차세대 에너지 개발, 안전성과 효율, 친환경성 모두 만족시켜야

전 세계적인 탄소중립 추진 움직임에 따라 기존 에너지를 대체할 미래 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다.

국내의 경우 다양한 연구기관에서 차세대 에너지 개발을 위한 연구에 매진하고 있다. 최근 경기도 고양시 킨텍스(KINTEX)에서 열린 ‘2021 대한민국 과학기술대전’(이하 과학대전)에서는 미래 자원에 대해 연구·개발 중인 국가기관들이 참가했다.

‘인공태양’, 미래 에너지 된다


과학대전에서 한국핵융합에너지연구원(KFE)은 한국형 차세대 초전도 핵융합 연구 장치를 운영하는 ‘KSTAR’(케이스타) 사업에 대해 소개했다.

대규모 발전시설을 가동하기 위해서는 대량 에너지를 발생시키는 핵융합에너지 개발이 중요하다. 한국핵융합에너지연구원 권재민 부장은 “한국을 비롯한 7개 국가가 공동 추진 중인 국제핵융합실험로(ITER·이터) 프로젝트를 통해 2025년 인공태양 에너지에 대한 효과 입증, 2050년 상용화를 목표로 하고 있다”고 설명했다.

인공태양과 같은 핵융합 에너지 관련 실험은 플라즈마 상태의 기체를 담아둘 수 있는 도넛 모양의 토카막(Tokamak)이 필요하다. 지난해 10월, KSTAR 연구센터는 토카막 내 이온온도 1억℃의 플라즈마 유지 시간을 최대 20초로 늘려 세계 신기록을 달성했다.

플라즈마란 기체를 초고온 상태로 가열해 만든 중성 상태의 물질을 말하며, 고온 상태의 플라즈마가 강한 중력으로 묶인 것이 바로 태양이다.

권재민 부장은 “핵융합에너지의 안전성에 대해서도 지속해서 검토할 예정”이라며 “산·학·연과의 공동연구를 통해 차세대 에너지 로드맵을 구축하는 데 일조하겠다”고 강조했다.

촉매제 활용한 안전한 수소 저장 시스템 ‘LOHC’


차세대 에너지 중 하나는 ‘수소’다. 화석연료를 대체하기 위해 글로벌 기업들이 수소를 활용한 모빌리티 사업을 확대하고 있는 가운데, 고압으로 압축한 수소를 안전하게 저장 및 운반할 수 있는 기술에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

과학대전에 참가한 한국화학연구원(KRICT)은 상온·상압에서도 수소의 저장 및 운송이 가능한 새로운 수소 저장시스템에 대해 소개했다.

한국화학연구원 조금실 연구원은 “수소는 고압 상태에서 만들어지기 때문에 폭발 등의 위험이 있다”며 “폭발의 위험성을 줄이기 위해 액상 유기물 상태로 수소를 저장하는 액상 유기물 수소 저장체 기술(이하 LOHC)을 연구하고 있다”고 말했다.

LOHC(Liquid Organic Hydrogen Carries)는 수소와 반응하는 촉매제를 활용해 액체상태의 화합물에 수소를 저장하는 방식으로 가압을 통해 압축한 수소가스를 압력 용기에 담아 운반하는 방식에 비해 많은 양의 수소를 안전하게 저장 및 방출할 수 있다.

현재 한국화학연구원은 액상 유기 수소 저장체 관련 촉매 기술을 지난 2019년 기업체에 이전 완료했으며, 현재는 핵심 저장체의 기술이전을 추진 중이다.

조금실 연구원은 “정부가 2030년까지 온실가스 배출을 40% 줄이는 방안을 발표함에 따라 한국화학연구원은 정부 정책에 대응하는 기술 개발을 통해 안전하게 사용할 수 있는 차세대 에너지에 대한 연구를 지속할 것”이라고 언급했다.