[현장]탄소중립 혁신기술 상용화 ‘눈앞’
[현장]탄소중립 혁신기술 상용화 ‘눈앞’
  • 최아름 기자
  • 승인 2021.05.03 17:00
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■KIST, 연구개발 및 기술이전 현황 공개

암모니아로 수소 운반, 안정적 추출
고가 촉매 입자 대폭 줄여 반응성 제고
폐탄소섬유강화복합재서 탄소섬유 재생

[정보통신신문=최아름기자]

탄소중립 2050 실현을 위해 국내 산학연관의 준비가 분주한 가운데, 한국과학기술연구원(KIST)이 기술 이전 기업들과 함께 그간 개발한 탄소중립 혁신기술과 이를 사업화하고 있는 현황을 공개했다. 

석현광 KIST 본부장이 KIST 탄소중립 기술에 대해 소개하고 있다.

■암모니아 수소추출 촉매 및 시스템

탄소를 가진 연료를 사용하면 탄소 배출이 불가피하므로, 탄소를 보유하지 않은 에너지가 필요하다. 하지만 태양광, 풍력 등의 재생에너지는 변동성이 너무 크다는 문제가 있다. 또한 재생에너지 생산처와 인구밀도가 높은 수요처는 매우 다른 지역에 위치하고 있다.

이러한 에너지를 생산해 에너지 수요처로 운반할 수 있기 위해 배터리 등 에너지저장장치(ESS)는 엄청난 양을 저장하기에는 한계가 있다. 해저케이블은 간단한 방법이지만 비현실적이다.

따라서 탄소를 가지지 않은 재생에너지 운반체를 통해 생산된 에너지가 운반되고 수요처에서 생산할 수 있는 방안이 필요하다.

이러한 운반체로 각광받고 있는 물질이 수소다. 현재 사용하는 메탄올, 가솔린 디젤 등보다 3~6배 무게의 에너지를 저장할 수 있다. 단, 단위부피당 에너지 저장 밀도가 낮은 편이기 때문에 액상화 수소 저장 소재가 요구된다.

윤창원 KIST 박사가 암모니아 활용 수소 운반 기술에 대해 소개하고 있다.

이를 통해 수소 운반체로 제시된 물질이 암모니아(NH3)다. 하버보쉬 공정법을 통해 엄청난 양을 만들 수 있고, 저장 운송 인프라 이미 만들어져 있어 초기 막대 투자 없이 그대로 활용할 수 있기 때문이다. 또한 수소 생성 후 공기 중으로 질소만 배출하는 것도 장점이다.

원익머트리얼즈는 해당 기술을 이전받아 기술사업화에 매진하고 있다.

2014~2017년 촉매 전환율 99.7% 낮은 온도(475도)에서 구현했으며, 2017~2019년 하루 10KG 생산 촉매 대량 제조 시스템 구축을 완료했다. 최근에는 하루 300KG 생산 시운전 중으로 향후에는 1톤급 생산 시스템을 구축할 계획이다.

유덕영 금양이노베이션 연구소장이 귀금속 나노입자 촉매 제조 기술 상용화 현황에 대해 발표하고 있다.

■초미세 귀금속 나노입자 제조기술 

수소를 통한 에너지 운반의 핵심은 촉매로, 촉매에 고가의 귀금속소재가 쓰이고 있다.

KIST는 귀금속 촉매를 적게 쓰면서도 효율을 높이는 방법으로, 귀금속 입자의 크기를 손쉽게 초소형 나노입자 수준으로 크게 줄여 반응 효율을 높이는 기술을 개발했다.

기존의 용액공정 합성법이나 지지체 조합 합성법처럼 까다로운 방법이 아닌 간단한 2단계 교반 과정만으로 합성이 가능하기 때문에 대량 생산이 용이하다는 장점이 있다.

해당 기술을 이전받은 금양이노베이션은 귀금속 탐지 촉매를 활용한 촉매층을 보유한 막전극집합체를 개발하고 있으며, 올해 말까지 연료전지스택을, 내년까지 연료전지모듈을 발표할 예정이다.

또한 수소연료전지 시장에 진입해 20% 마켓셰어 확보를 목표로 하고 있다.

 

■다량의 CO2 배출하지 않는 CFRP 재활용

물을 반응용매로 사용, 80~110℃의 상압에서 진행되는 화학적 분해방식을 통해 친환경적인 방법으로 폐탄소섬유강화복합재(CFRP)로부터 고품질의 재생탄소섬유와 에폭시 회수 기술을 개발했다.

고급차나 항공기, 골프채나 자전거, 풍력 블레이드 등에 사용되는 탄소섬유의 수요는 폭발적으로 증가하고 있지만, 이를 폐기하거나 재사용하기 위한 기술은 없었다. 이에 지금까지 전량 매립이나 소각이 불가피했고, 이로 인한 유독가스 발생 및 낮은 재활용 경제성 등은 문제로 제기됐다.

KIST는 탄소섬유 폐기물을 분태한 다음 물에 기존에 구할 수 있었던 첨가제를 섞어 수지를 제거해 단섬유를 얻는 기술을 개발했다.

KIST는 테스트 결과 만들어진 탄소섬유의 질이 상당히 좋다고 밝혔으며, 유리섬유도 동일하게 사용할 수 있는 점이 큰 장점이라고 밝혔다.

이를 이전받은 카텍에이치측은 "미국 호주 등에서 요청이 들어오고 있다며 폐기물 처리 아닌 활용을 해서 업체에 재공급하는 것이 가장 큰 B2B 포인트"라고 밝혔다.

현재 카텍에이치는 1500톤의 CFRP를 처리해 800~1000톤 공급하는 시설 구축을 완료했으며, 2024년까지 5000~6000톤 처리 설비 구축을 계획하고 있다.

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KIST 연구진과 기술이전기업 대표들이 질의 응답을 받고 있다.

■발빠른 법제도 개선 시급

관련인들은 탄소중립 관련 법규제와 관련해 아쉬움을 내비쳤다.

조병욱 원익머트리얼즈 전무는 "암모니아 활용 수소 운반 기술은 세계 최고 수준이지만, 법으로 생성법이 명시되지 않아 실제적인 출시가 어려울 수 있다"며 "대기업도 아닌 중견기업이 정부기관을 일일이 찾아다니며 설명하고 설득할 수는 없다.. 법규제로 인해 상용화가 늦어지면 미국이나 일본에 따라잡힐 수도 있는 상황"이라고 덧붙였다.

또한, 인력 수급과 관련해서는 수급에 어려움은 없지만, 반도체 업종 등에 비해 불균형이 있는 것은 사시이라며, 탄소중립 관련 인센티브 제공 등이 도움이 될 것이라고 제언했다.


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