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[단독]전기차 스톱! 물+공기 기적의 석유 블루크루드 독일서 생산
  • 글쓴이 관리자
  • 작성일 2018-05-11 12:13:48
  • 조회수 4430

이경섭 카가이 베를린 특파원

이산화탄소로 만든 석유 블루크루드, 독일의 에너지 정복 야심 

온실가스의 대명사로 지구 온난화의 주범인 이산화탄소에 물(수소)을 섞어서 석유를 만든다? 무슨 꿈 같은 헛소리냐고 혹자들은 말할 게다.

탄소배출량을 제한하자는 국제 협약에 따른 탄소배출권 거래가 기업에 엄청난 경제적 부담으로 다가온 시점에 온실가스의 주범인 이산화탄소를 에너지 자원으로 만들자는 아이디어가 독일에서 가시화하고 있다.

이 아이디어를 실현하고자 독일은 오래전부터 끊임없는 시행 착오로 경험을 축적해 왔다. 굳이 기업이 아닌 독일 국가를 언급한 것은 어느 한 개인 혹은 업체가 한 것이 아니라서다.  수 없이 많은 기업과 연구소, 그리고 정부가 오랜 시간동안 협력해 하나의 시스템으로 구축했기 때문이다.인공 합성연료의 기초적인 개념 설계부터 시작해 개발과정에서 수많은 경험을 축적해 스케일 업(scale up) 해온 결과로 나온 것이 이산화탄소와 물을 화학적 공정으로 만드는 “기적의 석유” 블루크루드(Blue Crude)다.

이 합성연료 기술은 무려 92년 전인 1925년 독일에서 시작되었다.

기적의 석유 블루크루드를 제조하는 독일 선파이어 공장

<독일에서 시작한 기적의 석유 블루크루드>

1차 세계대전이 끝나고 산업에너지문제가 심각했던 1925년 프란츠 피셔(Franz Fischer)와 한스 트롭시(Hans Tropsch)라는 화학자가 시발점이다. 지금의 막스 프랑크 연구소의 전신인 카이저 빌헬름 석탄연구소에서 석탄의 액화과정인 피셔-트롭시 공정으로 수소를 얻는데 성공, 인공연료를 합성하는데 성공했다.

이를 계기로 1930년대 독일에서는 석탄을 기화 혹은 액화시켜 석유의 대체연료인 합성연료를 생산하는 공장을 대거 건설했다. 하지만 2차 세계대전이 끝난 후 석유 채굴과 정유산업이 발달함에 따라 합성연료는 경제성을 잃고 시장에서 사라졌다. 요즘 유가가 내려가면서 셰일 가스가 채산성을 잃고 위축되는 것과 비슷하다.

이후 동독시절에 연구와 개발을 지속해오던 피셔-트롭시 공정이 1990년 독일 재통일 이후 서방의 신기술과 접목하면서 전기를 맞았다. 드디어 석탄 대신 이산화탄소와 수소를 결합하는 인공연료 블루크루드를 탄생시킨다.

블루크루드는 공정과 비등점에 따라 항공기 연료인 케로신부터 휘발유·경유·중유 등 다양한 연료로 생산할 수 있게 되었다.

인공석유 생산 형태를 가스형 태냐 액체 상태냐에 따라 “Power to X(Liquid(kerosin, gasolin, diesel) or Gas)”로 분류하고 영문으로 “E-Fuel”로 명명했다.

블루크루드로 명명된 E-Fuel의 개념도. 독일의 에너지 세계 정복 야심이다.

이제 블루크루드는 화석연료 석유를 완벽하게 대체할 수 있다고 자신한다.

예를 들어 블루크루드(Blue Crude)를 디젤 연료로 사용할 경우 압축착화의 기준인 세탄가(Cetane rating)가 높아 엔진의 효율이 높아지고 매연과 질소산화물 배출도 거의 없어진다고 주장한다. 그럴 경우 디젤의 가장 큰 단점인 미세먼지의 원흉 질소산화물 배출이 거의 제로에 근접할 수 있다는 얘기다.

기존 화석연료와는 달리 합성연료에는 질소나 황 같은 불순물이 없어 이론상 각종 오염물질을 배출하지 않는다.

하지만 실제적으로는 질소성분이 78%나 되는 대기중의 공기를 흡입해 엔진 연소실에서 순간 연소를 시키면 질소산화물이 배출될 수밖에 없다. 따라서 블루크루드를 연료로 사용해도 질소산화물 후처리시스템은 반드시 필요하다. 그렇지만 이산화탄소는 완벽하게 평형상태를 이룬다.

블루크루드의 가장 중요한 전제조건은 생산에 필요한 에너지로 신재생에너지를 이용한다는 점이다.

풍력과 태양광 그리고 바이오발전소에서 생산되는 전기로 블루크루드를 생산한다는 것인데 쉽게 말하면 바람과 햇빛을 이용한다. 물을 전기분해해 수소를 얻고 온실가스인 이산화탄소를 직접 대기에서 잡아내 친환경 합성연료를 만든다는 것이다. 이럴 경우 이론적으로 이산화탄소 배출량도 줄일 수 있다.

석탄발전이 전기 생산의 주력이라면 블루크루드 생산은 에너지 사슬구조로 봤을 때 경제적이라고 하기도 어렵고 친환경이라고 하기도 어렵다. 전기자동차 또한 이 점에 있어서는 마찬가지다.

결국 인공석유 블루크루드는 에너지믹스가 잘된 나라 혹은 신재생전기에너지의 생산과 공급의 스마트화(smartgrid)가 이뤄진 구조 속에서만 경제성과 더불어 친환경성을 유지할 수 있다.

하지만 어떠한 발전소에서 나오든 전기는 저장하기 어려운 특성이 있다. 그런데 남아도는 전기를 인공석유인 블루크루드로 만들면 기존 석유의 운송 및 저장과 유통시스템을 그대로 이용할 수 있다는 최대의 장점과 발전소 전력생산에서 예비전력의 비율도 크게 낮출 수 있는 장점 또한 있다.

따라서 블루크루드가 상용화되면 배터리대신 블루크루드를 이용한 자가 발전도 가능해 전기자동차에도 큰 매력으로 작용할 수 있다.

전제 조건에 따라 혹은 장기적으로 보아 블루크루드는 전기자동차와 경쟁적인 대척점에 있다기보다는 상호 보완적으로 작용할 수도 있다.

블루크루드는 전기차 보급을 가로막는 강력한 대체에너지가 될 수 있다. 진보사진은 차데모 표준을 적용헌 전기차 급속 충전기.

풍력이나 수력 혹은 태양광으로부터 얻은 전기에너지로 물을 전기분해해 800도에서 이산화탄소와 결합해 인공석유 블루크루드를 얻을 수 있다. 이 때 생산비용은 현재 리터당 1유로 35센트(약1900원) 정도. 여기에 각종 세금이 붙으면 리터당 생산단가가 48센트(약 670원)에 해당하는 기존 석유에 비해 경쟁력이 없다.

하지만 기존 화석연료인 석유에 환경오염 세금을 무겁게 부과하고 인공석유에 친환경 세제 혜택을 주면 가격 경쟁력을 확보할 수 있다는 점이다. 독일 정부와 EU에서 이 제도를 도입하는 것을 신중히 검토하고 있다.누구에게 혜택이 돌아갈 것인가 하는 게 관심이다.  결과적으로 독일내 또 다른 국가와 재벌 기업이 결탁한 특혜가 될 지 지켜볼 문제다. <2편에서 계속>

이경섭 특파원 carguy@globalmsk.com

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