 2800만 톤의 이산화탄소를 포집 할 정도라고 한다.

대규모 CCS프로젝트의 이산화탄소 포집용량

 

(출처: GCCS2014)

그 외에는 이산화탄소는 미세조류나 식물재배, 의약품 원료, 폐콘크리트에 반응시켜 골재 생산, 원유 산출을 위한 가스 압력으로 활용, 쳥량음료, 드라이이아스, 용접, 냉매 등 다양한 용도로 쓰이고 있다.

 

KIERSOL, 국내 중소기업 기반에 기술이전

  연구책임자인 윤여일 박사는 “지구 온난화 방지를 이산화탄소 포집기술이 세계적으로 대두되는 상황에서 일본의 미츠비시 중공업사보다 우수한 국산 이산화탄소 흡수제인 KIERSOL의 상용화 추진은 그 의미가 크다” 라고 언급하고 “화석연료를 에너지원으로 사용하는 산업 시설에 우선 적용하여 이산화탄소 감축 효과를 증명할 예정이며, 정부가 갖고 있는 온실가스 의무감축 목표를 달성하는 것은 물론 녹색기술을 통해 제 2의 산업혁명이 일어나는 큰 역할을 할 것이다.”라고 밝혔다. 이와 더불어 현대기아차는 이산화탄소 포집과 자원화 기술을 검증하기 위한 실증 플랜트를 남양연구소에 구축하고, 2015년 세계 최초로 자동차 제조 플랜트의 친환경 운영에 적용하였다.

이번 기사에서 다루었던 기술은 한국에너지기술연구원이 지난 5년간 출연금 주요 사업으로 추진한 결과물로 10MW급 이하 중소규모 상용 이산화탄소 배출 시설에 적용된다. 특히, 이산화탄소 포집 소재 개발에 그치지 않고 독자적으로 기본설계, 상세설계, 엔지니어링 데이터 및 장비 리스트 등 제반 공정 설계 패키지 기술까지 구축해 기업이 바로 사업장에 적용 가능한 수준까지 연구를 수행했다는 점이 눈에 띈다. 기업이 필요로 하는 기술 전부를 원스탑으로 제공한 것이다.