'CO₂→수소·전기' 친환경 연금술..."마이너스 탄소 세상 만들 것"

머니투데이

류준영 기자

기술소개자료의 일부, 10kW급 시스템 일부가 개발된 모습 및 실증 테스트 설비/사진=지티

이산화탄소 변환 수소·전기 장치 '10kW 유닛'/사진=지티

"대략 70~80%일 것같다."

울산 강소특구 1호 연구소기업 지티(GT)의 김건태 대표(사진)는 현재 진행 중인 PoC(기술검증) 진척률을 묻자 이같이 답했다. 김 대표는 이산화탄소(CO2)를 변환해 수소와 전기를 생산하는 연구를 한다.

김 대표가 유니스트(UNIST·울산과학기술원) 에너지화학공학 교수로 재직하던 지난해 초 임혜숙 전 과학기술정보통신부 장관이 그의 실험실을 직접 찾아갈 정도로 그의 연구아이템은 비상한 관심을 끌었다. 당시 전세계에 비슷한 연구가 없었던 탓에 독보적이라는 평가도 이어졌다. 또 테슬라 창업주 일론 머스크가 총상금 1억달러(약 1278억원)를 내걸고 2021년 4월부터 4년간 진행하는 '탄소포집·제거기술대회'에도 출사표를 던지면서 유명세를 탔다.

2020년 12월 설립된 지티가 연구하는 기술은 이산화탄소를 처리하는 과정에서 수소, 탄산염, 전기를 생산하는 것이다. 탄산염은 화학·의약품, 생활용품 원료로 쓰인다. 구체적으로 얘기하면 이산화탄소가 녹은 물은 수소이온(H+)이 많아져 산성을 띠는데 여기에 화학반응을 가해 전기와 수소를 생성하는 장치를 개발하는 게 핵심이다. 그는 "이산화탄소가 다른 물질로 변환하는 과정에서 수소 기체가 만들어진다. 이 과정에서 이산화탄소 배출량은 '제로'(0)이므로 완벽한 '그린수소'라 할 만하다"고 강조했다. 이 시스템을 공장, 발전소 등에 적용하면 이산화탄소, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등 대기에 치명적인 미세먼지와 배기가스를 줄이는 동시에 친환경 에너지원인 수소와 전기를 생산할 수 있어 일거양득의 성과를 거둘 수 있다.

지티 김건태 대표가 최근 개발한 부품을 들어보고 있다/사진=류준영 기자

김 대표는 "동서발전에서 2년짜리 15억원 과제를 받아 이 연구를 본격적으로 시작하게 됐는데 첨단 멤브레인필터 기술개발에 성공한 후 이젠 창업해도 되겠다는 생각이 들어 지난해 8월쯤 인천 연수구 갯벌타워에 새 둥지를 틀었다"고 말했다. 그러면서 그는 "50바이70(가로×세로, 50㎝×70㎝) 전극이 이만큼 커질 정도로 모든 부품이 다 커졌고 그만큼 성능도 처음보다 6배가량 향상됐다"면서 최근 만든 대형부품들을 들어보이기도 했다.

김 대표가 기자에게 보여준 기술소개 자료에서 '10㎾ 유닛'이라고 표기된 컨테이너박스 디자인이 눈에 들어왔다. 공장마다 크기와 이산화탄소 배출량이 다른데 이에 맞춰 컨테이너를 쌓고 배열하면 적절한 규모의 이산화탄소 변환 수소·전기장치를 구축할 수 있다는 설명이다.

기술가치와 잠재력을 진작에 알아본 현대엔지니어링이 해당 기술실증에 60억원의 개발비와 테스트시설을 제공하면서 연구 상용화는 더욱 탄력을 받는 모습이다. 현대엔지니어링은 이산화탄소를 줄이고 부가적으로 수소를 생산할 수 있는 친환경 플랜트를 구축하는데 지티의 기술이 유용할 것으로 보고 투자를 결정했다는 후문이다.

지티는 현대제철 인천공장에서 이산화탄소를 공급받아 10㎾(킬로와트)급 메탈-이산화탄소 시스템(Metal-CO2 System)을 통해 수소, 전기, 탄산염을 생산하는 실증작업을 진행 중이다. 이는 하루 3.2톤의 이산화탄소를 투입해 수소 72㎏, 탄산염 7.2톤을 생산할 수 있다. 수소 72㎏은 하루 약 15대의 수소차를 구동할 수 있는 용량이다.

현대엔지니어링과 지티는 이번 실증사업을 완료한 후 300㎾급 이상의 상용화 플랜트에 대한 투자와 운영을 시작할 계획이다. 이는 이산화탄소 96톤으로 수소 2180㎏, 탄산염 218톤을 생산할 수 있다. 중장기적으론 7270㎏의 수소와 727톤의 탄산염을 생산할 1㎿(메가와트)급 시스템을 개발한다는 목표다.

김 대표는 "PoC에 속도를 내기 위해 최근 경기 김포에 두 번째 실증사이트를 마련했다"며 "이번 기술개발에 성공해 '마이너스 탄소' 세상을 만든 과학자이자 사업가가 되고 싶다"고 말했다.