공해 유발의 주범이 미래 자원으로
각광받는 ‘그린콜’과 ‘그린폴’
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| ▲ 석탄이 청정 에너지로 재탄생한 그린콜 ⓒSK에너지 |
최근 모 대기업의 TV광고를 통해 시청자들에게 친숙한 이미지로 다가선 ‘그린콜(Green coal)’이란 용어가 있다. 석탄(coal)을 가공하여 청정연료로 만든 것을 말한다.
그동안 석탄은 이산화탄소와 황산화물, 그리고 질소산화물 등의 환경오염 물질을 배출하는 문제를 안고 있었기 때문에, 공해의 주범이라는 인식이 강했다. 그러나 최근 이런 문제들이 해결되고 석탄에너지로 전환시키는 기술이 새롭게 개발되고 있다.
석탄은 석유 및 천연가스에 비해 전세계에 고르게 분포돼 있고 매장량도 3배에 달하는 장점을 가지고 있다. 때문에 비교적 쉽게 확보할 수 있는 에너지 자원 중 하나지만, 반면에 낮은 발열량과 여러가지 환경오염 물질을 배출한다는 단점도 가지고 있다.
석탄을 재탄생시킨 액화기술
수많은 단점을 지닌 석탄과 같은 에너지원을 청정에너지로 바꾸는 공법이 있다. 바로 석탄액화기술(CTL, Coal to Liquid)이다.
석탄액화기술이란 품질이 낮은 석탄에서 수분과 불순물을 제거해 고급 석탄으로 바꾼 뒤, 이를 수소 및 일산화탄소 등의 가스로 만들어 합성석유와 합성천연가스 등 다양한 에너지원으로 전환하는 방법을 말한다.
그동안 석탄은 이산화탄소와 황산화물, 그리고 질소산화물 등의 환경오염 물질을 배출하는 문제를 안고 있었기 때문에, 공해의 주범이라는 인식이 강했다. 그러나 최근 이런 문제들이 해결되고 석탄에너지로 전환시키는 기술이 새롭게 개발되고 있다.
석탄은 석유 및 천연가스에 비해 전세계에 고르게 분포돼 있고 매장량도 3배에 달하는 장점을 가지고 있다. 때문에 비교적 쉽게 확보할 수 있는 에너지 자원 중 하나지만, 반면에 낮은 발열량과 여러가지 환경오염 물질을 배출한다는 단점도 가지고 있다.
석탄을 재탄생시킨 액화기술
수많은 단점을 지닌 석탄과 같은 에너지원을 청정에너지로 바꾸는 공법이 있다. 바로 석탄액화기술(CTL, Coal to Liquid)이다.
석탄액화기술이란 품질이 낮은 석탄에서 수분과 불순물을 제거해 고급 석탄으로 바꾼 뒤, 이를 수소 및 일산화탄소 등의 가스로 만들어 합성석유와 합성천연가스 등 다양한 에너지원으로 전환하는 방법을 말한다.
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| ▲ 석탄의 액화 및 가스화 공정도 ⓒ에너지관리공단 |
지금까지의 석탄을 활용하는 방법이 단순히 석탄을 연소하여 사용하는 것이었다면, 석탄액화기술은 가스화 공정을 통해 석탄을 합성가스 및 화학제품 등 전혀 다른 연료로 변모시킨다는 점에서 획기적인 기술로 평가받고 있다.
이 같은 석탄액화 기술로 생산되는 석탄을 그린콜로 부른다. 세계 각국은 그린콜을 석유를 대체할 가장 유망한 에너지원 중의 하나로 보면서 기술 개발에 나서고 있다. 우리나라도 오래 전부터 상용화를 위한 기술개발을 진행 중이다.
석유 사용량 줄이는 이산화탄소 플라스틱
지구온난화의 주범으로 몰리던 이산화탄소도 최근 플라스틱의 원재료인 폴리머(Polymer) 제품으로 전환하는 데 사용되어져 이목이 집중되고 있다.
이 기술은 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 회수하여 저장하는데 그치지 않고 촉매 기술을 이용해 플라스틱의 원료인 폴리머로 전환해 실생활에 유용한 플라스틱 제품으로 만든 것으로 이산화탄소 플라스틱을 ‘그린폴(Green Pol)’이라 부른다.
그린폴은 연소할 때 물과 이산화탄소로 분해되기 때문에 그을음 등 유해가스가 발생되지 않고 깨끗하게 연소되는 특징이 있어, 화재 발생시 피해를 최소화 할 수 있고 환경오염에도 일조할 것으로 예상되고 있다.
또한 생분해성과 무독성, 그리고 투명성, 차단성, 인쇄성 등에 있어 기존 플라스틱보다 탁월한 기능을 가지고 있다. 이로 인해 건축용 자재나 포장용 필름, 그리고 식품 포장재 등의 용도로 다양하게 활용할 수 있다.
이산화탄소를 유용하게 써보고자 하는 최초의 시도는 일본의 이노우에 교수로부터 시작되었다. 지난 1969년에 이노우에 교수팀은 세계 최초로 이산화탄소와 옥사이드를 이용한 이산화탄소 플라스틱의 제조에 성공했다.
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| ▲ 이산화탄소와 옥사이드를 이용한 이산화탄소 플라스틱의 제조공정 ⓒ대한석탄공사 |
이산화탄소는 안정성 문제 때문에 일정은 반응을 일으키는 것이 매우 힘들지만, 이노우에 교수팀은 반응이 원활하게 이루어 질 수 있게 도와주는 촉매를 사용했다. 그 결과 이산화탄소가 산소 원자를 포함한 고리 형태의 옥사이드와 반응하면서 새로운 물질을 만들어 냈다.
당시에 개발된 이 신물질의 제조공정은 상업화에 한참 미달했다. 그러나 이후 많은 나라의 연구진이 다양한 금속을 이용한 촉매를 적용하면서 오늘날 플라스틱이라 불릴 수 있을 만큼의 성질을 가진 물질을 만들어 낼 수 있었다.
특히 얼마 전에는 국내에서 이산화탄소를 이용한 플라스틱 개발에 괄목할 만한 성과가 이루어져 관심을 모은 바 있다. 아주대학교 분자과학기술학과의 이분열 교수팀이 개발한 이 기술은 코발트계의 촉매를 사용하는 공정이 핵심으로서, 기존의 촉매 효율에 비해 획기적인 성능을 지니고 있다.
이 교수가 개발한 촉매는 타의 추종을 불허하는 성능을 갖고 있는 것으로 알려졌다. 특히 이산화탄소 플라스틱 개발 분야에서 가장 앞선 기술로 평가받던 미국의 기술과 비교할 때 반응량으로는 22배, 그리고 속도면에서는 16.7배나 앞선 수준인 것으로 나타났다.
환경 전문가들은 “그린폴의 활용으로 석유 사용량을 줄일 수 있게 되면 그만큼의 탄소배출권까지 획득할 수가 있기 때문에, 일석이조의 효과를 거둘 수 있을 것으로 보고 있다.
 저작권자 2013.10.04 ⓒ ScienceTimes |
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