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이산화탄소의 화학적 재순환 기회와 전망

전문가 제언: ○ 온실효과를 유발하는 CO2 기체는 열역학적으로 매우 안정된 물질이다. 이 안정된 이산화탄소에서 다른 유용한 화합물이나 연료를 얻는다면 지구 온난화에 매우 효율적인 대책의 하나가 될 수 있다. 그러나 안정된 CO2를 변환하기 위해서는 반드시 촉매가 필요하다. 현재까지 상용화되어 있는 촉매는 나오지 않았다. 따라서 이 부문의 연구는 아직 개념적일 뿐이며 우리나라도 그 한계를 벗어나지 못했다.

○ CO2를 화학제품으로 변환하는 공정을 성공한다면 그 경제적 효과는 막대할 것이다. 그러나 이산화탄소를 전환하여 얻을 수 있는 화학제품은 비료나 수지 합성용 요소를 비롯하여 그 종류가 많지 않고 세계적으로 배출되는 CO2의 양에 비하여 극히 미미하다. 따라서 온실가스 제거에서 양적인 의미를 가지려면 CO2로부터 연료로 전환하는 것이 필수적이다.

○ CO2 전환에는 여러 경로가 있다. CO2의 수소화로 탄화수소 형성이 가장 집중적으로 연구되는 분야이다. CO2와 H2로부터 메탄올 합성은 촉망되는 결과로 파일럿 공장 단계이다. 다른 가능성으로 개미산이나 청정 연료인 DME로 전환도 흥미를 끈다. 메탄올, 에탄올과 개미산은 연료전지의 연료로 사용할 수 있어 에너지 저장의 경로가 될 수 있다. 그 밖에 광 전기화학적 촉매 반응에 의한 CO2의 연료 전환도 촉망되는 방법이다.

○ 그러나 이산화탄소는 물과 마찬가지로 완전연소의 생성물이며 따라서 에너지 레벨이 영이다. 따라서 이 물질에서 연료를 얻는다는 것은 에너지의 투입을 의미한다. 이렇게 얻은 연료를 연소시켜 다시 에너지를 얻는다는 것은 열역학적으로 의미가 없다. 전기나 수소 등의 고급 에너지 매체를 제외한 저급 에너지(예: 태양에너지)를 사용할 때만 경제성을 얻을 수 있고 재생에너지만이 환경적 지속가능성을 제공할 수 있다. 그러나 현재까지 태양에너지를 비롯한 재생에너지는 그 비용이 많이 든다는 문제가 있다.

○ 미세조류나 그 외의 생물학적 CO2 유기화합물로의 전환은 식물의 자연적 탄소동화작업을 이용하는 방법으로 비용적인 면에서 효율적이며 환경친화적일 수 있다. 향후 이에 대한 연구의 진행도 기대해 본다.

저자: Centi, G., Perathoner, S.
자료유형: 학술정보