메탄올 생산할 바다 위 인공섬 건설한다?

이산화탄소는 지구 온난화의 가장 큰 원인으로 꼽힌다. 하지만 인류는 석유 같은 이산화탄소를 배출하는 화석연료에 의존하고 있다. 이런 이산화탄소를 줄이는 동시에 화석연료를 대체하는 메탄올을 생성할 수 있는 인공섬을 해양에 건설하겠다는 구상이 미국립과학원회보 PNAS에 발표되어 눈길을 끈다.

이 구상을 발표한 곳은 스위스 취리히대학과 노르웨이 과학기술대학 등에서 재료공학과 물리학, 환경물리학, 해양과학 등을 전문 연구하는 연구팀. 발표한 구상은 해양에 공장 역할을 하는 직경 100m짜리 원형 인공섬을 건설하는 것. 인공섬에는 태양광 패널을 탑재해 낮에는 시간당 2만 4,000kW 발전을 한다. 발전한 전력은 배터리에 축적했다가 밤낮을 가리지 않고 진행되는 메탄올 생산에 쓰인다.

메탄올 생산은 해수를 전기 분해해 생성되는 수소와 해수 중 존재하는 잉여 이산화탄소를 추출해 사용한다. 먼저 해수에서 염화나트륨을 제거해 담수화해 소금을 뺀 수용액을 산성 용액과 염기성 용액으로 분리한다. 그리고나서 산성수용액에서 이산화탄소를 추출한다. 이후에는 산성용액과 염기성 용액을 다시 혼합한 다음 수용액을 전기 분해해 수소를 회수하는 과정을 거친다.

이렇게 얻은 이산화탄소는 촉매에 의해 수소화된 메탄올이 된다. 수소와 이산화탄소로부터 메탄올을 생성하는 마지막 공정은 흡열 반응이기 때문에 외부로부터 열에너지가 필요하지만 이산화탄소와 수소 생성 과정에서 발생한 열을 재사용하고 효율화할 수 있다고 한다. 이 구상으로는 인공섬은 연간 1만 5,300톤 메탄올을 생산할 수 있으며 생산한 메탄올은 수송선을 이용해 육지까지 운반한다.

연구팀 추정에 따르면 전 세계 장거리 수송에 쓰이는 화석연료 대신 인공섬에서 생산한 메탄올을 이용하려면 이 인공섬이 17만 개 가량 필요하다고 한다. 17만개는 엄청난 양으로 들릴 수도 있지만 파도가 2.1m 높이에 닿지 않고 충분한 일조량을 확보할 수 있는 인공섬 건설에 적절한 해역에 17만개는 충분히 건조할 수 있다고 한다.

연구팀에 따르면 이 구상은 어디까지나 프로토타입이기 때문에 실현 가능 여부는 인공섬 건설에 필요한 기술 비용과 수송에 쓰이는 에너지 비용, 심지어 인공섬 유지에 필요한 청소나 유지보수 비용 등에 따른 것이다. 연구팀은 메탄올 대신 다른 연료를 생산할 수 있게 계획을 바꿔 최적화할 여지가 아직 남은 만큼 미래에는 계획이 바뀔 가능성도 있다고 말한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.