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▲ 솔라젯 프로젝트의 개념도
21세기 친환경 운송 수단으로 전기차의 비중이 점점 커지고 있습니다. 적용 범위도 소형 승용차나 스포츠카에서 버스, 트럭, 오토바이 등 매우 다양한 차종으로 넓어지고 있습니다. 하지만 전기 비행기는 상대적으로 상용화가 어려울 것으로 예상됩니다. 배터리의 무게를 고려하면 경량화가 중요한 항공기에 대량으로 탑재하기 어렵기 때문입니다. 비록 주요 항공기 제조사들이 전기 혹은 전기 하이브리드 항공기 개발에 뛰어들긴 했지만, 더 현실적인 대안이 필요하다는 지적이 나오는 이유입니다.
스위스의 취리히 연방 공과대학, 쉘(Shell) 등 유럽의 다국적 산학 합동연구팀은 솔라젯(SOLAR-JET·Solar chemical reactor demonstration and Optimization for Long-term Availability of Renewable JET fuel)이라는 새로운 접근법을 시도하고 있습니다. 이들의 목표는 태양열 에너지, 물, 이산화탄소로 제트 연료를 생산하는 것입니다. 원리는 생각보다 간단합니다.
이산화탄소와 수증기, 촉매를 반응기에 넣은 후 여러 개의 거울을 이용해서 태양열을 한 장소에 집중시켜 열화학 반응을 유도하는 것이 반응의 첫 단계입니다. 높은 온도에서 산소가 분리된 이산화탄소와 물은 일산화탄소와 수소 가스로 변환되는 데 이는 두 번째 단계인 피셔 트롭쉬 반응(Fischer - Tropsch)의 원료가 됩니다. 과거 석탄을 액체 연료로 변환하는 데 사용했던 공정으로 이를 통해 케로신(등유)와 비슷한 원료가 만들어집니다. 이를 조금만 가공하면 제트 연료로 만들 수 있습니다.
이론적으로는 어렵지 않지만, 사실 상용화가 어려웠던 이유는 에너지 전환 효율이 낮기 때문입니다. 최근 연구팀은 태양에너지–연료 에너지 전환 효율을 5.25%까지 끌어올리는 데 성공했지만, 상용화를 위해서는 적어도 15% 이상의 전환 효율이 필요하며 궁극적으로는 태양열–전기 효율과 비슷한 30% 에너지 전환 효율을 갖춰야 상업적으로 널리 사용될 수 있습니다. 물론 이 목표를 달성하기 위해서 지금도 연구는 한창 진행 중입니다.
태양열을 한 장소에 집중시켜 이 열에너지로 전기를 생산하는 집중식 태양열 발전소는 이미 널리 상용화되어 있습니다. 따라서 에너지 효율 문제만 개선할 수 있다면 기술적으로는 이미 생산을 위한 기반 인프라가 마련되어 있다는 점이 솔라젯 프로젝트의 가장 큰 장점입니다. 다만 에너지 전환 효율 문제와 더불어 반응이 상당히 높은 온도에서 일어난다는 것 역시 극복해야 할 문제입니다.
솔라젯 프로젝트는 영원히 고갈되지 않을 원료인 물과 이산화탄소, 그리고 반영구적인 에너지인 태양 에너지를 동력원으로 사용합니다. 그런 만큼 만약 상용화가 가능한 수준까지 프로젝트가 진전되면 21세기 신에너지 산업의 새로운 게임 체인저가 될 수 있습니다.
고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
