태양광으로 CO2를 연료로 바꾸는 혁신적인 반응기
최근 케임브리지 대학교 연구진이 대기 중 이산화탄소(CO2)를 포집하여 유용한 가스로 전환하는 태양광 반응기를 개발했다고 해요. 이 기술은 미래에 자동차 연료, 독립 가구 전력 공급, 심지어 의약품 생산에도 활용될 수 있다고 하니 정말 놀랍습니다.
광합성에서 영감을 얻다
연구진은 광합성에서 영감을 받아 이 장치를 개발했으며, 기존의 태양광 장치보다 훨씬 쉽게 규모를 확장할 수 있다고 주장합니다. 이 연구 결과는 저명한 학술지인 ‘Nature Energy’에 발표되어 더욱 신뢰도를 높이고 있습니다.
탄소 포집 기술의 새로운 대안
탄소 포집 및 저장(Carbon capture and storage, CCS)은 온실가스 배출을 줄이는 효과적인 방법으로 알려져 있지만, 대부분의 탄소 포집 기술 자체가 화석 연료를 사용한다는 문제점이 있었죠. 또한 포집된 CO2를 지하 깊숙한 곳에 저장해야 하는 어려움도 있었습니다. 하지만 이 새로운 반응기는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 가능성을 제시합니다.
케임브리지 대학교 화학자이자 연구의 제1 저자인 사얀 카(Sayan Kar)는 “CO2를 지하에 묻는 대신 유용한 물질로 만들면 어떨까요?”라며, “CO2는 유해한 온실가스이지만, 지구 온난화에 기여하지 않고도 유용한 화학 물질로 전환될 수 있습니다”라고 강조했습니다.
태양광으로 작동하는 친환경 반응기
카와 그의 동료들이 개발한 새로운 반응기는 완전한 태양광 구동 방식으로, 별도의 케이블이나 배터리가 필요하지 않습니다. 밤에는 스펀지가 물을 흡수하는 것처럼 공기 중의 CO2를 흡수하고, 낮에는 햇빛이 흡수된 CO2를 가열합니다. 이때 반도체 분말은 자외선을 흡수하고, 반응기 위의 거울은 햇빛을 모아 시스템 효율을 높이는 역할을 합니다.
합성 가스 생산의 핵심
이러한 흡수 과정은 반응기 내에서 화학 반응을 일으켜 CO2를 합성 가스(syngas)로 전환합니다. 합성 가스는 일산화탄소(CO)와 수소(H2)의 혼합물로, 다양한 연료 및 화학 물질 생산에 중요한 요소입니다. 연구팀은 현재 이 태양광 합성 가스를 자동차나 비행기 등의 운송 수단을 지속 가능한 방식으로 구동할 수 있는 액체 연료로 전환하는 연구를 진행하고 있다고 합니다.
카는 “이 장치를 대규모로 생산한다면 대기 중 CO2를 제거하고 화석 연료를 대체할 수 있는 청정 에너지를 동시에 얻을 수 있습니다”라며, “CO2는 유해한 폐기물로 여겨지지만, 동시에 기회이기도 합니다”라고 말했습니다.
다양한 활용 가능성
연구진은 이러한 태양광 반응기가 도시 전체가 아닌 개인이 외딴 지역에서 에너지를 공급하는 데에도 사용될 수 있다고 주장합니다. 또한 합성 가스는 화학 물질 생산에 널리 사용되기 때문에 태양광 합성 가스는 화학 산업의 탄소 발자국을 줄이는 데에도 기여할 수 있습니다.
연구를 이끈 케임브리지 대학교 화학자 에르빈 라이스너(Erwin Reisner)는 “우리가 의존하게 된 제품을 생산하기 위해 계속해서 화석 연료를 파내고 태우는 대신, 필요한 모든 CO2를 공기 중에서 직접 얻어 재사용할 수 있습니다”라며, “정치적인 의지만 있다면 순환적이고 지속 가능한 경제를 구축할 수 있습니다”라고 밝혔습니다.
태양광 탄소 포집 반응기로 구동되는 자동차를 생각보다 빨리 만나볼 수 있기를 기대해 봅니다.