[한국] SK, 이산화탄소에서 전기와 수소 생산 역발상으로 탄소 줄인다

대기오염의 주범으로 석유화학 공장 등 산업계의 반환경 최고 요인인 이산화탄소에서 전기와 수소를 생산하는 역발상으로 탄소를 줄이는 기술이 개발될 것으로 보인다. 이 기술의 실체가 완성되면 산업현장의 불가피한 탄소 발생은 환경오염이 아닌 새로운 에너지원이 될 것으로 기대를 모으고 있다.

SK이노베이션 울산CLX가 UNIST(울산과학기술원, 총장 김용호)와 공동으로 이산화탄소(CO2) 저감 시스템 실증화 사업을 진행하기로 했다고 21일 밝혔다.

이를 통해 내부적으로는 SK이노베이션이 환경 부정영향을 제로(0)로 만들겠다는 전략방향인 ‘그린밸런스2030’ 성공을 위한 원천기술을 확보해 이산화탄소를 본질적으로 저감하게 된다. 특히 ESG(환경, 사회적책임, 지배구조) 경영을 강화하는 ‘책임투자’를 더욱 확대하게 됐다. 대외적으로는 대기환경 오염의 주원인인 이산화탄소를 획기적으로 줄이면서 자원으로 재활용하게 되는 셈이다. 

양측은 UNIST 에너지 및 화학공학부 김건태 교수팀이 세계 최초로 개발한 ‘금속 이산화탄소 배터리 시스템’의 확대 가능성 및 상업화를 검증한다. 이 시스템은 이산화탄소를 활용해 전기와 수소를 생산하는 것이 핵심이다. 김 교수팀은 이미 연구단계에서 기술 검증을 완료했다.

물에 이산화탄소를 넣으면 전기화학 반응을 통해 기후변화의 주범인 이산화탄소는 제거되고, 전기와 수소가 만들어지는 방식이다. 이산화탄소가 녹은 물에는 수소이온(H+)이 많아져 산성을 띄게 되며, 이때 전자들이 이동하면서 전기가 만들어지는 것이다. 또 이 과정에서 수소(H2)도 생산되는 일석이조의 효과를 거둘 수 있다. 이 시스템을 활용할 경우 이산화탄소의 전환 효율이 약 60%에 달할 정도로 매우 높다.

김 교수팀은 기체 상태의 이산화탄소를 물에 녹이면 쉽게 다른 물질로 전환할 수 있다는 점에 착안해 연구를 시작했다고 알려졌다. 이 시스템은 이산화탄소를 물에 녹여 작동하는 전지 형태다. 연료전지와 같이 음극(Zn or Al) 메탈과 분리막, 양극(촉매)으로 구성돼 있다. 다만 다른 전지와 달리 양극(촉매)이 물에 담겨 있으며 음극과 도선으로 연결돼 있다.

SK이노베이션 울산CLX는 실증화 사업을 위해 UNIST 등이 설립한 산학연 공동연구법인에 출자 형태로 참여키로 했다. 이를 위해 양측은 올해 초부터 관련 논의를 지속해왔다. 산학연 공동연구법인은 현재 공공기술 사업화 컨소시엄을 지원해 지역 신사업 육성 및 일자리 창출을 목적으로 하는 ‘공공연구기관 Big 선도모델 사업’에 지원한 상태다.

양측은 향후 SK이노베이션 울산CLX 생산공정 중 발생하는 연도가스의 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등 대기오염물질 저감 가능성을 테스트한다. 여기서 연속공정 사업화 등 상업성이 확인되면 함께 공동 사업 추진도 검토할 계획이다.

이 사업은 뛰어난 연구역량을 보유한 UNIST와 이를 구현하기 위한 글로벌 최고 수준의 엔지니어링/공정운전 역량 등을 보유한 SK이노베이션 울산CLX 간 산학연 협력 사례로 평가 받고 있다. UNIST에 인접한 SK이노베이션 울산CLX에서 곧바로 연구 결과를 테스트할 수 있다는 점도 큰 매력 중 하나다.

지구 온난화 등 심각한 기후변화 문제로 전세계적으로 이산화탄소를 포집∙활용∙저장하는 기술개발이 한창인 만큼 이번 사업이 상업화에 도달하게 되면 전세계적으로 이산화탄소 등 대기오염물질의 획기적인 저감이 가능해지는 전기를 마련하게 될 것으로 예상된다.

UNIST 김건태 교수는 “SK와의 협업을 통해 연구 결과가 실제 상업화 되면 이산화탄소 저감에 큰 기여를 할 것으로 기대한다”면서 “파생 연구를 통해 시스템을 개선하면 더 많은 이산화탄소를 줄이면서 수소와 전기를 생산할 수 있을 것”이라고 말했다.

SK이노베이션 울산CLX 임성배 화학생산본부장은 “SK이노베이션은 그린밸런스2030 추진 전략 아래 환경에 미치는 부정적 영향을 최소화하기 위해 다각적으로 노력하고 있다”면서 “이번 UNIST와의 협업을 통해 대기오염물질 저감을 위한 원천기술을 확보함으로써 그린밸런스2030 성공을 위한 교두보를 마련할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

[출처 = SK에너지(http://www.skenergy.com/) / 2021년 10월 21일]