폐기물 이산화탄소를 자원으로…상용화 위한 핵심 과제 제시

폐기물인 이산화탄소를 유용한 화학 물질로 바꾸는 기술의 상용화를 위해 해결해야 할 핵심 과제들이 제시됐다.

미국 세인트루이스 워싱턴대 매켈비 공과대학의 펑자오 교수 연구팀은 최근 국제학술지 '네이처 화학공학'에 게재한 논평을 통해 이산화탄소(CO2) 전기분해 기술의 규모를 실험실 수준에서 상업적 규모로 확대할 때 발생하는 주요 공학적 난제들을 분석했다고 12일(현지시간) 밝혔다.

이 기술은 전기분해 장치를 이용해 폐가스인 이산화탄소를 일산화탄소, 포름산, 메탄올, 에틸렌 등 다른 물질로 전환하는 것을 목표로 한다. 이렇게 생산된 화학제품들은 식품, 연료, 신소재 등을 만드는 데 사용돼 '순환 경제' 구축에 기여할 수 있다.

연구팀은 상용화를 위해 해결해야 할 첫 번째 과제로 '최적의 압축 구간'을 찾는 것을 꼽았다. 장치를 구성하는 여러 층의 부품들을 너무 강하게 압축하면 손상되고, 너무 약하게 압축하면 가스와 화학물질이 누출될 수 있기 때문이다.

시스템 규모가 커질수록 어려워지는 온도 관리도 주요 난제다. 연구팀은 모델링 도구를 활용해 비용을 낮추면서 온도를 제어할 수 있는 최적의 셀 구성과 흐름 패턴을 찾아야 한다고 설명했다.

또한 분리 비용을 최소화하기 위해 고순도·고농축 제품을 생산하는 시스템 설계와, 장치가 커지면서 발생하는 불균일한 흐름을 제어하는 운송 문제 해결도 필수적이라고 지적했다.

연구팀은 이러한 공학적 과제 외에 정부와 산업계의 지원이 시급하다고 강조했다. 저자들은 논평에서 "유럽과 아시아는 전해조 제조 및 실증 프로젝트에 대한 투자를 늘리고 있다"며 "전해조 규모 확대는 이제 세계적인 경쟁"이라고 밝혔다.

이어 "장기적인 정부 지원 약속은 민간 자금 조달에 필요한 투자자의 신뢰를 구축하는 데 필수적"이라며 신흥 기술의 상업적 배치를 통해 초기 개발 단계에 투입된 국가적 투자를 회수할 수 있다고 덧붙였다.