[환경일보] 세계 곳곳에 폭우와 폭염이 지속되면서 지구온난화와 온실가스에 대한 심각성을 인지하는 사람들이 늘어나고 있다. 파리기후협약 참가국들은 2030 온실가스 감축목표(NDC, Nationally Determined Contribution)로 탄소중립 실현을 해야 하며, 이 영향으로 발생한 이산화탄소(CO₂)를 해결하는 기술이 주목받고 있다. 

대표적으로 CCUS(탄소 포집·활용·저장 기술)는 공장의 연소공정에서 발생한 이산화탄소를 포집하는 기술이다. 새롭게 등장한 기술은 공장이 아닌 대기와 바닷속에 이산화탄소를 포집하는 방식이다.

대기를 원료로 사용하는 DAC(Direct Air Capture)는 송풍장치로 공기를 빨아들여 흡착제로 이산화탄소를 포집하는 기술이다. Innovation for Cool Earth Forum(ICEF)이 발간한 ‘Direct Air Capture of Carbon Dioxide’에 따르면 DAC는 많은 단점을 갖고 있다. 일반 대기의 탄소 농도는 0.04%에 불과하다. 따라서 DAC가 일정량의 탄소 포집을 하기 위해서는 많은 공기를 끌어모아야 한다. 또한, 포집한 이산화탄소를 활용하기 위해서는 탈착 과정을 거치는데, 그 과정에서 열이 사용된다. 열을 제공하기 위해서는 이산화탄소가 발생하는 연소과정이 필요하다. 따라서 탄소를 포집하는 과정에서 더 많은 이산화탄소가 발생할 수 있다는 모순이 발생한다.

바닷물을 원료로 사용하는 Direct Ocean Capture(DOC)는 바다에서 흡수한 이산화탄소를 전기화학적인 방법으로 포집하는 기술이다. 공기 중의 이산화탄소가 바닷물에 녹으면서 수소이온과 무기 탄소 형태로 바뀐다. Energy & Environmental Science에 기재된 ‘Asymmetric chloride-mediated electrochemical process for CO2 removal from oceanwater’ 논문은 수소이온을 활용한다. 바닷속의 수소이온이 많아질수록, 화학평형을 위해 무기 탄소가 이산화탄소로 바뀌는 반응이 일어난다. 이때 발생한 이산화탄소를 멤브레인으로 포집하는 기술이 DOC이다. 이산화탄소를 포집하고 남은 산성화된 바닷물은 염기화 과정을 통해 다시 바다로 방류한다. 바다로 방류된 이산화탄소는 대기 중의 새로운 이산화탄소를 흡수할 수 있다. 이처럼 바다를 활용해 대기 중의 이산화탄소를 감축할 수 있다. 

산업이 발전하면서 이산화탄소의 발생은 늘어나고 있다. 이에 자연스럽게 이산화탄소의 포집 기술들이 주목받으며, 다양한 연구가 진행되고 있다. 정부가 발표한 ‘탄소중립·녹색성장 국가전략 및 제1차 국가 기본계획’ 중 CCUS 부문은 1120만톤(t)의 온실가스 감축을 목표로 하고 있다. 우리나라도 CCUS 실증이 국가 및 기업 단위에서 진행되고 있다. 하지만 여기서 발생한 가장 큰 문제는 이산화탄소 포집 비용이다. 이산화탄소를 원료로 사용하는 기업들이 제시하는 가격보다 이산화탄소를 포집하는 비용이 훨씬 비싸기 때문이다. 

DAC도 공기 중에 떠돌아다니는 이산화탄소를 제거한다는 아주 좋은 취지를 갖고 있다. 하지만 포집 효율이 떨어지고, 열이 필요하다는 문제점 때문에 부정적인 시선을 받고 있다. 이산화탄소를 포집하기 위한 다양한 기술과 방안들이 나오고 있지만, 경제성의 문제로 활발하게 활용되지 못하고 있다. 따라서 이산화탄소 포집 시설의 비용 절감 연구는 필수적이다.

이산화탄소 포집 시설인 DAC와 DOC에서 이산화탄소를 배출하는 모순을 해결하기 위한 신재생에너지 접목 연구도 필요하다. DAC에 지열 에너지, 바이오 에너지 등을 활용해 열을 공급할 수 있다. DOC에 해상 풍력, 해상 태양광, 해양에너지 등을 활용해 전기를 공급할 수 있다.

인간이 살아가면서 이산화탄소의 배출은 필연적인 현상이다. 배출되는 이산화탄소를 방치하는 것보다 이를 활용해 새로운 자원으로 만들어야 한다. 정부와 기업에서 이산화탄소를 포집하고 활용에 관한 보다 적극적인 연구와 실증이 필요한 시점이다.

<글 / 대학생신재생에너지기자단 박주은 laurenpark1069@gmail.com>