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이산화탄소와 메탄을 이용한 액체 연료



(Direct conversion of CO2 and CH4 into liquid fuels. Credit: University of Liverpool)


 리버풀 대학의 연구자들이 높은 온도와 압력을 가하지 않고 이산화탄소와 메탄가스를 반응시켜 액체 상태의 연료 및 화학 물질을 만드는 새로운 방법을 개발했습니다. 이산화탄소는 매우 안정한 물질이기 때문에 이를 반응시켜 다른 유용한 물질을 만드는데는 많은 에너지가 필요했습니다. 이산화탄소를 이용해서 유용한 물질을 만드는 일 자체는 가능한데, 대부분 경제적이지는 않았던 것이죠. 


 리버풀 대학의 연구에서 특이한 점은 고온 고압의 반응 환경없이 1기압에서 섭씨 30도 정도에서 반응이 가능하다는 점입니다. 반응의 원동력은 전기 에너지를 이용한 플라즈마 촉매 (plasma catalysis)입니다. 비가열 플라즈마 (non-thermal plasma)를 이용해서 1-10 eV 정도의 에너지로 이산화탄소와 메탄을 반응시킬 수 있습니다. 


 이산화탄소가 인간이 배출하는 가장 중요한 온실가스이긴 하지만 사실 메탄 가스 역시 중요한 온실가스로 온실가스로의 능력은 수십 배 강력합니다. 두 가지 온실가스를 조합해서 유용한 물질을 만들 수 있다면 상당한 도움이 될 것입니다. 다만 이산화탄소와는 달리 메탄가스의 가장 큰 공급원은 천연가스라는 점은 감안해야 할 것 같습니다. 물론 바이오매스에서 메탄가스를 친환경적인 방법으로 조달할 수 있긴 하지만 말이죠. 


 연구팀은 전력이 남아돌때 화학 에너지의 형태로 에너지를 저장할 수 있다고 생각하고 있습니다. 저장된 에너지는 기존이 화석연료와 비슷한 방식으로 활용이 가능합니다. 하지만 언제나 그렇듯이 문제는 경제성입니다. 저렴한 가격에 생산이 가능하지 않다면 사실 제안으로 그칠 가능성이 높은데 비용 문제를 해결할 수 있을지 궁금합니다. 높은 압력과 온도를 가할 필요가 없으니 에너지가 적게 드는 건 사실이지만, 플라즈마 촉매가 효율적으로 물질을 대량 생산할 수 있는지가 관건일 것입니다. 


 참고 


Li Wang et al, One-Step Reforming of CO2 and CH4 into High-Value Liquid Chemicals and Fuels at Room Temperature by Plasma-Driven Catalysis, Angewandte Chemie (2017). DOI: 10.1002/ange.201707131 

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