By ERIC MIILER, WIRED US

항공산업은 지난 10년 동안 고공비행 제트기로 분출되는 이산화탄소를 보충하기 위해 나무 심기 프로젝트나 풍력 발전소와 같은 소위 탄소 상쇄(carbon offset)을 구입하는 등 전 세계의 탄소 배출량을 줄일 수 있는 방법을 모색해 왔다. 동시에, 유럽의 12개 공항과 함께 샌프란시스코, 시카고, 로스앤젤레스의 공항들은 탄소 감축 목표를 달성하기 위해 항공기에 더 친환경적인 대체 연료를 공급하고 있다.

이제 영국 옥스포드 대학의 한 팀이 모든 가스 연소 엔진이 배출하는 온실 가스인 이산화탄소를 제트 연료로 바꿀 수 있는 실험 과정을 고안해냈다. 만약 성공한다면, 철 기반의 화학 반응을 사용하는 이 과정은 비행기에서 "순 제로" 방출을 초래할 수 있다.

오늘 Nature Communications 저널에 보도된 이 실험은 실험실에서 진행되었으며 아직 더 큰 규모로 복제될 필요가 있다. 그러나 이 과정을 설계하고 수행한 화학 기술자들은 이 과정이 기후 변화를 바꿀 수 있을 것으로 기대하고 있다.
 
"기후 변화가 가속화되고 있고, 엄청난 양의 이산화탄소가 배출되고 있다."라고 옥스포드 화학부의 선임 연구원이자 이 논문의 저자인 티안쿤 시아오(Tiancun Xiao)는 말한다. "탄화수소 연료의 기반 시설은 이미 그곳에 있다. 이 과정은 기후 변화를 완화하고 현재의 탄소 기반 시설을 지속가능한 발전을 위해 사용하는 데 도움이 될 수 있다."

석유나 천연가스와 같은 화석연료가 연소할 때, 그들의 탄화수소는 이산화탄소로 변하고 물과 에너지가 방출된다. 이 실험은 유기연소법(OCM)을 이용해 이산화탄소를 연료로 되돌리는 과정을 뒤집는 실험으로 구연산, 수소, 철, 망간, 칼륨 등에 열을 가함(섭씨 350도 화씨 662도)으로써 제트 엔진을 작동시킬 액체연료를 만들 수 있었다. 이 실험은 스테인리스 원자로에서 이루어졌고 단지 몇 그램의 물질만 생산되었다.

실험실에서 이산화탄소는 통에서 나왔다. 하지만 현실 세계에 대한 개념을 채택하는 아이디어는 환경으로부터 온실 가스를 제거하기 위해 공장이나 공기에서 직접 많은 양의 온실 가스를 포획하는 것일 것이다. 이산화탄소는 행성을 따뜻하게 하는 온실 가스 중 가장 흔하며, 그것은 공장, 자동차, 그리고 산불과 산사태와 화형 농업을 포함한 목재 연소에서 생산된다. 비록 세계의 탄소배출량이 지난 수십 년 동안 증가해왔으며, 금세기 말까지 지구를 섭씨 2도 정도 따뜻하게 할 수 있는 길을 걷고 있지만, 그것을 대기권 밖에 두는 것은 지구 온난화를 줄이는데 도움이 될 수 있다.

시아오와 동료들은 이 새로운 방법이 주로 전기를 덜 사용하기 때문에 수소와 물을 연료로 바꾸는 기존의 방법보다 더 저렴할 것이라고 말한다. 시아오는 철강, 시멘트 공장 또는 석탄 연소 발전소 옆에 제트 연료 공장을 설치하고 연료를 만들기 위해 과잉 이산화탄소를 흡수할 것으로 내다보고 있다. 이 과정에는 대기 중에서 이산화탄소를 빨아들이는 과정도 포함될 수 있는데, 이것은 직접적인 공기 포획이라고 불리는 것이다. 이 기술을 수행하는 촉매는 지구상에 풍부하며 고부가가치 화학물질을 합성하는 다른 방법보다 적은 단계를 필요로 한다고 저자들은 말한다.

이 실험에 참여하지 않은 한 전문가는 저자들이 실험실에서 극소량의 제트 연료를 생산하는 것에서 시험 공장에서 더 많은 양의 제트 연료를 만드는 방법까지 알아낼 수 있다면, 이 개념은 유망해 보인다고 말한다. "이것은 다르게 보이고, 효과가 있을 것 같다."라고 데이튼 대학의 기계 및 화학 공학 부교수 조슈아 헤인(Joshua Heyne)은 말한다. "스케일 업은 항상 문제이며, 대규모로 확장하면 새로운 놀라움도 있다. 그러나 장기적인 해결책으로 볼 때, 탄소 순환 경제라는 개념은 분명 미래가 될 수 있다."
이러한 "순환 탄소 경제"에서 이산화탄소는 폐기물 개울이자 연료의 원천이 될 것이다. 대체 제트 연료 공장이 풍력이나 태양광 발전으로 그린 전기를 사용할 수 있다면 탄소 배출량에 더 큰 변화가 일어날 것이다.

다양한 공항에 지속 가능한 항공 연료를 생산, 구매, 판매하는 네덜란드 회사인 SkyNRG의 미래 연료 프로젝트 리더인 오스카 메이저링크(Oskar Meijerink)에 따르면, 제트 연료와 이산화탄소 공급원 모두 지속 가능한 방식으로 생산될 것이라고 한다.

"재생 가능한 전기를 사용해야 한다."라고 메이저링크는 말한다. "문제는 우리가 제철소의 CO2를 사용하고 있다면, 어떻게 제철소를 탄소 중립으로 만들 수 있는가 하는 것이다. 완벽한 해결책은 이러한 모든 산업이 더욱 지속 가능하게 하고, 이를 이용하여 직접 공중 포획을 하는 것이다."

옥스포드 실험과 그것의 새로운 이산화탄소 기반 제트 연료에 대해서는, 전통적인 제트 연료의 대안으로 지금 당장 시험되고 있는 많은 다른 후보자들과 일치해야 할 것이다. 이러한 대체 연료는 도시 고체 폐기물, 짚, 목재 바이오매스, 심지어 에너지 거대 기업 BP가 추진하고 있는 폐식용유를 포함한 공급 원료로 만들어진다.

옥스포드의 시아오는 새로운 이산화탄소 연료가 이러한 대안들과 경쟁할 수 있는 강력한 기회를 가지고 있다고 믿는다. 시아오는 2006년에 현재 벨로키스(Velocys)로 알려진 녹색 연료 회사인 옥스포드 카탈리스츠(Oxford Catalysts)를 설립했다. 벨로키스는 영국 공장에서 도시 폐기물을 공급원으로 사용하는 쉘과 브리티시 에어웨이즈(Shell and British Airways)의 대체 항공 연료와 미시시피 공장에서 폐지와 목재에서 나오는 트럭용 디젤 연료를 개발하고 있다.

그는 몇몇 대규모 산업 파트너들과 새로운 이산화탄소 전환 방법을 논의하고 있다고 말한다. 그는 "큰 어려움은 없지만 프로세스를 최적화하고 효율성을 높여야 한다."라고 말한다.

** 위 기사는 와이어드US(WIRED.com)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 배효린 에디터)

<기사원문>
Could carbon dioxide be turned into jet fuel?