이산화탄소 자체는 사실 지구 대기에 존재하면서 지구 기온을 일정하게 유지하는 중요한 역할을 합니다. 하지만 산업 혁명 이후 지구 대기 중 농도가 280ppm에서 400ppm으로 상승하면서 심각한 문제가 되고 있습니다. 급격한 온도 상승으로 인한 기상 이변과 생태계 파괴가 불가피하기 때문입니다. 이미 우리는 그 사실을 몸으로 체감하고 있는 중이지만, 앞으로 더 온도가 많이 오를 것이라는 점은 큰 근심거리입니다.
이를 해결하기 위한 여러 가지 대책과 아이디어들이 등장하는 가운데, 일부 연구자들은 이산화탄소를 더 유용한 물질로 바꾸는 기술을 연구하고 있습니다. 화력 발전소에서 나오는 이산화탄소를 분리 포획하는 기술은 잘 발달되어 있지만, 비용이 많이들고 이렇게 분리한 이산화탄소를 처리하는 것도 복잡한 문제이기 때문입니다.
조지 워싱턴 대학 (George Washington University)의 연구자들은 작년에 이산화탄소를 더 유용한 물질인 탄소 나노튜부(CNTs)로 바꾸는 기술을 선보였습니다. 이제 이들은 한 걸음 상용화에 더 나아가 가스 발전소에서 바로 탄소 나노파이버를 생산하는 기술을 선보였습니다.
가스를 이용한 복합 발전 시설 (combined cycle (CC))에 탄소 나노파이버 생산 시설을 합친 CC CNF 기술은 가스를 태운 부산물로 전기 에너지와 탄소 나노튜브를 생산하고 이산화탄소는 전혀 배출하지 않는 방식입니다.
연구팀에 의하면 기존의 가스 복합 발전 시설은 연료 1톤 당 2.74톤의 이산화탄소가 나오고 909달러에 해당하는 전기를 만들어냅니다. 반면 CC CNF는 탄소 나노튜브 생산에 필요한 에너지가 있기 때문에 전력 생산이 8% 줄어 835달러의 전력이 생산되지만, 대신 이산화탄소 배출이 없고 0.75톤의 탄소 나노튜브가 생산됩니다. 연구팀에 의하면 이는 22만 5천 달러의 가치가 있습니다.
탄소 나노튜브는 가볍고 튼튼한 섬유 소재 및 차세대 반도체 소재로 각광을 받고 있지만, 생산 단가가 너무 비싸고 아직은 응용 범위가 크지 않다는 문제가 있습니다. 하지만 이 신기술 덕분에 탄소 나노튜브의 생산 단가가 현재의 1% 수준으로 낮아질 수 있다는 것이 연구팀의 주장입니다. 연구팀은 얼마 안되는 탄소세나 보조금보다 이와 같은 경제적 이익이 이산화탄소 배출 감소에 획기적인 전기를 마련할 것으로 기대하고 있습니다.
물론 실제로 대량 생산이 문제없이 가능한지, 그리고 이렇게 많이 생산된 탄소 나노튜브를 어떻게 활용할 것인지 등 여러 가지 문제가 있는 것도 사실입니다. 하지만 이산화탄소를 이용해서 낮은 가격으로 탄소 나노튜브를 생산할 수 있다는 주장 자체는 매우 솔깃한 이야기입니다.
과연 실제로 이것이 가능할지는 시간이 지나보면 알겠지만, 아무튼 반신반의하면서도 재미있는 시도 같습니다.
참고
Jason Lau, Gangotri Dey, and Stuart Licht. "Thermodynamic assessment of CO2 to carbon nanofiber transformation for carbon sequestration in a combined cycle gas or a coal power plant." Energy Conversion and Management. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.06.007
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