도로 위의 탄소포집

이동식탄소포집의 아이디어는 간단한다. 이산화탄소가 대기로 유입되기 전에 가능한 한 많은 이산화탄소를 차량 배기흐름에서 직접 포집하는 것이다. 이러한 접근방식을 적절하게 적용하고 관리하면 탄소배출을 줄일 수 있고, 배출 감축이 어려운 대형 육∙해상 수송에 매력적인 솔루션이 될 수 있다.

정말 훌륭한 아이디어이다. 하지만 실행할 수 있을까?

아람코 연구원들은 이 질문에 답하기 위해 상당 기간 노력해왔다.

이 혁신적인 기술은 차량에 직접 설치되며, 연소 후 발생하는 가스인 이산화탄소를 재설계된 배기시스템을 통해 배출원에서 직접 포집한다.

이 시스템은 연소 중에 엔진이 생성하는 열에 의해 구동되며, 포집된 이산화탄소는 차량에 저장된 후 주유 중에 하차되도록 설계되어 있다.

아람코가 개발한 이동식탄소포집 공정의 제1 단계는 물과 염기성 질소 화합물로 만든 용제 등의 이산화탄소 포집 매질을 배기가스 흐름에 도입하는 것이다. 배기가스가 매질과 접촉하면 이산화탄소가 자연히 매질과 결합하여 흡수된다.

이 공정을 통해 잔여 배기가스에서 일부 이산화탄소가 분리 및 제거된다. 그런 다음 이산화탄소가 저감된 배기가스가 배출되고, 포집된 이산화탄소는 포집 매질에서 분리되고 압축되어 차량 내에 저장된 후 주유시 하차된다.

그렇다면 포집된 이산화탄소로 무엇을 할 수 있을까? 포집된 이산화탄소는 산업 용도로 사용되거나 격리를 통해 땅속에 저장될 수 있다. 산업 용도에는 석유회수증진, 신소재 및 저탄소 연료 제조, 조류 재배, 온실 식물생장 향상이 포함될 수 있다. 활용이 어려운 경우에는 격리를 통해 땅속에 대량 저장할 수 있다.

육∙해상 운송 부문에 이동식탄소포집 기술을 적용하기 위해서는 기술 및 가치사슬의 여러 측면에서 추가적 발전을 달성해야 한다.

첫 번째 도전과제는 시스템의 크기와 무게를 최소화하여 차량이나 선박의 적재량에 미치는 영향을 최소화하는 것이다. 연구팀은 지속적인 기술 최적화를 통해 시스템이 차지하는 물리적 공간을 줄였으며, 시스템을 더 컴팩트하게 만드는 작업을 진행 중이다.

또 다른 도전과제는 비용을 절감하여 소유자와 운영자에 대한 판매 경제성을 확보하는 것이다.

이동식탄소포집 기술의 적용을 위한 중요한 도전과제는 이산화탄소를 차량 내에 포집한 후 안전하고 지속가능하게 하차하는 능력이다. 이를 위해서는 완전히 새로운 가치사슬의 구축이 필요하다. 특히 잠재적 해양 애플리케이션과 관련하여 아람코 연구팀은 주변의 탄소포집·활용·저장 (CCUS) 인프라를 활용할 수 있는 27개의 항구를 파악했다.

새로운 응용분야, 새로운 개발

아람코의 초기 테스트에 따르면, 이동식탄소포집 기술은 내연기관에서 발생하는 이산화탄소의 약 절반을 포집할 수 있는 잠재력이 있다.

아람코 과학자들은 육상 및 해상 수송에서 이동식탄소포집 기술을 적용하기 위해 전 세계 수송 산업 이해관계자들과 협력하고 있다. 이 기술은 육∙해상 인프라 전반에 대규모로 도입될 수 있는 가능성이 있다.

최근 이동식탄소포집 팀은 클래스 8 대형트럭에 이 기술을 적용하는 새로운 개발 단계를 시작했다. 이동식탄소포집을 또 다른 효율성 개선 기술과 결합하여 클래스 8 트럭의 이산화탄소 배출을 최소 50% 줄이는 것을 목표로 한다.

다수의 참여자, 하나의 돌파구

어떤 신기술이든 실험 단계를 넘어 생산을 시작하기 위해서는 적용 계획이 필요하다.

이동식탄소포집 기술에 대해서는, 시장 분석가와 화학 엔지니어부터 데이터 과학자 및 물류 전문가에 이르기까지 아람코 전문가팀이 실험실의 성공을 실험실 외부의 현실로 전환한다는 목표 하에 협력하고 있다.

타무르 박사에 따르면, 지속적인 과학 혁신과 본격적인 가치사슬 최적화가 아직 진행 중이지만 이동식탄소포집 기술은 다수의 상업수송 부문에 적용될 가능성이 있다. 이 기술이 효과적으로 구현된다면 많은 차량과 선박이 이산화탄소 배출을 줄이며 운행할 수 있다.

불과 10여 년 만에 수많은 전문가들이 이동식탄소포집을 가능성이 불투명한 아이디어에서 수송 부문 이산화탄소 감축을 위한 잠재적으로 실현 가능한 솔루션으로 변모시켰다. 더 많은 노력을 더하면 이 혁신적이고 새로운 재활용 방식을 가까운 도로에서 곧 만나볼 수 있을지도 모른다.