바닷물속 이산화탄소, 딱딱한 '탄산칼슘'으로 전환 성공

KAIST 연구팀이 바닷물 속에 녹아있는 이산화탄소를 딱딱한 탄산칼슘(CaCO₃)으로 바꿔 저장하는 기술을 개발했다. 이산화탄소를 '전기화학 기반 해양 탄소 제거(e-DOC) 기술로 탄산칼슘으로 바꾸는 기술이다. 연구는 고동연 생명화학공학과 교수 연구팀과 T. 앨런 해튼 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 교수 연구팀이 진행했다. 바다는 인간이 배출한 이산화탄소의 약 30%를 흡수하는 지구 최대 탄소 저장고다. 연구팀은 바닷물에 녹아 있는 탄소 성분인 용존무기탄소(DIC)를 돌(광물) 형태로 바꿔 저장할 때 발생하는 스케일링 현상을 해결했다. 스케일링 현상은 탄산칼슘이 전극 표면에 달라붙어 장치가 막히는 현상이다. 연구팀은 전극 안에 이온만 통과시키는 막과 전기 반응을 함께 일으키는 상대전극(짝을 이루는 전극)을 동심구조(원통형)으로 내장한 중공사 전극 조립체를 개발해 스케일링 현상을 해결했다. 중공사 전극 조립체는 스테인리스강(316L) 분말을 건-습식 방사와 소결의 2단계 공정으로 가공, 제작했다. 이는 10~20μm 크기의 기공이 그물처럼 연결된 구조다. 연구팀은 "이 구조에서는 대부분의 광물이 전극 표면이 아니라 바깥쪽에서 생성된다"며 "수소 기포가 칫솔처럼 전극 표면을 계속 닦아주는 역할을 한다"고 설명했다. 연구팀은 제주 용암 해수를 이용한 실험에서 장치를 120시간 이상 안정적으로 연속 운전, 바닷물 속 용존무기탄소의 80~90%를 제거했다. 기존 기술보다 전력 소비를 최대 54% 줄였다. 또한 탄소를 제거하는 과정에서 고순도 수소(H₂)와 수산화마그네슘(Mg(OH)₂, 친환경 소재와 산업 원료로 활용되는 물질)도 함께 생산된다는 것을 확인했다. 고동연 교수는 "해양 탄소 제거 기술의 상용화를 앞당기고 탄소중립 사회 실현에 기여할 수 있을 것"으로 기대했다.