[박람회]탄소 잡는 기술이 여기 다 있었네? 2019 대한민국 기후기술대전

탄소 잡는 기술이  여기 다 있었네? 2019 대한민국 기후기술대전

 

15기 김성렬 15기 김민서 15기 김혜림 15기 나혜인

 

 

 지난 7월 24일부터 3일간 서울 양재 aT 센터에서 과학기술정보통신부가 주최한 「2019 대한민국 기후 기술대전」이 개최되었다. 기후 기술 대전은 국내 산업계, 학계, 연구계의 기후 기술 연구 성과를 국내, 외 관계자들과 공유하기 위해 마련되었으며 기후 기술이 실생활에 적용된 모습을 구현하고 국민들이 직접 체험할 수 있도록 기후변화 대응에 있어 기술 혁신이 필수라는데 전 국민의 공감대를 넓히고자 하였다.

 

 기후 기술이란 온실가스 배출을 줄이고(탄소 저감), 발생한 온실가스를 재활용(탄소 자원화) 하며, 기후변화로 인한 국민 생활 및 산업·경제 보호를 지원(기후변화 적응) 하는 기술을 말한다.

 

 본 기사에서는 이번 기후 기술 대전에서 선보인 여러 탄소 저감기술들 중 인상 깊었던 기술들을 소개하고자 한다.

 

<한국에너지기술연구원> 온실가스의 주범을 잡는 놀라운 액체 ‘KIERSOL’ 

 

[사진 1. KIERSOL]

출처 : 본인

 세계적으로 큰 이슈로 자리 잡고 있는 지구 온난화를 해결하기 위해서 각국에서는 ‘CCS(Carbon Capture & Storage ; 이산화탄소 포집 기술)’ 기술을 개발하고 있다. 이 CCS 기술은 여러 산업 현장에서 발생하는 이산화탄소를 포집해서 지하에 저장하는 친환경 기술이다. 한국에너지기술연구원이 선보인 ‘KIERSOL’ 역시 이러한 기술의 한 부분이다.

[그림 1. KIERSOL을 이용한 CCS 과정]

출처 : YTN 사이언스

 KIERSOL은 이산화탄소를 포집하는 데 사용되는 액체로서 이산화탄소가 대기로 배출되기 전에 포집 공정에 연결하여 사용되는 흡수제이다. 연소 배기가스 중 이산화탄소만을 흡수시키고 열을 받아 흡수제와 이산화탄소를 분리시킨다. 이때, 이산화탄소가 떨어져 나간 액체는 재생이 가능한 상태로 돌아와 다시 이러한 움직임을 반복하고, 떨어져 나간 이산화탄소는 액체 이산화탄소로 압축하여 지하에 저장시킨다.

 

 한국에너지기술연구원이 개발한 KIERSOL의 핵심기술은 연속으로 이산화탄소 포집 공정 운전 시 필요한 재생에너지가 세계 최고 수준으로 낮고, 유입기체 중 부성분(SO2, NO, O2)에 의한 부반응 정도가 낮아 이산화탄소 흡수 속도가 높은 것이다. 이를 통해 공정비용 절감 효과뿐 아니라 공정 효율을 정상상태로 유지할 수 있다. 또한 외국의 경우 CCS 기술을 10% 내 이산화탄소 발생지역에 한정 사용하고 있는 데에 반해 KIERSOL은 30% 이하의 이산화탄소가 발생하는 산업 전반에 적용할 수 있다. 더불어 국내 발전소 및 산업체에 적용했을 때 1년에 500만 톤의 이산화탄소 저감 효과를 기대할 수 있다.

 

 우리나라 CCS 기술의 강력한 신호탄이 된 KIERSOL 개발을 통해 더욱더 성장하여 앞으로의 기후 기술을 선도하는 한국의 모습을 기대해본다.

 

 

<한국지질자원연구원> 폐지를 모으면 돈이 된다고? 

 

 한국지질자원연구원 부스에서는 폐지를 수집해 오면 현금으로 바꾸어 지급해줘 국민들이 직접 이산화탄소 절감에 동참시킬 수 있는 ‘카본 머니 시스템’을 소개했다.

[사진 2. 한국지질자원연구원 부스에 설치된 ‘카본 머니 시스템’]

출처 : 본인

 이 시스템은 폐지를 모아 폐지 수거장치로 반입 시 절감되는 CO2의 양만큼 금액으로 환산해 현금으로 지급해준다. 수거함을 통해 모인 폐지는 전처리 공정을 거쳐 '친환경 In-situ PCC 기술(제지의 기계적 물성 및 품질을 향상하는 기술로, 폐지의 백색도를 높여준다.)’을 통해 친환경 고급 인쇄용지로 재탄생하게 된다.

 

 카본 머니 시스템은 국내 최초로 시행되는 기후변화 대응 탄소 감축 액션플랜으로, 전 세계적으로 재활용률이 낮은 폐지를 효과적으로 재활용할 수 있다. 폐지 1톤을 재활용할 경우 938kg의 CO2 절감과 물 42L, 나무 24그루의 보존 효과가 발생한다. 더불어 제지산업에서 발생하는 온실가스 주범인 이산화탄소를 사용하기 때문에 탄소 자원화를 실행한다는 점에서 기후 기술의 역할을 똑똑히 해내고 있다.

 

 한편 한국지질자원연구원은 오는 2022년까지 탄소 광물 화 실증 단지가 유치되는 삼척그린파워 발전소와 연계해 카본 머니 시스템을 설치·운영하고 이후 강원도 춘천시 공공기관과 대학 등을 대상으로 단계별로 확대해 나갈 계획이라고 밝혔다.

 

 

<울산과학기술원(UNIST)> 이산화탄소 저감은 물론 수소와 전기생산까지! 일석삼조 Metal-CO2 기술 

 

  UNIST는 이산화탄소를 이용한 Metal-CO2 기술을 선보였다. Metal-CO2 기술이란 전기화학반응을 이용하여 이산화탄소를 통해 수소를 만들어내는 기술이다.

[그림 2. 금속-이산화탄소 시스템]

출처 : 유니스트 에너지화학공학부 guns-lab

 Metal-CO2 기술은 CO2가 물에 녹으면 쉽게 다른 물질로 전환될 수 있는 점을 착안하여 개발되었다. CO2가 H2O(l)에 녹아 산성이 되어 전자가 이동하면서 전기가 생성된다. H2O(l)에 녹은 CO2는 HCO3-(탄산 수소이온)으로 나눠져 금속 전극으로부터 온 전자와 H+(수소이온)이 만나 수소 기체가 발생한다. H+이 H2가 되어 사라지므로 CO2는 또 다른 H+을 얻기 위해 스스로 녹아서 HCO3-과 H+을 만들어낸다.

 

 이 기술은 CO2 저감은 물론 CO2를 이용해 수소와 전기까지 생산할 수 있어 일석삼조의 효과를 지니고 있다. 또한 전기 생산 과정에서 CO2는 부산물(Me + HCO3-)의 형태로 57%의 높은 전환율을 보여 이산화탄소 저감에 탁월하다. 이때, 저렴한 금속 전극과 분리 막을 사용한다면 보다 더 경제적인 기술이 될 수 있으며, 안정성도 높아 상용화도 가능할 것으로 보인다.

 

<(주)유기산업> 땅 속의 숨은 탄소 클리너, 바이오차

 

  바이오차란 바이오매스를 산소가 없는 상태에서 고온의 열로 분해하여 만든 숯을 말한다. 기존에 목재를 주로 사용하던 바이오차와는 달리 ‘유기산업’은 왕겨(쌀 껍질)를 소재로 자체 개발한 바이오차를 선보였다. 왕겨는 쌀을 도정할 때 많이 생겨나는 부산물로 그동안 많이 버려져왔다. 그러나 이제는 바이오차의 재료로서 재활용되고 있다.

[사진 3. (주)유기산업 부스의 바이오차]

출처 : 본인

 (주)유기산업이 개발한 왕겨바이오차는 다양한 용도로 활용되고 있다. 특히 농가에 보급되는 왕겨숯은 작물의 생산성을 높이는 데 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 이외에도 건축 단열재, 철강 보온재로 쓰이고 있다.

 

 왕겨로 만든 바이오차의 효능은 최근 여러 연구들을 통해 입증되고 있다. 대표적으로 △기후변화 대응 △수질 정화 △토양 개선 △흡착 기능 등이 있다. 그중에서 왕겨바이오차의 기후변화 대응 역할은 주목할 만하다.

[그림 3. 바이오차의 탄소저감 원리] 

출처 : cheric

 왕겨가 숯이 되는 과정에서 미세한 구멍이 여러 개가 생겨나는데, 그 구멍을 통해 여러 물질들이 흡착된다. 이를 통해 땅속에서 낙엽과 같이 식물에서 유래된 부산물에서 탄소를 저장하는 효과를 볼 수 있다. 왕겨를 포함한 바이오매스로 만든 숯은 탄소 저장효과가 수백에서 수천 년 동안 지속된다고 한다.

 

 이외에도 왕겨 바이오차는 토양의 질을 개선해 식물이 자라는 데 도움을 주는 것은 물론, 이산화탄소보다 온실효과를 더 많이 일으키는 아산화질소(NO2)를 감소시키는 역할도 있다는 연구결과가 나오고 있어 기후변화 대응에 또 다른 주역이 될 것으로 보인다.

 

 

 이번 기후 기술 대전을 통해 많은 기업들의 기후 기술에 대한 높은 관심도와 그 기술 개발 현황을 알 수 있었다. 여전히 세계적인 문제로 거론되는 지구온난화의 속도를 늦추려면 앞으로도 이러한 탄소 저감기술이 필요하다. 앞으로 기후변화에 적극적으로 대응하기 위한 다양한 정책적, 기술적 활용을 통해 친환경 에너지 사회로 도약하는데 큰 도움이 되기를 기대해본다.

 

[사진 4. 대학생신재생에너지기자단 방명록]

 

참고문헌

1. 과학기술정보통신부, 2019 대한민국 기후기술대전 개막, 2019.07.24

2. 노성열, 기후변화 대응 ‘2019 대한민국 기후기술대전’ 개최, 문화일보, 2019.07.24 (http://www.munhwa.com/news/view.html?no=20190724MW142217134368)

3. [동영상] 이산화탄소 포집 기술, YTN 사이언스 (https://www.youtube.com/watch?v=a2PD1pXFQdw&feature=share)

4. ‘바이오차’ 조각이 탄소배출 줄여, 사이언스타임스, 2018.12.28

5. 열화학 플랫폼 : 바이오차 연구동향, cheric https://www.cheric.org/PDF/NICE/NI32/NI32-3-0378.pdf

6. (주)유기산업 홈페이지 http://yougiind.com  

7. 뉴스웍스 http://www.newsworks.co.kr

8. 김창민 외, Efficient CO₂utilization via a hybrid Na-CO₂system based on CO₂dissolution, 2018 

9. 김창민 외, Highly Efficient CO2Utilization via Aqueous Zinc– or Aluminum–CO2 Systems for Hydrogen Gas Evolution and Electricity Production, 2019

10. 김창수, 이산화탄소 이용해 전기, 수소 만든다, 투데이 에너지, 2019.06.05 (http://www.todayenergy.kr/news/articleView.html?idxno=214301)