"수상 플랜트단지 조성예정...몇년내 상용화될것"
나뭇잎 모양의 소형 수상 플랜트를 통해 친환경 연료를 생산할 수 있는 기술이 개발됐다.
최근 영국 케임브리지대학교(University of Cambridge) 연구팀은 "태양광과 물 그리고 이산화탄소(CO2)를 이용해 합성연료를 생산할 수 있는 수상 플랜트를 개발했다"면서 "이 수상 플랜트에서 생산된 합성연료는 화석연료와 다르게 연소과정에서 이산화탄소가 배출되지 않는다"고 밝혔다.
케임브리지대학교에서 에너지 및 지속가능성을 연구하는 어윈 라이스너(Erwin Reisner) 교수는 "태양광 발전은 분명 탄소중립을 달성하는데 큰 기여를 하고 있는 것은 맞다"며 "하지만 태양광을 이용해 항공기나 선박에서 사용할 수 있는 친환경 연료를 생산할 수 있다면 한단계 더 발전하는 것"이라며 연구성과의 의미를 강조했다.
연구팀은 식물이 광합성을 통해 양분을 만드는 것에서 소형 수상 플랜트 개발의 영감을 받았다. 이 소형 플랜트는 화학적 태양광 흡수제로 전력을 생산한 다음에, 촉매를 이용해 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)을 일산화탄소(CO)와 수소(H2) 혼합물로 전환한다. 연구진은 "일산화탄소와 수소는 친환경 연료생산의 매개체 역할을 한다"고 설명했다.
하지만 연구진은 한가지 난관에 봉착했다. 초기형 플랜트에 들어간 태양광 흡수제는 유리와 보호막으로 구성돼 있어 지나치게 무겁고 복잡한 구조를 가졌던 것이다. 이에 연구진은 박막 금속 산화물과 페로브스카이트(perovskites) 소재를 활용한 장치로 기존 흡수제를 대체했다. 페로브스카이트는 특정 화합물질을 일정한 규칙으로 배열한 혼합물로 가볍고 유연해 '태양전지의 미래'로 불린다.
연구진은 "그 결과 1mm 두께로 100평방센티미터(cm²)의 면적을 덮는 장치를 개발했다"며 "이를 통해 플랜트를 경량화, 소형화할 수 있어서 대량생산의 단초를 마련할 수 있었다"고 설명했다.
라이스너 교수는 "지금은 일산화탄소와 수소를 만들고 있지만 우리가 진정으로 목표로 하는 것은 디젤이나 휘발유와 같은 연료를 생산하는 것"이라며 "한 가지 목표는 항공기 및 선박을 위한 지속가능한 친환경 등유를 만드는 것"이라고 밝혔다.
실제 전세계 무역의 약 80%가 화물선을 통해 운송되며, 이 화물선의 이산화탄소 배출량은 전세계 배출량의 3% 이상을 차지한다. 라이스너 교수는 "친환경 연료로 화물선에 쓰이는 화석연료를 대체하면 지구온난화와의 전쟁에서 큰 역할을 할 수 있다"고 강조했다.
다만 라이스너 교수는 "이것이 완전한 탈탄소와는 거리가 멀다"면서 "탄소는 여전히 핵심 구성요소이며, 우리가 하고 있는 것은 연료를 '탈화석화'하는 것"이라고 밝혔다. 라이스너 교수는 "우리는 더이상 석탄, 석유, 가스 등을 태우지 않는 것을 목표로 하며 특히 이 과정에서 나오는 온실가스를 대기에 추가하지 않을 것"이라고 덧붙였다.
한편 라이스너 교수와 연구진은 "호수와 강 하구에 떠다니는 수상 플랜트단지를 만들어 친환경 연료를 생산하는 것을 고려하고 있다"며 "이 기술의 장점은 농작물과 산림에 필요한 많은 양의 토지를 차지하지 않는다는 것이다"고 말했다.
연구진은 몇 년 내에 이 기술이 상용화될 것으로 기대하고 있다. 라이스너 교수는 "우리는 이 발명품을 상용화하기 위해 스타트업 회사를 설립했다"며 "이제 탄소감축에 기여할만큼 큰 규모로 확장할 예정이다"고 했다.
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