정용환 기자
화석연료를 대체 재생 에너지를 찾는 것에 대해 전 세계 기업이 주력하고 있다. 하지만 태양광과 풍력, 지열, 조력, 수력 등에서 에너지를 창출하고 산업 수준에서 사용하는 많은 과제가 존재한다. 이런 가운데 새로운 철가루를 연소시켜 에너지를 만들어내는 기술을 네덜란드 학생팀이 개발해 실제로 양조장에서 모든 에너지를 철분에 의한 순환형 에너지 시스템으로 충당하려는 시도가 시작됐다.
화석연료 대신 바람이나 태양광을 이용한 발전이 이뤄지고 있다. 하지만 바람과 태양은 항상 사용할 수 있는 게 아니기 때문에 산업에 따라 연료 대체가 어려운 측면도 있다. 또 수소와 전력은 에너지를 저장하기 위해 물리적으로 큰 장소가 필요하고 비용도 많이 드는 문제가 있다. 문제를 해결하기 위해 개발된 게 철가루에 의해 에너지를 생산하는 기술.
철 분말은 직경이 50마이크로미터 정도로 많은 저장 창고를 필요로 하지 않는다. 석유와 가스 뿐 아니라 철 분말도 점화하는 에너지를 만들어낼 수 있다. 하지만 석유나 가스와 달리 연소할 때 이산화탄소를 배출하지 않는다.
철분이 연소할 때 나오는 건 녹 뿐이다. 철가루를 연소해 에너지로 증기를 생산하면 이 증기를 산업적 목적으로 사용할 수 있다. 또 전력을 공급하기 위해 증기터빈을 움직이는 것도 가능하다. 철을 연소해 태어난 녹은 풍력 발전과 태양광 발전에 의해 다시 철에 환생시킬 수 있다. 이처럼 철 분말은 산업 수준에서 사용할 수 있는 연료가 될 수 있지만 실현을 위해선 추가 개발과 확장이 필요하다고 한다.
철가루를 에너지원으로 하기 위해 개발을 진행하는 게 네덜란드 아인트호벤공과대학 학생팀이 만든 솔리드(SOLID)다. 연구팀은 기업 제휴를 시도하고 있으며 2020년 11월 네덜란드 맥주 양조장(Swinkels Family Brewers)이 세계에서 처음으로 철 에너지 시스템을 산업 규모에서 아용할 수 있는 기업이 됐다고 발표했다. 이 양조장은 연간 1,500만 잔 맥주를 생산하는데 필요한 에너지 모두를 양조장에 설치한 순환 철 연료 시스템으로 조달한다.
순환 철 연료 시스템에는 철가루를 투입한다. 이 양조장 측은 자사는 가업을 이어왔기 때문에 매년이 아니라 세대 단위로 사물을 생각하는 지속 가능한 순환형 경제에 투자하기로 했다면서 혁신 기술을 통해 양조 과정을 화석연료에 의존하지 않기를 원하며 이 같은 혁신에 대한 투자를 계속할 것이라고 밝혔다.
철 분말은 청정에너지 연료로 비교적 저렴하고 에너지 밀도가 높고 저장 위치를 취하지 않고 수송도 용이하다는 장점이 있다. 또 연소 온도가 높지만 수소와 같은 극저온 냉각이 불필요하다. 그리고 장기 저장에 의해 에너지가 손실되지 않는 것도 포인트다. 2018년 논문에 따르면 철분에 의한 순환형 에너지 시스템 효율은 이론상 40% 가량에 달할 것으로 보여진다.
연구팀은 산업 수준에서 처음으로 시스템이 이용된 게 기쁘다면서 이에 그치지 않고 기술을 향상시켜 1MW 시스템 실현을 위한 후속 연구를 시작했고 2024년에는 10MW 시스템 준비를 위해 계획을 진행하고 있다면서 목표는 2030년까지 화석연료 발전소를 지속 가능한 철분 가능소로 대체하는 것이라고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
이석원 기자
이원영 기자
