이산화탄소를 잡아라

 

 

 

   지표면의 평균 온도는 대기 중 이산화탄소 농도와 밀접한 상관관계를 가지고 있다. 다양한 과학적 데이터에 의하면 20세기 들어 지구상의 이산화탄소 농도는 급격하게 증가하고 있고, 평균 기온 역시 상승하고 있음을 볼 수 있다. 이 문제의 책임은 90% 이상 인간에게 있는데 20세기 화석연료의 사용을 통한 급격한 산업화가 바로 그것이다. 세계인이 모두 20세기 이전의 문명에서처럼 전기와 자동차 없이 살면 문제가 해결될 것이지만, 이것은 현실적으로 불가능하다. 그렇다면 어떻게 이산화탄소 문제를 해결할 수 있는가. 국제 사회는 그 최선의 방법으로 대기 중으로 배출되는 이산화탄소를 가능한 한 많이 잡아들여 깊은 땅 속이나 바다 속에 저장하는 기술을 개발하고 있다.

 

 

   그런데 배출되는 이산화탄소는 기체이므로 그 상태로는 잡고, 수송하고, 저장이 매우 힘들다. 우리가 아는 습기제거제는 공기 중의 습기를 잡아 고체 또는 액체가 되는 화학물질을 이용한 것인데, 이것처럼 기체 상태의 이산화탄소를 잡아 액체나 고체 상태가 되는 물질을 이용할 수 있다. 단 이산화탄소 제거제는 반복해서 사용할 수 있어야 한다. 이것은 지구의 수많은 공장과 발전소에서 배출되는 수십억톤의 이산화탄소를 처분하기 위해 그 만큼의 이산화탄소 제거제를 계속 만들 수 없기 때문이다.

 

 

   이산화탄소 제거제를 재사용하려면 이 화합물에 붙은 이산화탄소 분자를 다시 떼어 내는 재생 과정이 필요하다. 불행히도 이 재생 과정에는 에너지가 소모돼야 한다. 에너지는 화석연료를 태워 이산화탄소를 배출하며 생산되는 것이므로 이산화탄소를 제거하기 위해 이산화탄소를 만드는 역설적인 상황이 발생한다.

 

 

   결론적으로 가능한 한 최소의 에너지에 의해 재생이 되는 이산화탄소 제거제를 만들어야 한다. 과학자들은 최소의 에너지를 소모하면서 영구적으로 재사용 가능한 이산화탄소 잡는 물질 개발을 위해 계속 노력하고 있다.

 

 

   ●강연내용

 

   본 강연에서는 대기 중의 이산화탄소 농도 증가와 지구 온난화 문제에 대해 살펴보고, 그 해결 방안으로서 대기 중으로 방출되는 이산화탄소를 사전에 포집해 저장하는 기술에 대해 소개하고자 한다. 특히 다양한 이산화탄소 배출원에서 이산화탄소를 분리해 포집하는 방법의 종류와 각각의 화학적 원리에 대해서 살펴보고자 한다. 더불어 현재까지 세계적으로 개발된 대표적인 이산화탄소 포집 방법이 가지는 문제점에 대해서 소개하고, 과학자들이 이산화탄소와 환경 문제를 해결하기 위해 개발 중인 다양한 신소재와 그 원리에 대해서도 소개한다.

 

 

   지스트 신소재공학부 박지웅 교수 연구팀은 2011년부터 미래창조과학부의 재원으로 (재)한국이산화탄소포집및처리연구개발센터의 지원을 받아 수행 중인 KOREA CCS 2020 사업의 "고효율 저에너지형 비수계 이산화탄소 흡수제 개발" 연구를 수행하고 있다.

 

 

   이 연구사업의 결과로 효율이 우수하고 에너지 소모가 적은 새로운 유기 이산화탄소 흡수제를 개발했고 혁신적 이산화탄소 포집 공정 개발이 가능하도록 흡수제 성능을 극대화하는 연구를 추진 중이다.

 

 

   또 박 교수팀은 새로운 기 수행한 미래창조과학부의 기초연구 사업의 지원을 받아 세계 최초로 용액 가공이 가능한 다공성 공유결합 유기분자네트워크를 개발, 이를 고효율 고선택성 특성을 보이는 고체 이산화탄소 흡착제와 분리막 제조에 응용하는 등 이산화탄소 포집용 신소재 개발에 주력하고 있다.

 

 

   이밖에도 다양한 연성 재료(Soft Materials)의 합성과 재료과학 분야의 연구를 중점적으로 진행 중이며, 주로 물, 공기, 에너지 등을 효율적으로 이용하고 지속 가능한 환경을 유지하는 데에 필요한 신기술 개발에 역점을 두고 있다. 현재 수행 중인 연구 주제로는 새로운 기능성을 가진 나노 구조 고분자 개발, 저에너지 소비형 고효율 이산화탄소 포집ㆍ저장ㆍ분리용 유기화합물 및 고분자 소재 합성 및 응용, 새로운 나노다공성 분자 분리ㆍ저장 소재 개발 및 멤브레인 기술 개발, 자기조립법을 이용한 유기 에너지 소재 개발 등이 있다.

 

 

박지웅 교수, GIST (2013년 10월 17일자)