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이산화탄소 먹는 해조류로 자동차를 만든다면?

2019.12.20

 

탄소섬유는 환경에 좋은 영향을 끼친다. 자동차나 비행기를 가볍게 만들어 연료 소비효율을 높이기 때문이다. 하지만 우리가 간과한 게 있다. 탄소섬유를 생산하는 데 엄청난 에너지가 쓰인다는 사실이다. BMW는 i3와 i8에 쓰이는 탄소섬유를 미국 워싱턴주 모지스 레이크에서 만든다. 그곳에서는 수력발전 에너지로 탄소섬유를 만들어내기 때문에 이산화탄소 배출을 크게 줄일 수 있다.

 

최근 뮌헨기술대학교(TUM) 연구원들은 고정관념을 바꿀 탄소섬유를 발견했다. 해조류로부터 폴리아크릴로니트릴 공급 원료를 추출하고, 그것을 오목한 거울로 반사한 태양에너지를 활용해 보존 처리하는 방식으로 얻는다. 탄화수소 유도 특성을 띠는 섬유를 만들면서도 만드는 과정에서 대기 중에 있는 이산화탄소를 제거한다. 그래서 그들은 이것을 두고 마이너스 이산화탄소 탄소섬유라고 이름 붙였다.

 

TUM의 해조류는 이산화탄소를 설탕과 해조 기름에 결합하는데, 특별한 효모가 해조 당분과 세포벽에서 효모 기름을 만든다. 효소가 해조 기름과 효모 기름을 결합하면 지방산과 글리세린이 만들어지는데, 글리세린은 탄소섬유를 만드는 데 쓰이고 지방산은 윤활유 첨가제로 사용된다.

 

뮌헨 외곽의 TUM 루트비히 뵈를코우 캠퍼스에 있는 알기텍(AlgaeTec) 연구시설은 해조류에서 바이오케로신을 추출하는 것이 목적인 해조 동력 비행 프로젝트의 일환으로 에어버스에서 일부 자금을 지원받았다. 해조 추출 제트 연료는 경제적 타당성이 입증되지 않을 수도 있지만, TUM 연구원들은 마이너스 이산화탄소 탄소섬유의 대량생산은 항공 부문에서 생성되는 이산화탄소 모두를 상쇄할 잠재력이 있다고 한다.

 

대규모라면 어느 정도를 말하는 것일까? “알제리 정도 크기여야겠죠.” 토마스 브뤼크 신서틱 바이오테크 회장의 말이다. 터무니없는 이야기처럼 들리지만 이와 관련된 해조류는 소금물, 햇빛, 이산화탄소가 있는 조건에서 잘 자란다. 사하라사막은 그 가운데 먼저 이야기한 두 가지가 풍부한 곳이다. TUM의 공정은 제철소에서 나오는 직접적이고 풍부한 이산화탄소에 의존하기 때문에 그가 이야기하는 알제리 크기의 농장에서 얻기에 까다로운 원료가 될지도 모른다(화석연료를 쓰는 발전소가 내뿜는 배출가스도 효과가 있을 것이다).

 

탄소섬유 시트 사이에 편마암을 샌드위치처럼 넣어 만든 I형 빔은 무게는 알루미늄 정도면서 강도는 강철 수준이고, 그러면서도 두 소재보다 이산화탄소 발생량이 적다. 스키를 만들 때에도 같은 소재를 쓸 수 있다.

 

이런 공정이 제대로 작동하려면 사하라사막에 얼마나 많은 제철소나 발전소를 지어야 할지는 확실하지 않다. 하지만 우리는 항공 분야가 아니라 자동차 분야를 다루는 사람들이다. 해조류의 성장과 탄소섬유 처리 사업 모두를 뒷받침할 정도로 햇볕이 충분한 지역에 이미 존재하는 공장들과 나란히 위치하면서 자동차용 탄소섬유를 공급할 수 있는 소규모 사업에 집중해보자(만약 일부 농장을 대체하게 된다면 TUM은 적어도 해조류 관련 경제적 수확량이 밀이나 옥수수보다 최대 10배 더 크고 비료가 유출되는 일도 없을 것이라고 주장한다).

 

마이너스 이산화탄소 탄소섬유가 자동차와 관련돼 쓰이는 부분은 자동차 구조뿐만 아니다. TUM은 화강암이나 기타 편마암(고온과 고압을 받아 만들어진 것)을 두 장의 탄소섬유 사이에 샌드위치처럼 넣은 대담한 신기술로 고속도로 교량 보에 쓰이는 강재나 응력 강화 콘크리트를 대신하는 것으로도 제안한다. 카본파이버스톤(CFS)이라는 이름으로 알려진 이 샌드위치 소재로 만든 I형 빔은 알루미늄 빔 무게 정도면서 강도는 강철 빔 수준이고, 알루미늄과 강철, 콘크리트보다 발생하는 이산화탄소가 매우 적다.

 

다른 사례가 궁금하다고? CFS로 만든 스키는 어떨까? 스위스 업체인 자이 AG(Zai AG)의 스파다 스키는 스위스 알파인 칼란카 편마암과 일반 탄소섬유로 만들었다. 그 스키는 알루미늄보다 가볍고 유연성이 뛰어나며, 기존 스키보다 탁월한 진동 감쇠 특성을 자랑한다. 6850달러부터 시작하는 가격은 비싼 편에 속하지만 지구는 그들에게 고마워할 것이다.

 

가격 이야기가 나온 김에 말하자면, TUM 팀에 따르면 그런 제품에 있어 해조류 탄소섬유가 아직 비용을 이야기할 수준에 이르지 못했다. 하지만 공정이 가격 경쟁력을 확보할 수 있으리라 그들은 확신한다.

 

수명이 다하면? TUM의 시험 결과를 보면, 이산화탄소가 탄소섬유에 갇히고 나면 대기 중으로 나가지 않는다. 브뤼크의 팀은 다 써서 파쇄한 탄소섬유를 석탄층에 묻는 것을 제안한다. 우리 후손들이 수천 년 뒤에 그것을 채굴해서 어떻게 쓸지 상상해보자.

 

 

 

 

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CREDIT

EDITOR : Frank MarkusPHOTO : Motortrend

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