이 노란 가루, 지구 온난화를 막는 구세주가 될 수 있을까?

지구 온난화 대책으로 이제는 필수불가결한 존재가 되어버린 대기 중 이산화탄소 직접 회수(DAC, Direct Air Capture). 하지만 현재 가동 중인 DAC 시설을 모두 합쳐도, 전 세계 연간 배출량의 겨우 30초 분량에 해당하는 이산화탄소만 회수할 수 있는 실정이다. 그런데, 희망의 노란 가루(?)가 등장했다.

 

이 노란 가루, 지구 온난화를 막는 구세주가 될 수 있을까?

 

 

이 노란 가루는 나무 한 그루와 맞먹는 수준으로 이산화탄소를 흡수한다고 한다.

 

마치 카레 가루 같은 노란색 분말로 이산화탄소를 포획하다

 

나무 한 그루는 대기 중에서 연간 약 10~40kg의 이산화탄소를 흡수한다. 이번에 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스 과학자 팀이 개발한 노란 가루는 200g 정도로 이산화탄소 20kg을 흡수할 수 있다. 이 연구 결과는 과학 저널 Nature에 발표되었다.

 

이 노란 가루는 다공성 소재인 공유결합유기구조체(COF, Covalent Organic Framework)로 만들어졌으며, “COF-999”라는 이름이 붙었다. 연구에 참여한 박사 과정생 지후이 저우(Zihui Zhou)는 "이 분말을 주사형 현미경으로 관찰해 보니, 수십억 개의 작은 구멍이 뚫린 패스켓 볼처럼 보였습니다"라고 설명했다.

 

탄소와 질소로 이루어진 육각형 구조체의 발판에는 염기성 pH를 가진 아민 화합물이 결합되어 있어, 공기 중의 산성 CO2 분자만을 효율적으로 제거한다. 나머지 성분은 아무 문제 없이 통과한다고 한다.

 

연구팀은 COF-999의 탄소 제거 능력을 검증하기 위해, 노란색 분말을 빨대 크기 정도의 스테인리스 스틸 튜브에 채운 후, CO2 농도가 410~517ppm인 야외 공기에 20일간 노출시켰다. 그 결과, 튜브를 통과한 공기에서는 CO2가 전혀 검출되지 않았다.

 

또한, 다공성 COF-999는 표면적이 커서 CO2 분자를 저장할 수 있는 공간이 많다. 따라서 기존 DAC에 사용되는 다른 소재와 비교해 '적어도 10배' 빠른 속도로 CO2를 제거할 수 있다고 한다. 연구를 주도한 오마르 야기(Omar Yaghi)는 "앞으로도 지속적인 개선을 통해 2025년에는 COF-999의 능력을 두 배로 높일 계획"이라고 밝혔다.

 

오마르 야기는 DAC뿐만 아니라 기존의 정유소나 화력 발전소에서 CO2를 회수 및 저장하는 시스템에 COF-999를 도입하면 CO2 제거 효율이 크게 향상될 것이라고 말했다. COF-999는 뛰어난 내구성도 자랑한다. 새로운 버전은 실험 종료 시점까지 CO2를 300회 이상 포획하고 방출할 수 있었다고 한다.

 

애리조나 주립대의 클라우스 라크너(Klaus Lackner)는 "100 사이클을 끝내도 성능이 저하되지 않는다는 것은 수천 사이클도 가능할 것"이라며 긍정적인 평가를 내렸다.

 

실용화의 과제와 미래 전망

 

그러나 이 노란색 분말이 실제로 산업 규모로 도입되기 위해서는 몇 가지 과제가 남아있다. 지후이 저우는 "이렇게 뛰어난 성능 덕분에 즉시 지구 규모로 도입되길 바라는 마음도 있지만, 산업 규모로 전개하기 위해서는 분말이 날아가지 않도록 공기가 통할 수 있는 금속제 대형 상자를 제작하여 기존 화학 공장이나 석유 시설처럼 대규모로 설치해야 한다"고 말했다.

 

또한, 클라우스 라크너는 DAC를 통해 수천억 톤의 CO2를 회수하려면 시스템 전체의 비용을 "현재의 10분의 1로 낮춰야 한다"고 밀했다. 펜실베이니아 대학의 화학 공학자이자 전 미국 에너지부에서 탄소 회수에 참여한 경험이 있는 제니퍼 윌콕스(Jennifer Wilcox)는 COF-999가 아직 실제 용도에서 테스트되지 않았다고 꼬집었다.

 

"필터에 코팅하거나 펠릿 형태로 성형할 경우, 공기 흐름이 지나치게 제한되어 팬의 에너지 소비량이 증가할 가능성이 있습니다." 그녀는 이러한 기술적 특성이 "최종적으로 비용을 좌우할 것"이라고 말했다.

 

노란색 분말의 미래와 우리의 선택

 

노란색 분말이 앞으로 어떻게 될지는 아직 미지수다. 파리 협정의 "산업혁명 이전 대비 기온 상승을 2도 미만으로, 더욱 낮은 1.5도 미만으로 억제"라는 목표를 달성하기 위해서는 안정적인 기후 유지를 위한 DAC가 필수적이다. 오마르 야기는 "비록 CO2 배출을 멈추더라도 대기 중 CO2를 제거할 필요가 있다. 다른 선택지는 없다"고 말했다.

 

노란색 분말이 성공적으로 자리 잡을 수 있을지, 아니면 예상치 못한 난관에 부딪혀 좌절할지 귀추가 주목된다. 

 

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