온실가스의 대표적 주범으로 꼽히는 이산화탄소 배출을 줄이려는 노력이 전 세계에서 계속되고 있다. 전력을 만드는 발전소도 많은 이산화탄소를 배출하는데 발전 중 배출된 가스에 포함되어 있는 탄소에서 탄소나노튜브를 생성, 이산화탄소 배출량을 제로로 만드는 한편 부가가치가 높은 물질을 만들려는 연구가 진행되고 있다.

미국 워싱턴대학 제이슨 라우(Jason Lau) 교수는 발전소 배출 가스에 포함된 이산화탄소를 모두 회수, 유망 소재인 탄소나노튜브 생산이 가능한 장비를 연구하고 있다. 이 장치는 산소와 수소를 얻는 것처럼 전기 분해를 이용해서 배출가스에 포함된 이산화탄소를 탄소와 산소로 분해, 회수하는 것이다.

원리를 보면 이 장치는 연료를 태워 발전하는 모든 유형 발전기에 유효하다. 다만 라우 교수는 이 장치를 가스 터빈과 증기 터빈을 조합한 복합 사이클 발전 구조에 도입하는 걸 가정하고 있다.





기존 복합 사이클 발전에선 가스 터빈으로 발전을 하고 이 때 발생한 열로 수증기를 발생시켜 증기 터빈을 돌려 2번째 발전을 하는 구조다. 1번 연소로 2번 발전을 한다는 얘기다. 효율은 높지만 이산화탄소를 포함한 배출 가스는 그대로 대기로 방출된다.

하지만 이번에 연구 중인 장치는 가스 터빈에서 나온 배출가스를 리튬용융탄산염으로 채워진 전해조에 주입, 전극을 통해 전압을 가해 양극에서 산소, 음극에서 탄소를 추출한다. 다만 이대로는 탄소나노튜브는 생성되지 않는다. 따라서 여기에 니켈을 조금 추가해 핵 생성을 일으켜 중공 구조를 지닌 탄소나노튜브를 생성한다.

이렇게 만들어진 탄소나노튜브는 전해조 내 조건을 바꾸면 그물 모양이나 직선 모양 등 유형에 따라 만들 수 있다고 한다. 기존에는 배출가스 일부로 버리던 탄소를 빼내 결정화해 모든 산업 소재로 사용 가능한 고부가가치 제품으로 거듭나게 하는 것이다.





실제로 연구팀에 따르면 이 기술은 이산화탄소 감소 외에도 고부가가치화가 포인트다. 기존 복합 사이클 발전에선 메탄 연료 1톤으로 909달러 상당 전력을 만들어냈지만 이 과정에서 이산화탄소 2.74톤을 배출했다.

하지만 이 장치를 이용하면 같은 메탄 연료로 835달러어치 전력을 만들어 기존보다 발전 효율 자체는 8% 가량 떨어진다. 하지만 대신 이산화탄소 배출량은 100% 제로가 된다. 더구나 탄소나노튜브 0.75톤을 생성해 22만 5,000달러에 이르는 고수익을 기대할 수 있을 것으로 추산된다.

물론 이 기술은 아직 상용화 이전 단계다. 이 기술은 규모에 따라 대응할 수 있는 확장성을 갖추고 있어 작은 발전소에서 대형 발전소까지 지원 가능하다고 한다. 가스와 석유, 석탄 같은 연료에도 적용 가능한 만큼 이산화탄소 정책에 따라 주목할 만한 기술이 될 수도 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

정희용 IT칼럼니스트  flygr@naver.com

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