탄소포집 기술을 활용한 머티리얼

기후위기는 우리 시대의 가장 중요한 화두이다. 올 여름, 유럽과 미국은 이미 40℃를 오르내리는 기록적인 폭염으로 사망자가 속출했고 우리나라의 경우 올 봄 (3월~5월) 전국 평균기온은 13.2 ℃로 1973년 이후 역대 가장 높았고 특히 5월은 대기가 건조한 가운데 강수량이 역대 가장 적은 수치를 기록했다. 이러한 가운데 도로가 침수되는 홍수와 같은 폭우가 이어지는 등 예측할 수 없는 기후 변화에 대해 전세계적으로 적극적으로 대응해야 한다는 목소리가 높아지고 있다.-전문가들은 이러한 기후 위기에 대해 대처하는 방법으로 ‘탄소배출량 감축’을 솔루션으로 제안하고 있으며 2050년까지 전 세계가 탄소 순 배출량이 0인 상태를 달성해야 한다고 주장한다. 이에 따라 전 세계에서 탄소 순 배출량을 줄이기 위해 다방면으로 노력하고 있는데 이산화탄소 순 배출량 0으로 만드는 ‘탄소중립(carbon neutrality)’과 온실가스 배출량을 0으로 만드는 ‘넷제로(net zero)’의 개념이 중요하게 떠오르고 있다. 여기서 온실가스는 이산화탄소, 메탄, 이산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황 등 6가지로 지구에 들어온 태양에너지가 지구 밖으로 빠져나가지 못하게 막아 온실효과(Greenhouse effect)를 초래하는 주범으로 꼽힌다.-​이러한 가운데 이산화탄소가 생산되는 근원지에서부터 이산화탄소를 포집하여 공기 중으로 방출되는 것을 막고(Carbon Capture) 필요한 곳에서 사용(Utilization)하거나 땅속에 저장(Storage) 하는 CCUS는 국제에너지기구에서 탄소 제로를 가능케하는 유일한 기술로 주목받고 있다. 이 기술을 활용하여 폐기물로 간주되는 이산화탄소를 사용한 가치있는 산업용 머티리얼 시장이 새롭게 열리고 있다.-​Aramco사우디아라비아의 국영 석유화학회사인 Aramco는 석유, 가스 업계에서 가장 낮은 탄소발자국을 기록하는 기업으로 글로벌 탄소 배출 문제 해결을 위해 힘쓰고 있는 가운데 2016년, 미국 화학회사 Novomer의 폴리프로필렌 카보네이트 폴리올 제품 라인을 인수했다. 여기서 확보된 기술로 폐이산화탄소를 청정 고부가가치 소재로 전환하여 성능, 비용 및 탄소발자국을 획기적으로 개선한 제품을 선보이는데 Aramco고성능 Converge® 폴리올은 소비자 및 산업용 접착제, 단열재, 식품 포장재, 실란트 및 엘라스토머와 같은 일상 애플리케이션에 사용되며 제품수명 전반에 걸쳐 이산화탄소를 저장함으로서 온실가스 (GHG)를 제거한다.-​-​Aramco--​​Carbon 8영국의 화학회사 Carbon 8은 자사의 ACT(Accelerated Carbonation Technology)를 통해 이산화탄소를 포집한 경량 골재를 선보임으로써 건축 산업에서 탄소발자국을 줄이고 있다. ACT는 자연이 수천 년 동안 천천히 탄소를 격리해 온 방식을 기반으로 하는데 Carbon 8은 엔지니어링 조건과 이산화탄소에 대한 노출을 통해 이 반응을 가속화하여 잔류물 및 탄소 배출에 대한 보다 실질적인 솔루션을 제안한다.-​- ​Carbon 8-​Covestro독일의 글로벌 화학회사인 Covestro는 포집한 이산화탄소에서 탄소만 추출해 폴리우레탄폼의 기초물질인 폴리올전구체를 만들어내고 이를 활용한 폼 매트리스를 선보였다. 이렇게 만들어진 매트리스는 안전성이 뛰어나면서 기존 화석연료로 생산한 제품과 동일한 성능을 가지고 있는 것이 특징이다. 이 회사는 가정용 폼 매트리스뿐 아니라 자동차 내장재 등으로 사업을 확장면서 이산화탄소를 실용적인 원자재로 탈바꿈시켜 한계에 도달한 화석연료를 대체하기 위해 노력중이다.-​Covestro-​Made of Air독일의 Made of Air 는 목재 폐기물을 이용해 고부가 가치 탄소 네거티브 열가소성 플라스틱으로 만드는 과정에서 배출하는 양보다 더 많은 양의 탄소를 제거하며, 삼림 및 농업 과정에서 남겨진 목재를 태웠을 때 만들어지는 숯과 유사한, Biochar라는 고탄소 물질을 선보였다. 광합성을 통해 식물내에 포집되었던 탄소는 biochar 속에 갖혀 완전히 격리되는데 결과적으로는 공기 중 탄소를 빨아들이는 머티리얼을 만들게 된다. 열분해를 통해 열에너지가 발생하며 이 열은 그대로 저장하거나 전기 에너지로 변환될 수 있으며 이렇게 만들어진 머티리얼은 다시 새로운 제품으로 만들어 질 수 있다. 2021년 자동차회사 Audi가 뮌헨에 오픈한 플래그십 스토어의 파사드에 Made of Air의 이산화탄소를 포집한 머티리얼을 사용하여 지속가능성을 추구하는 건물임을 보여주었다.-Made of Air-Made of Air x Audi--​​​Algix (Bloom)조류(algae)를 연구하는 미국의 Algix는 미세조류가 성장하면서 대기와 수질을 정화하지만, 다량의 녹조 발생으로 생물다양성을 위협하기도 한다는 사실을 바탕으로 과다 발생한 녹조를 가루 형태로 가공하여 플라스틱으로 선보이는 Bloom을 개발하였다. 고무 및 폼 제품에 미세조류를 혼합함으로써 석유 기반 플라스틱 제품에서 바이오 기반 제품으로 바꿀 수 있을 뿐만 아니라 안정적 상태인 제품 속에 탄소를 포집하는 효과도 있다. 미세조류로 석유화학 플라스틱을 대체하게 되면 유해한 머티리얼 사용을 줄일 수 있고 강과 호수 등에서 과다 발생한 녹조를 수거하고 재활용을 독려하는 효과도 있다.--Bloom x Native Shoes--​​Solidia Technologies또한 미국의 콘크리트 기술 스타트업인 Solidia Technologies는 시멘트 경화공정시 물 대신 포집한 이산화탄소를 추가하여 시멘트를 생산한다. 시멘트 주요 원료인 탄산칼슘을 만드는 데 이산화탄소를 활용하는 것이다. 이렇게 하면 시멘트를 생산하는 과정에서 발생하는 탄소배출량을 40% 줄일 수 있고 생산 중 에너지를 30% 줄임으로서 전체 탄소발자국을 70% 줄일 수 있다. 이 시멘트로 만든 콘크리트는 일반 콘크리트보다 가볍고 강하며 비용도 적게 들고, 더 짧은 시간에 단단한 강도에 도달하는 것이 특징이다.--​Solidia Technologies--​​자료 제공 및 이미지 출처 : 스타일러스코리아, Aramco, Carbon 8, Covestro, solidiatech, Made of Air, Audi, Bloommaterials.com, nativeshoes.com