2020년 주목해야 할 기술(2) 100년 석유산업 삼킬 직접공기포집(DAT) 기술 도래
2020년 주목해야 할 기술(2) 100년 석유산업 삼킬 직접공기포집(DAT) 기술 도래
  • 이상수 시민기자
  • 승인 2020.02.12 21:23
  • 댓글 0
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1. 이산화탄소 채취·제거하는 기술 실용화
2. 탄소 활용 제품 생산해 미래 환경과 비즈니스로 전환
3. 이산화탄소의 포집 후 여ᅟᅧᆫ료 사용 5개 회사 등장
4. 화성 이산화탄소 직접 포집 후 모든 걸 생산하는 시스템 갖춘다

이상수의 경제 톡-2020년 주목해야 할 기술 (2)

본 기획시리즈에서는 세계적인 미래연구기구 ‘밀레미엄 프로젝트’의 2020 대전망을 한 박영숙∙제롬 글렌(2019), 『세계미래보고서 2020』에서 소개한 내용을 독자들과 공유하고자 한다. 이번 주제인 2020년 주목해야할 기술 두 번째로 ‘100년 석유산업을 삼킬 직접공기포집 기술(DAT)’을 소개해본다.

1.이상화탄소 채취·제거하는 기술 실용화

석유산업은 지난 100년간 지구촌의 산업화에 크게 공헌 했다.

천연가스 정제 중에 나온 이산화탄소를 바다 아래 지층에 저장하는 노르웨이 슬라이프너 플랫폼 (사진=Statoli사)
천연가스 정제 중에 나온 이산화탄소를 바다 아래 지층에 저장하는 노르웨이 슬라이프너 플랫폼 (사진=Statoli사)

하지만 지구온난화와 기후변화를 일으키는 주범이 화석연료라는 것이 밝혀지면서 각국 정부는 화석연료에서 재생에너지로 탈바꿈 하고 있다. 유럽국가들은 화석연료를 사용하는 자동차 판매를 2030년까지 금지시키는 게 목표다. 계획대로 라면 2040년에는 화석연료를 사용하는 내연기관 동차는 찾아보기 힘들 것으로 전망된다,

그렇지만 화석연료가 줄어드는 것만으로는 현재의 기후변화 문제를 해결하기 힘들 것으로 본다, 이미 너무 많은 이산화탄소가 대기 중에 있기 때문이다.

그렇다면 지구 온난화를 억제하고 기후 변화 문제를 해결하려면 대기 중에 떠 있는 방대한 양의 이산화탄소를 ‘직접채취’해 제거하는 것이 필요하게 되었다. 이러한 지구의 미래를 바꿀 ‘직접공기포집(Direct Air Capture : DAC)’기술이 주목받게 된 것이다.

기후변화를 억제하기 위한 많은 시도와 연구들이 거듭되고 있는 가운데, 개념에 불과했던 직접공기포집 기술이 최근 실용화되어 세상을 놀라게 하고 있다. 이 기술은 대기로부터 바로 이산화탄소를 채취(Carbon Capture and Storage : CCS)해 탄소복합 재료를 만드는 것이다.

2. 탄소 활용 제품 생산해 미래 환경과 비즈니스로 전환

직접공기포집 기술은 미래의 환경과 비즈니스를 바꿀 최대 기술의 하나다. 단순히 지구환경을 개선하는 것뿐만이 아닌 공기에서 포집한 탄소를 수많은 제품으로 생산이 가능하기 때문이다.

공장으로 부터 배출된 이산화탄소는 지구 온난화와 기후변화 등 많은 후유증을 예고한다.
공장으로 부터 배출된 이산화탄소는 지구 온난화와 기후변화 등 많은 후유증을 예고한다.

직접공기포집 기술은 이산화탄소를 경제의 주요한 부분으로 삼음으로써 현재 폐기물로 배출되는 주요 기후변화 물질 중 이산화탄소를 포집하여 놀라운 경제적 가치를 받을 수 있음을 보여준다.

탄소는 제조업, 에너지 및 운송 산업의 핵심이 되는 자원이다. 10년간 공기에서 탄소를 포집하는 것은 땅에서 공급되는 탄소(오일)보다 비용면에서도 훨씬 더 효과적인 것으로 전망된다. 2030년까지 탄소포집 및 활용산업은 8,000억 달러(약800조원)로 예상된다. 1세대 탄소포집은 포인트 소스 캡처(Point Source Capture)라는 기술을 사용해 발전소 굴뚝에서 이산화탄소를 직접 포집하여 이를 영구적으로 격리시켜서 땅속에 묻는 기술이었다.

지금까지는 이산화탄소 배출지점에 대규모 공장을 지어야 했기에 경제성이 떨어졌다. 반대로 직접공기포집은 아무데나 완전히 독립적으로 포집할 수 있다.

직접공기포집 기술의 작동원리 중 가장 일반적인 형태는 엄청난 양의 주변공기를 빨아들인 후 필터를 통해 이산화탄소를 거를 수 있도록 고안된 산업용 스케일의 환풍기다.

앞에는 수산화칼륨이 흘러내리는 검은 그릴이 있어 용액이 공기와 만나면 그 용액이 이산한탄소를 포집하게 된다.

여기에 화학적 공정을 거쳐 탄산칼슘을 만들고 이를 다시 가열해 연료로 쓰일 수 있도록 합성하면 운송수단에 쓰일 수 있는 디젤 및 항공유와 같은 제품으로 재생산하게 하는 방식이다.

직접공기포집 연료가 가진 가장 큰 장점은 현재 화석연료 경제를 지원하는 인프라와 동일한 요소 즉, 파이프, 주유소 등을 그대로 사용할 수 있다는 점이다. 또한 직접공기포집 기술은 전 세계의 연료비용을 균등화할 수 있다.

3. 이산화탄소의 포집 후 여ᅟᅧᆫ료 사용 5개 회사 등장

직접공기포집 기술을 통하여 이산화탄소를 모으는 방법으로 현재 연소 전 포집, 연소 후 포집, 순산소 포집 방법 등이 있다. 이산화탄소의 저장방법으로는 지중저장, 해양저장, 지표저장 등의 방법이 사용되고 있다.

이산화탄소를 포집하고 이를 연료로 사용한 회사는 글로벌 서모스탯(Global Thermostat), 카본 엔지니어링(Carbon Engineering), 클라임 웍스(Clime Works)이다. 이외에도 안테시(Antecy), 코어웨이 LLC(Coaway LLC) 등을 포함하여 총 다섯 개의 회사가 직접공기포집 기술 프로젝트에 참여하고 있다.

4. 화성 이산화탄소 직접 포집 후 모든 걸 생산하는 시스템 갖춘다.

지구상에서 물 다음으로 가장 널리 사용하는 재료 중 하나인 콘크리트는 현재 전 세계 이산화탄소 배출량의 7%를 차지한다.

상용화를 눈 앞에 둔 스위스 한빌에 클라임웤스가 세운 직접공기포집 공장
상용화를 눈 앞에 둔 스위스 한빌에 클라임웤스가 세운 직접공기포집 공장

우리들은 향후 수십 년 동안 세계에서 상당량의 플라스틱 및 건축자재를 필요로 한다.

그러나 직접공기포집 기술로 포집된 이산화탄소를 시멘트에 주입하면 혼합물이 강화되고 훨씬 더 단단한 시멘트를 만들 수 있다. 즉 직접공기포집 기술 개발로 훨씬 더 견고한 시멘트를 더 저렴한 비용으로 생산 할 수 있고, 이산화탄소를 격리시키기 위한 탄소 저장 공간을 더 이상 지을 필요가 없어 탄소배출을 상쇄시킨다.

직접공기포집 기술은 지구의 환경개선에만 영향을 미치는 것이 아니라 지구 중심의 유용성(utility) 외에도 우주산업에서 무수한 응용이 가능하다, 이산화탄소가 대기의 98%를 차지하는 화성은 직접공기포집 기술의 이상적인 공급원이 될 수 있다. 화성 식민지화를 위해 화성 거주를 위한 연료, 3D프린팅으로 제작할 부품 및 건축 자재에 이르기 까지 모든 것을 생산하는 데 도움을 줄 수 있다.

이제 석유 산업의 종말이 다가오고 있다. 현재 이산화탄소를 직접 포집해 저장하는 기술이 실용화되면 이산화탄소 농도를 줄이고 지구온난화를 막는 지름길이 되어 지구의 또 한 번의 풍요의 시대를 맞이할 수 있다.

<참고문헌>
박영숙·제롬 글렌(2019), 『세계미래보고서 2020』, 서울 : 비즈니스북스. pp.45~51.
이상수 (주)우리경영기술 책임컨설턴트

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