대기 중의 이산화탄소를 초고강도 극세섬유로 바꾸는 기술이 등장했다. 이산화탄소에서 탄소를 끄집어내는 방법은 이미 고안됐는데, 연료 소비를 획기적으로 줄여 관심이 쏠렸다.
미국 브룩헤이븐국립연구소 및 컬럼비아대학교 공동 연구팀은 공기 중의 이산화탄소에서 탄소 나노섬유(carbon nanofibers)를 뽑아내는 신기술을 최근 발표했다. 탄소 나노섬유는 지름 100nm(나노미터) 미만으로 극히 얇고 강도가 뛰어나 다양한 산업 분야에 활용된다.
공기나 발전소 가스의 이산화탄소로 탄소 나노섬유를 생산하는 기술은 10여 년 전 개발됐다. 연구팀은 촉매를 사용할 필요한 열에너지를 대략 절반으로 줄이는 탈탄소 기술의 고도화에 성공했다.
실험 관계자는 "지금까지 이산화탄소를 탄소 나노섬유로 바꾸는 시도는 있었고 일부 성공했다"면서도 "이를 실현하기 위해서는 1000℃ 이상의 고온이 필요했다"고 전했다.
이어 "이번 연구에서는 전기 촉매 및 열 촉매를 조합하는 연계 공정을 적용했다"며 "더 낮은 온도에서 탄소 나노섬유를 만들어내기 위해 생성 프로세스를 몇 개의 스텝으로 나눈 것이 특징"이라고 덧붙였다.
연구팀은 이산화탄소에 대한 촉매 반응을 몇 개의 단계로 분화했다. 이를 통해 각 서브 스텝에서 다양한 에너지를 투입하거나 촉매의 성능을 시험했다.
연구팀은 첫 단계에서 탄소 위에 고정된 팔라듐을 전기 촉매로 사용했다. 거기에 전류를 흘려 이산화탄소와 물을 일산화탄소와 수소로 분해했다. 이후 철과 코발트 합금으로 만들어진 열 촉매를 사용한 결과, 첫 단계에서 발생한 일산화탄소는 불과 400℃로 탄소 나노섬유를 배출했다.
실험 관계자는 "이번 연구는 전기 촉매와 열 촉매를 조합한 생성 프로세스가 핵심"이라며 "우리 아이디어는 단일 생성 프로세스로 인한 에너지 과다 사용을 막을 뿐만 아니라, 재활용성까지 갖췄다"고 강조했다.
이 관계자는 "전기 및 열 촉매를 이용하면 탄소 나노섬유 생성 뒤 표면에서 밀려나오는 촉매를 재사용할 수 있다"며 "첫 번째 단계에서 생성된 수소를 회수하면 연료로 활용 가능하다"고 의미를 부여했다.
이윤서 기자 lys@sputnik.kr
