바다가 머금은 이산화탄소 '영구 저장'…탄소중립 길 연다

바다는 인간이 배출한 이산화탄소의 30%가량을 흡수하는 '탄소 저장고' 역할을 한다. 이를 이용해 바다가 보다 많은 이산화탄소를 흡수할 수 있게 하면, 대기 중 탄소를 줄이는 효과를 기대할 수 있다. 이러한 원리를 뒷받침할 해양 탄소 제거 기술이 국내에서 개발됐다. 바다가 흡수한 이산화탄소를 '광물(돌)' 형태로 영구 저장해 흡수량을 유지할 수 있게 하는 것이 핵심이다.

AI 생성 이미지. KAIST

KAIST는 생명화학공학과 고동연 교수 연구팀이 미국 매사추세츠공과대(MIT) T. 앨런 해튼(T. Alan Hatton) 교수 연구팀과 공동으로 전기화학 기반의 '해양 탄소 제거(Electrochemical Dissolved Ocean Carbon Removal·e-DOC)' 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

이 기술은 바닷물 속 이산화탄소를 돌 형태의 광물인 '탄소칼슘(CaCO₃)'으로 바꿔 이산화탄소를 사실상 영구 저장할 수 있게 한다. 영구 저장된 양만큼, 바다는 계속해서 새로운 이산화탄소를 흡수할 여지를 갖는다. 기후변화 대응에 핵심 탄소 제거 기술로 활용 가능성을 엿볼 수 있는 대목이다.

공동연구팀은 제주 용암 해수를 이용한 실험에서 장치를 120시간 이상 연속으로 운전하는 데도 성공했다. 이 과정에서 용존무기탄소(Dissolved Inorganic Carbon·DIC)는 80~90% 제거됐고, 기존 기술보다 전력 소비도 최대 54% 줄였다.

특히 탄소를 제거하는 과정에서 고순도 수소(H₂)와 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)을 동시에 생산해 경제성까지 두루 확보했다. 수산화마그네슘은 친환경 소재와 산업 원료로 활용되는 물질이다.

공동연구팀이 개발한 기술은 소형·모듈 형태의 장치로 구현할 수 있어 선박과 바다에서 운영되는 산업시설인 해양플랜트 등에 설치하는 게 용이하다.

향후에는 대규모 해양 탄소 제거 시스템으로 확대해 기후변화 대응과 탄소중립 실현에 기여할 수 있을 것으로 공동연구팀은 내다본다.

(왼쪽부터) 고동연 KAIST 교수, 앨런 해튼 MIT 교수, 박인환 KAIST 박사과정, 이영훈 MIT 박사. KAIST

고 교수는 "개발한 기술은 바닷물 속 이산화탄소를 영구적인 광물(돌)로 영구 저장해 바다가 지속해 새로운 이산화탄소를 흡수할 수 있게 돕는다"며 "이는 해양 탄소 제거 기술의 상용화를 촉진해 탄소중립 실현에도 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

그러면서 "공동연구팀은 앞으로 실제 해양 환경에서 대규모 실증을 진행하는 방향으로 연구를 확장해 나갈 계획"이라고 덧붙였다.

한편 이번 연구에는 KAIST 생명화학공학과 박인환 박사과정과 MIT 이영훈 박사(KAIST 졸업, 현재 MIT 화학공학과)가 공동 제1 저자로 참여했다. 연구 성과는 최근 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)' 온라인판에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr