[ENTECH 후기] 기후기술 심포지엄, 기후변화에 대응할 기술을 논의하다

[ENTECH 후기] 기후기술 심포지엄, 기후변화에 대응할 기술을 논의하다

대학생신재생에너지기자단 25기 노정연

 

[BEXCO에서 열린 기후기술 심포지엄]

[자료 1. 2024 기후기술 심포지엄(Climate Technology Symposium) 포스터와 현장 사진 ]

출처: 기후기술 심포지엄 사전등록 홈페이지,  ©25기 노정연

대한민국 친환경, 탄소중립 정책을 선도하는 2024 국제환경에너지산업전이 9월 4일부터 9월 6일까지 3일간 부산 BEXCO에서 개최됐다. 기후변화에 대응하기 위한 움직임이 확대된만큼, 해당 기간 동안 친환경, 탄소중립 관련 여러 세미나, 컨퍼런스를 통해 지식 공유의 장이 활발하게 펼쳐졌다. 그 가운데 9월 5일 부산 BEXCO 컨벤션홀 205호에서는 ‘글로벌 기후변화에 대응하고 무탄소에너지 시대를 주도할 핵심기술(수소, CCU) 혁신과 경쟁력 강화방안’을 주제로 기후기술 심포지엄(Climate Technology Symposium)이 개최됐다.

[자료 2. 기후기술 심포지엄 세부일정]

출처: 임팩트온

해당 기후기술 심포지엄에서는 14시부터 16시까지 총 4가지 세션이 진행됐다. 탄소중립 달성의 핵심인 차세대에너지 기술에 대한 국내외 기술개발 현황과 향후 전망 및 도전과제를 논의하는 것이 본 심포지엄의 취지였다. 본 기사에서는 ‘AEM 수전해 기술개발 동향 및 향후 방향’, ‘CCU 기술 주요 동향 및 현황’ 세션에서 다룬 기술 및 전망을 간략히 다뤄보고자 한다.

 

 [AEM 수전해 기술개발 동향 및 향후방향]

[자료 3. ‘AEM 수전해 기술개발 동향 및 향후방향’ 현장 사진]

출처: ©25기 노정연

해당 세션은 덴마크 공과대학교(DTU)의 Jens Oluf Jensen 교수가 ‘음이온 교환막(AEM) 수전해 장치 개발 현황과 전망’이라는 주제로 진행했다.수소 경제로의 전환을 위해 물을 전기분해해 수소를 생산하는 수전해 기술이 주목받고 있다. 특히, 이 기술은 이산화탄소를 전혀 배출하지 않는다는 점에서 더욱 큰 관심을 끌고 있다. 수전해 기술은 전해질과 이동하는 이온의 종류에 따라 크게 네 가지로 분류된다.

본 세션에서는 4가지 수전해 기술 중 음이온 교환막(AEM) 수전해 기술을 중심으로 논의가 이루어졌다. AEM 수전해는 음이온 교환막을 전해질로 사용하는 방식으로, 알칼라인 수전해(AEC)와 고분자전해질막 수전해(PEM)의 장점을 결합한 기술이다. 이번 발표에서는 AEC와 PEM과 비교해 AEM의 주요 장점들이 소개됐다.

[자료 4. 4가지로 분류 가능한 수전해 기술]

출처: SK E&S

AEM은 다른 수전해 기술에 비해 여러 장점을 가지고 있지만, 성능 부분에서는 아직 한계를 보이고 있다. 전도도는 충분히 입증됐으나, 내구성에 대한 확실한 입증이 부족하다는 점이 이번 세션에서 언급됐다. 더불어 AEM의 성능을 향상시키기 위해 새로운 재료 개발이 필요하다고 강조했다. 특히, AEM 전극에 사용되는 니켈은 기존의 Nickel sheet 형태에서 Nickel foam 형태로 변화하고 있다는 점이 언급됐다.

또한 DTU는 지지 전해질을 갖춘 진정한 AEM 기술의 발전은 새로운 멤브레인 기술과 초순수 기술에 달려있다고 밝혔다. 아울러 AEM 기술은 현재 시장 점유율이 매우 낮은 도입 초기 단계에 있으며, 스케일 업은 아직 보류 중인 상태라고 설명했다. 그러나 장기적으로 더 저렴한 수소 공급을 위해 AEM 기술이 필수적이라는 점도 강조됐다.

[CCU 기술 주요 동향 및 현황]

[자료 5. 세션을 진행 중인 와세다대학교의 야스시 세키네 교수]

출처: ©25기 노정연

해당 세션은 일본 와세다대학교의 Yasushi Sekine 교수가 ‘기후변화 완화를 위한 CCU 기술’을 주제로 진행했다. CCU는 ‘Carbon Capture Utilization’의 약자로, 이산화탄소를 포집해 활용하는 탄소 순환 기술을 의미한다. 이 기술을 통해 포집된 이산화탄소는 유용한 탄소 기반 원료로 전환돼 경제적 가치가 있는 제품으로 재활용되며, 전환 방식에 따라 크게 화학적 전환, 생물학적 전환, 그리고 광물화 방식으로 나뉜다. CCU 기술은 이산화탄소를 단순 폐기물이 아닌 유용한 자원으로 보고, 이를 활용해 진정한 탄소 순환을 이루는 것을 목표로 한다.

[자료 6. CCU 기본 개념도 및 브리프 범위]

출처: 한국과학기술기획평가원

세션에서 연사는 이제 지하자원 중심에서 지상자원 중심으로의 전환이 필요하다고 강조했다. 이산화탄소, 바이오매스, 폐기물 등을 유용한 연료로 전환해 지속 가능한 자원으로 활용해야 하며, 이를 위해 수소, 산소, 탄소, 질소와 같은 원소의 순환과 관련된 기술이 중요하다고 설명했다.

또한 현재와 미래의 수소 생산 방법에 대해 소개했다. 현재는 주로 탄화수소의 증기개질과 염 전기분해의 부산물로 수소를 생산하고 있지만, 미래에는 메탄 분해, 바이오매스의 가스화 및 증기개질, 수전해, 광촉매 및 광전극 촉매를 통한 수소 생산 기술이 확대될 것으로 전망했다.

이산화탄소 포집 기술은 CCS(Carbon Capture and Storage)와 DAC(Direct Air Capture), 크게 두 가지로 나뉜다. CCS는 화석연료 연소 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하는 방식이고, DAC는 대기 중의 이산화탄소를 직접 포집하는 방법이다. DAC는 약 1,240,000㎥의 공기에서 1톤의 이산화탄소를 포집할 수 있는데, 이는 도쿄돔 크기의 공기에서 트럭 한 대 분량의 이산화탄소를 포집하는 수준이다. DAC는 이처럼 효율이 낮아, 이를 개선하기 위한 새로운 기술 개발이 필요하다.

[자료 7. 도쿄돔 부피의 공기를 포집했을 때 트럭 무게인 1ton의 이산화탄소 포집이 가능하다]

출처: 나무위키, 현대자동차

CCS 기술은 물리적 포집과 화학적 포집으로 나뉜다. 물리적 포집은 셀렉솔(Seloxol) 용매를 사용해 높은 압력에서 이루어지며, 화학적 포집은 알칸올아민(Alkanolamine)을 이용해 낮은 압력에서도 가능하다. 그러나 CCS 기술의 상용화를 위해서는 비용 절감이라는 과제가 해결돼야 한다.

연사는 이어서 매체순환연소 기술(CLC, Chemical Loop Combustion)의 유망성도 언급했다. CLC는 금속의 산화 및 환원 반응을 이용해 이산화탄소를 연소 과정에서 포집 설비 없이 분리해 배출하는 새로운 개념의 기술이다.

또한, 화석연료에 의존하지 않는 기본 화학물질 생산의 필요성도 강조했다. 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, 크실렌과 같은 기초 유분을 이용하면 대부분의 화학물질을 제조할 수 있으며, 향후 바이오매스 유래 플라스틱과 CFRP(탄소섬유강화플라스틱) 같은 고부가가치 소재의 차별화가 중요해질 것이라고 언급했다.

결론적으로, 폐기물이나 바이오매스로부터 녹색 탄화수소를 생산하고 지속 가능한 기술을 개발해야만 급변하는 기후변화에 대응할 수 있다고 강조했다. 이는 더 이상 선택이 아닌 필수적인 연구개발 과제가 돼야 한다는 것이다.

[정말 수소의 시대가 올까?]

[자료 8. 기후기술 심포지엄 패널토론 현장]

출처: ©25기 노정연

이번 기후기술 심포지엄의 모든 연사들은 수소의 미래에 대해 긍정적인 전망을 내놓았다. 패널토론 세션에서 기술, 정책, 전망 등 다양한 주제에 대해 논의됐고, 한국을 포함한 여러 국가의 수소 및 차세대 에너지 현황이 공유됐다. 연사들은 공통적으로 수소가 미래에 지속 가능한 에너지원으로 자리 잡을 것이라고 확신했다. 다만 수소의 상용화를 위해서는 경제적 측면에서 큰 발전이 필요하며, 아직 많은 연구개발이 요구된다는 점을 강조했다. 무탄소 에너지로 전환하는 것은 이제 선택이 아닌 필수이며, 100% 청정 에너지로 전환되는 날까지 차세대 에너지에 대한 연구개발은 계속돼야 한다.

 

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에너지 기술에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. “청정(Clean)수소, 너 정말로 깨끗해?", 23기 김경훈, 24기 변지원,  https://renewableenergyfollowers.org/4417

[취재]청정(Clean)수소, 너 정말로 깨끗해?

2. “탄소와의 전쟁, CCUS”, 22기 김혜윤, 23기 진희윤, https://renewableenergyfollowers.org/4451

탄소와의 전쟁, CCUS

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참고문헌

[AEM 수전해 기술개발 동향 및 향후방향]

1) 김상원, “4. 유럽의 수전해 기술 연구 동향 및 기술 분석”, 화학공학소재연구정보센터, https://www.cheric.org/research/ip/ipview.php?code=p202104

[CCU 기술 주요 동향 및 현황]

1) 여준석 외 1인, “CCU(이산화탄소 활용)”, 기술동향브리프, 한국과학기술기획평가원, 2022.08.16,

https://www.kistep.re.kr/board.es?mid=a10306040000&bid=0031&list_no=42847&act=view