연 200만톤 생산 목표 … 국내 PVC 생산 1.5배 대체
친환경 플라스틱을 생산하는 이 기술은 이산화탄소 포집·저장의 응용 기술로 국내 화학업계 대부분이 해외 선진기술을 도입해 제품을 생산하는 실정에 앞으로 로열티를 받으며 기술 수출도 가능할 전망이다.
이산화탄소 플라스틱 제조기술은 1969년 당시 일본 도쿄공대 한 교수에 의해 핵심 기술인 촉매가 개발됐으나 효율과 속도가 낮아 상업화로 연결되지 못했다.
이어 1990년 중반 미국의 한 대학교수가 효율과 속도를 대폭 높인 촉매를 만들어 관련 기술의 상용화 가능성을 열었다. 현재 일본과 독일에선 기업까지 상용화 연구에 참여하는 등 선진국들이 기술개발에 초점을 맞추고 있다.
총 중량의 44%가 이산화탄소로 이루어진 친환경 플라스틱은 프로필렌옥사이드 액체 56g을 넣은 통에 44g의 CO2 넣은 후 촉매를 첨가하면 이산화탄소와 프로필렌옥사이드가 사라지고 100g 새로운 고체물질인 플라스틱이 만들어진다.
이분열 아주대학교 분자과학기술학과 교수가 개발한 촉매는 분자 하나당 이산화탄소 분자 2만2000개를 플라스틱으로 바꿀 수 있는 것으로 단위시간당 분자 2만5000개를 플라스틱으로 바꿀 정도로 반응속도가 매우 빠르다.
이는 미국 교수가 개발한 촉매와 비교하면 반응양으로는 22배, 속도 면에선 16.7배 앞선 수준으로 플라스틱을 만든 뒤 촉매를 회수해 재사용 가능한 경제성까지 확보했다. 이산화탄소 플라스틱은 CO2 회수·저장에 촉매 기술을 접목시켜 플라스틱의 원재료인 폴리머(Polymer)로 전환해 실생활에 유용한 플라스틱 제품으로 만들어 자원화 한 것으로 친환경 신소재의 상업화를 이끌 것으로 기대된다.
또한 기존 플라스틱과 달리 연소 시 물과 이산화탄소로 분해되기 때문에 그을음을 비롯한 다량의 유해가스가 발생하지 않아 화재 발생 시 피해를 최소화 시킬 수 있으며 환경오염 예방에도 기여할 것으로 예상된다. 더불어 원료인 나프타(납사) 사용 절감과 함께 세계적 이슈인 탄소 배출권 확보까지 가능해 획기적인 친환경 신소재 기술로 인정받고 있다.
특히 분해성, 무독성, 청정 생산 공정 등 친환경적인 특징 외에도 투명성, 차단성 등이 기존 범용수지에 비해 뛰어나며 차별화된 장점을 살려 건축용 자재, 포장용 필름, 식품 포장재 등 사용이 추진될 예정이며 앞으로 다양한 분야로 활용범위가 확대될 전망이다.
이산화탄소 플라스틱의 상용화를 추진 중인 SK에너지는 장기적로 연간 200만톤을 생산해 국내외 수요를 충당할 계획이다. 연산 200만톤은 국내 생산 PVC의 1.5배에 달하는 양으로 이를 통해 연 88만톤 가량의 석유 소비를 감소시킬 수 있다.
SK에너지는 올해 상업공정과 제품 용도개발을 위한 파일럿 플랜트(Pilot Plant)를 건설하고, 촉매 및 중합 기술을 완성해 2011년까지 세계 최초로 수만톤 규모의 상업 생산 공장을 건설할 계획이다.
이분열 교수는 “이산화탄소만으로 플라스틱을 만드는 방법은 불가능하지만 다른 재료를 활용하면 최대 50%까지는 늘릴 수 있다”며 “현재 이산화탄소 플라스틱 원료인 프로필렌옥사이드를 바이오매스로 만들려는 연구도 진행되고 있다”고 말했다.
그는 이어 “국내 화학업계는 대부분 선진국 기술을 도입해 로열티를 지급하며 제품을 생산하고 있다”며 “열악한 화학업계의 경제사정에 좋은 영향을 줄 수 있을 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
기고 - 한화진 한국환경정책·평가연구원 선임연구위원
“녹색산업화로 국제사회서 한국 목소리 높여야”
CCS 기술개발의 필요성이 제기된 1990년대 후반만 하더라도 우리나라는 이와 관련한 현실적 문제에 대한 관심과 긍정적인 입장을 보인 그룹은 소수에 지나지 않았다.
온실가스 안정화는 기후변화 대응을 비롯한 지속가능발전 녹색성장 중심기술로 전 세계는 21세기말 대기 중 온실가스 농도 안정화를 목표로 온실가스 배출감축을 위해 매진하고 있다.
이에 따라 중국, 인도, 러시아 등 신흥경제 국가들의 경제 발전 속도와 함께 에너지 사용은 앞으로 급격하게 증가할 전망이다.
기후변화 대응을 위한 온실가스 감축과 에너지 효율향상, 신재생에너지 보급 확대를 통한 화석연료 대체 등의 저탄소 에너지정책은 모든 국가가 택하고 있다. 기술개발의 큰 축은 화석연료를 대체하려는 신재생에너지 개발과 기존 화석연료의 청정한 사용을 위한 기술개발로 구분할 수 있다.
다만 신재생에너지 기술개발 속도가 기존 에너지 사용 속도를 따라가는데 아직 역부족이라 진통 중이다. 따라서 미래 에너지체제는 여전히 화석연료가 주를 이룰 것이며 그 중 90% 이상을 개발도상국에서 사용할 것으로 예상된다.
이로 인해 세계 CO2 배출은 개발도상국을 중심으로 크게 증가할 전망이다. 2006년 IEA 보고서에 따르면 화석연료를 제외한 신재생, 원자력 등의 에너지 공급비율은 2050년에 전체 에너지 수급량의 16% 수준이고 반면 석탄은 2003년 대비 약 3배, 천연가스와 석유는 약 2배의 수요가 증가할 것으로 내다보고 있다.
기술성, 경제성, 사회·정치적 고려를 종합해 볼 때 화석연료 중심의 에너지 소비구조를 단기간에 바꾸기는 어렵다.
따라서 현재 에너지 소비구조 안에서 경제발전을 지속하면서 화석연료 사용으로 발생하는 이산화탄소를 포집·저장하는 CCS 기술은 반드시 필요하다. CCS 기술시장은 분명 미래 성장 잠재력이 높으며 화석연료의 안정적 사용을 위한 기술적 대안으로 중요성이 더욱 부각되고 있다.
2003년 미국을 중심으로 Carbon Sequestration Leadership Forum을 발의했는데 이는 화력발전에서 다량 배출되는 CO2를 안전하게 환경 친화적으로 포집·저장하는 기술을 개발하고 확대하기 위한 것이다. 이 포럼에는 중국, 일본, 영국 등이 참여하고 있으며 영국은 중국에 대형 ‘CCS pilot 프로젝트’를 추진하고 있다.
지난 2006년부터 국제사회에서는 기후변화 대응과 연계해 CCS의 청정개발체제(CDM) 사업화 인정에 대한 논의가 제기돼 유엔회의에서도 주요 의제로 다뤄지고 있다.
이는 지난해 12월 포즈난에서 개최된 제14차 유엔기후변화협약당사국총회의 부속기구회의(SBSTA 29)에서도 주요 의제로 다뤄졌으나 제기된 많은 현안과 이슈에 대한 이해당사국들의 의견 대립으로 CDM 사업화에 대한 논의는 결론을 맺지 못하고 2009년 계속하기로 했다.
하지만 CCS 기술의 CDM 사업화에 대한 입장은 국가간에 분명하게 구분되고 있다.
CCS 기술을 이용한 온실가스 감축 시범사업을 추진 중인 일본, 캐나다, EU, 노르웨이 등과 OPEC을 중심으로 하는 사우디아라비아 등 산유국들은 CDM 사업화에 대해 적극적인 입장이며 브라질, 도서국가, 국제환경단체들은 저장소의 안전성 보장과 무분별한 화석연료 이용 증대, 이송 중의 잠재적인 누출 문제 등 해결해야 할 산재된 문제들을 중점으로 반대하는 입장이다.
우리나라에서도 CCS가 CDM 사업화가 진행될 경우에 대비해야 한다. 현재 우리 기술력은 선진국의 60∼70% 수준이며 상업적으로 유용한 기술력을 확보 하는 데 앞으로 7년 이상 소요될 전망이다.
만일 CCS가 CDM 사업화 된다면 이미 저장 실증 경험이 있는 선진국을 중심으로 상업화가 앞당겨질 전망이다. 우리나라의 CCS R&D 사업이 초기 CCS 시장 진입을 목표로 추진되고 있는 점을 고려한다면 보다 철저한 준비가 필요하다.
CCS 기술에 대해 국제적으로 우려되는 장기적 물리적 삼출(·出, seepage) 위험 수준 결정, 공해상 심해저장, 저장장소 장기 모니터링 책임·장기 책무, 장기 삼출 산정방법, 저장장소 관련 기반시설의 물리적 삼출 모니터링 방법, 잠재적인 누출 등에 대한 심도 있는 연구가 수행돼야 한다.
이를 기반으로 CDM 사업화에 필요한 제반(환경적 안전성, 추가성 등에 관한 방법론 확립, 모니터링 체계 등) 등을 철저히 분석해 국제사회서 우리의 목소리를 높이고 국내 CCS 기술이 시장에 진입해 녹색산업화를 이끌 수 있는 여건을 만들어 나가야 한다.
