호주, 솔라 스펀지 개발 성공

- 친환경적 방법으로 이산화탄소 처리 및 새로운 에너지원 가능성 -

- 기존 탄소포집방법 대비 높은 에너지 효율성 및 향후 적용 가능범위 넓어 -

□ 새로운 솔라 스펀지 개발

 O 호주 국립연구기관 연방과학원(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, CSIRO) 연구팀은 자연상태의 태양광 힘을 활용해 이산화탄소를 포집하고 방출하는 솔라 스펀지를 개발했다고 발표함.

  - 이번 CSIRO의 솔라 스펀지 개발은 재생에너지인 태양광을 활용해 이산화탄소 배기가스의 재활용이 가능한 장점이 있음.

 O CSIRO 연구팀이 개발한 솔라 스펀지는 금속유기골격구조체(Metal organic framework, 이하 MOF)로 제작된 것으로, MOF는 결정 내에 다양한 크기의 기공을 가지고 있어서 이산화탄소와 수소 등의 기체 저장에 유리함.

  - MOF로 만들어진 솔라 스펀지는 이산화탄소를 흡수한 후 태양광에 노출되면 흡수한 이산화탄소를 즉각 방출함.

  - MOF의 원리는 태양광선에 즉각 반응하는 아조벤젠 분자를 스며들게 함으로써 자외선에 노출됐을 때 스펀지가 구부러지며, 이산화탄소 가스를 방출함.

  - 솔라 스펀지를 이용한 이산화탄소 포집기술은 기존 상용화된 이산화탄소 포집기술보다 저렴하고 포집률이 높은 것이 특징

 O 솔라 스펀지 개발을 주도하는 매튜힐 박사에 따르면 물을 흡수한 스펀지를 짜내면 물이 배출되는 것과 같은 원리로, 이산화탄소를 포집한 솔라 스펀지를 자외선에 노출하면 스펀지의 조직이 굴절되고 비틀려 스펀지에 저장된 이산화탄소가 배출되는 원리라고 설명함.

솔라 스펀지를 구성하는 MOF 분자*

자료원: Sustainable Business

   * 위 사진자료는 분자단계의 MOF 모습으로 육안으로는 확인이 불가능함. 실제로 MOF로 구성된 물질을 현실에서 본다면 설탕이나 소금 결정처럼 보이며, 사이즈는 20㎚와 2㎜ 사이

□ 기존의 이산화탄소 포집 및 저장기술(CCS; Carbon Capture and Storage)

 O 이산화탄소 포집 및 저장기술은 지구온난화의 공적인 이산화탄소를 줄이기 위한 대책의 하나로 발전소 등에서 발생한 대량의 이산화탄소를 격리 및 저장하는 기술임.

  - 발전소, 철강, 시멘트 공장 등에서 대량으로 발생하는 이산화탄소를 포집한 후 압축 및 수송과정을 거쳐 육상 또는 해양지중에 안전하게 저장하거나 유용물질로 전환하는 일련의 과정을 말함.

 O 전통적인 이산화탄소 포집방식은 화력발전소에 배출되는 가스가 대기로 유출되기 전에 아민(amine) 등의 액체 흡착제를 이용해 포집하고, 이 액체 흡착제를 가열해 이산화탄소를 방출시켜서 재활용함. 그런데 이 공정에서 사용되는 에너지 사용량은 화력발전소 전체 에너지 사용량의 30%에 달함.

기존 화력발전소 배연가스 처리시스템

자료원: Cooperative Research Center for Greenhouse Gas Technologies

□ 새로운 솔라 스펀지의 의미 및 시사점

 O MOF를 적용한 솔라 스펀지를 이용하면 화력발전소에서 이산화탄소의 재활용을 위해 사용하는 에너지를 절약할 수 있음.

  - 이는 MOF가 내부 표면적이 매우 크기 때문에 많은 부피의 기체를 저장할 수 있는 관계로, MOF 1g당 약 1리터에 해당하는 질소가스를 흡수함. 1ℓ의 질소가스는 축구 경기장의 표면을 덮을 수 있는 양에 해당

  - 가스를 흡수한 스펀지를 자외선에 노출시키면 흡수된 배출가스의 64%까지 방출함.

 O 이번 CSIRO의 솔라 스펀지는 과거 석탄을 활용해 탄소포집 프로세스를 진행하던 방식에 비해 환경친화적인 탄소포집을 가능하게 함.

 O MOF를 이용한 솔라 스펀지 개발은 이제 개발 초기단계로 상용화까지는 아직 상당한 시일이 걸릴 것으로 예상함. 그러나 MOF는 이산화탄소뿐 아니라 수소와 같은 다른 기체의 포집 및 처리까지 적용할 수 있는 분야가 다양해 향후 큰 잠재가능성을 가지고 있음.

 O 국내 연구진 역시 이산화탄소 포집 및 처리기술 개발에 많은 자원을 투입하고 있는 상황에서 이번 호주의 솔라 스펀지 개발 소식을 눈여겨볼 필요가 있음.

 자료원: CSIRO, Energy Business News, Australian Academy of Technological Science and Engineering, Australian Synchrotron, KOTRA 멜버른 무역과 보유자료 등