[뉴스프리존,대전=이기종 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 이재형 생명화학공학과 교수 연구팀이 독일 아헨공과대학교(RWTH Aachen University) 연구진과 공동으로 아직 상용화가 안되거나 개발단계에 있는 이산화탄소 활용 기술을 사전에 분석하고 평가하는 툴(Tool)을 개발했다고 22일 밝혔다.

다양한 신흥(emerging) 녹색 기술들 중에서 유망한 기술을 사전에 파악해 연구 인력과 예산을 집중하는 것은 매우 중요하다.

예를 들어 해당 기술의 에너지 효율이 얼마나 높은 지, 향후 비용경쟁력을 확보할 수 있는지, 그리고 기술 도입이 환경에 얼마나 큰 영향을 미칠지를 사전에 분석할 수 있어야 한다.

하지만 연구개발 초기 단계에서는 기술에 대한 정보가 부족하여 정확한 기술 분석 및 평가가 어렵다.

특히 이산화탄소 활용(CO2 utilization) 기술은 온실가스 배출량 저감과 동시에 경제적 이득을 얻을 수 있다는 점에서 주목을 받아온 기술인데 몇몇 기술을 제외하면 아직 대부분 미성숙한 기술이다.

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 기술 평가에 필요한 지표 계산이 가능하도록 해당 기술이 지니는 고유의 기술성숙도(Technology readiness level)와 다양한 이산화탄소 전환 특성 등 체계적이고 세분된 전략을 제시했다.

연구과정을 보면 총 세 단계에 걸친 기술 분석 전략을 제안했다. 

각 단계에서는 어떤 정보가 분석에 필요한지, 해당 기술을 적용된 (가상의) 공정의 물질 수지와 에너지 소비량은 어떻게 추산할 지, 그리고 어떤 지표를 기술 평가에 사용할 수 있는지에 대한 방안을 제시했다.

특히 대상 기술의 기술성숙도와 기술 종류에 알맞은 분석 방안을 제시했고 제한된 기술 방법론은 총 네 개의 사례 연구를 통해 검증됐다.

첫 번째 사례연구에서는 총 열 가지의 전기화학 전환 기반 화학제품 생산 기술을 대상으로 분석 및 평가를 진행했다.

각 기술이 이상적인 상황에서 예상되는 성능을 분석, 어떠한 경우에도 이산화탄소 배출량 저감이 불가능한 혹은 대체 기술보다 경쟁력이 떨어지는 기술을 파악했다.

두 번째 사례 연구에서는 전기화학 전환 기술을 통한 에틸렌 생산 기술을 분석했다.

여기서는 해당 기술이 기술성숙소 레벨 2, 3, 그리고 4에 해당한다고 가정한 뒤, 제안한 방법론을 적용하여 기술을 분석한 뒤, 레벨이 높아지면서 계산된 평가 지표가 얼마나 바뀌는지 살펴봤다.

나머지 두 사례 연구에서는 디젤을 대체할 수 있는 옥시메틸렌에테르(oxymethylene ether)라는 화학제품 생산 공정과 석탄과 혼합하여 전기 발전이 가능한 미세조류 배양 및 생산 공정을 설계하고 이들의 기술 경제성과 탄소발자국(carbon footprint)을 분석했다.

이재형 교수는 "이번 연구성과는 현재 전 세계에서 연구되고 있는 다양한 이산화탄소 활용 기술에 적용이 가능하다"고 말했다.

이 연구는 한국 이산화탄소 포집 및 처리 연구개발센터(KCRC)의 지원을 받아 수행됐고 노고산 박사가 제1저자로 참여한 연구결과는 녹색·지속가능 기술 분야 국제 학술지인 ‘녹색 화학(Green Chemistry)’에 5월 21일 게재됐다.