대기 중 이산화탄소를 직접 유용한 물질로 바꾸는 태양 에너지 반응로

(Researchers have developed a reactor that pulls carbon dioxide directly from the air and converts it into sustainable fuel, using sunlight as the power source. Credit: University of Cambridge)

과학자들은 이산화탄소를 유용한 물질로 만들기 위해 많은 연구를 진행하고 있습니다. 이산화탄소 포집 및 저장 Carbon capture and storage (CCS) 기술이 발전하면서 대량의 이산화탄소를 확보하기는 쉬워진 반면 이산화탄소를 땅 속 깊이 매립하는 것 이외에는 마땅한 처리법이 없기 때문입니다. 이 과정에 많은 비용이 드는 것은 물론 장기적으로 안전성을 담보할 방법도 없습니다.

케임브리지 대학의 어윈 레이스너 (Erwin Reisner)가 이끄는 연구팀은 많은 비용과 에너지를 들여 이산화탄소를 포집하고 저장할 필요가 있는지부터 의문을 품었습니다. 연구팀은 대기 중의 이산화탄소를 직접 포획하고 이를 유용한 물질로 바꾸는 시스템을 개발했습니다. 더 나아가 이 시스템은 태양 에너지 이외의 다른 에너지를 사용하지 않습니다.

연구팀이 개발한 태양 에너지 흐름 반응로 (solar-powered flow reactor) 필터를 이용해 야간에 대기 중의 이산화탄소를 흡수합니다. 이렇게 흡수한 이산화탄소는 낮에 적외선 파장의 에너지를 흡수합니다. 그리고 촉매 역할을 하는 반도체 파우더는 자외선 영역의 영역의 에너지를 흡수해 이산화탄소를 솔라 합성가스 (solar syngas) 형태로 만듭니다. 이때 태양광을 집중하는 거울이 도움이 될 수 있습니다.

연구팀은 이 솔라 합성가스를 연료로 바꾸는 연구에 집중하고 있습니다. 하지만 이론적으로 현재는 주로 석유화학에 의존하고 있는 약품 생산이나 다른 석유 화학 제품을 대신할 수 있는 가능성이 있습니다.

이론적으로는 그럴 듯 하지만 역시 가장 큰 관건은 비용이 될 것입니다. 어느 정도 납득할 수 있는 합리적인 가격으로 제품을 생산할 수 있을지가 상용화 여부를 결정할 것입니다.

참고

https://techxplore.com/news/2025-02-solar-powered-device-captures-carbon.html

Direct air capture of CO2 for solar fuels production in flow, Nature Energy (2025). DOI: 10.1038/s41560-025-01714-y

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