온난화의 주범 이산화탄소 모아 다이아몬드까지 만든다

다양해지는 ‘탄소 포집 활용’

한국과학기술연구원(KIST)이 포름산을 하루에 10㎏ 생산할 수 있는 이산화탄소 전환 공정을 구축했다고 최근 밝혔다. 포름산은 가죽을 부드럽게 하고 고무를 응집하는 데 쓰이며, 약품의 합성 원료로도 사용된다. KIST는 기존보다 이산화탄소 전환율을 2배 이상 높인 공정을 개발해 내년 100㎏ 규모로 포름산 생산을 늘리고, 2030년까지 상용화한다는 계획이다.

온난화의 주범으로 꼽혀온 이산화탄소를 공기 중에서 포집해 산업용으로 활용하는 시도가 늘고 있다. 이산화탄소를 붙잡아 땅속 깊은 곳이나 해저에 보관하는 CCS(Carbon Capture Storage·탄소 포집 저장) 기술과는 달리, 이산화탄소를 다른 물질로 전환해 제품 생산에 활용하는 CCU(Carbon Capture and Utilization·탄소 포집 활용) 기술이 부각되는 것이다. 이산화탄소를 가두지 않고 써먹겠다는 의미다.

◇애물단지 탄소가 다이아몬드로 변신


공기 중 이산화탄소를 포집하는 DAC(Direct Air Capture) 기술 중 대표적인 방식이 선풍기를 연상케 하는 대형 팬(fan)으로 공기를 빨아들인 뒤 필터로 이산화탄소를 분리하는 것이다. 이와 달리 촉매를 이용해 공기에서 이산화탄소를 뽑아내는 방식도 있다.

DAC 기술은 스위스 기업 ‘클라임워크스’가 약 10년 전에 상업적 규모로 실증에 성공해 주목받기 시작했다. 창업 초기에는 이렇게 모은 탄소를 비료용으로 농가에 팔거나, 탄산음료 회사에 공급했다. 이 회사는 세계 최초로 공기 중 이산화탄소를 대규모로 포집하는 플랜트를 2021년 아이슬란드에 건설해 운영 중이다.

DAC 기술로 포집한 이산화탄소로 다이아몬드를 만드는 기업이 미국 보석 업체 ‘이더’다. 이산화탄소에 수소를 결합시켜 생성한 메탄에 열과 압력 등을 가하는 증착 공정을 거쳐 다이아몬드로 키우는 것이다. 실험실에서 만든다는 의미로 ‘랩그로운 다이아몬드(Lab Grown Diamond)’로 불리는 인공 다이아몬드가 인기를 끌면서 이산화탄소 포집에 대한 수요도 커지고 있다.

◇운동화 밑창, 합성 연료 생산에도 쓰여

포집된 이산화탄소는 운동화 제작, 합성 연료 생산에도 사용된다. 미국의 스타트업 ‘란자테크’는 DAC로 붙잡은 이산화탄소를 에탄올로 전환시킨 뒤, 에틸렌으로 가공해 운동화 밑창을 만들었다. 캐나다 기업 ‘카본 엔지니어링’은 DAC로 사로잡은 이산화탄소를 수소와 반응시켜 합성 연료 생산하고 있다. 실리콘밸리 스타트업 ‘캡처6′는 해수 담수화로 방류되는 배출수를 공기 중 이산화탄소를 포집하는 데 활용하고, 농업용수로 쓸 수 있도록 정화해 탄산 칼슘 등을 생산하는 기술을 갖고 있다.

◇”포집 비용 낮춰야 확대 적용 가능”

이처럼 DAC로 대기 이산화탄소를 줄이고, 다양한 용도로 활용하는 시도가 잇따르고 있지만 갈 길이 멀다는 지적도 나온다. 공기에서 이산화탄소가 차지하는 비율이 0.04%에 불과해 DAC로 포집할 수 있는 양이 기대보다 많지 않고, 전력 투입 비용 등도 고려해 효과를 따져야 한다는 것이다.

WEF(세계경제포럼)에 따르면 DAC로 이산화탄소를 포집하는 비용은 t당 600~1000달러(약 81만~135만원)다. WEF는 이 비용이 200달러 이하로 내려가야 한다고 밝히고 있다.

과학기술계에서는 기후 위기 해결을 위해서도 이산화탄소 포집과 활용, 저장은 지속적으로 고도화해야 하는 기술로 꼽는다. 이현주 KIST 책임연구원은 “공기에서 포집한 이산화탄소로 유용한 화합물을 만드는 것은 나무가 이산화탄소를 흡수하고 열매를 맺는 것에 빗댈 수 있다”며 “탄소 포집 동력으로 신재생 에너지를 사용해 비용을 낮출 필요가 있다”고 했다.



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곽수근 기자 topgun@chosun.com