기후 위기 극복할 '묘안'…공기 중 이산화탄소 잡아라

산업혁명 이후 인류가 배출한 온실가스 가운데 가장 많은 비중을 차지하는 이산화탄소(CO₂)는 지구 온난화의 주범으로 꼽힌다. 이산화탄소가 대기 중에 머무르며 지구 복사열을 가두어 기온 상승과 기후 불안을 가속화하기 때문이다. 따라서 지구 온난화를 막기 위해서는 단순히 ‘앞으로’ 이산화탄소 배출량을 줄이는 것만으로는 부족하다. 이미 대기에 축적된 이산화탄소를 줄이는 기술도 필요하다. 이 같은 이유로 최근 과학계는 ‘이산화탄소 포집(Carbon Capture)’ 기술에 주목하고 있다. 과학계는 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술을 미래 에너지와 산업의 돌파구로 보고 효율적인 포집 방법을 모색하고 활용처를 확대해 나가고 있다.

에코프로에이치엔, DAC 기반 소형 설비 개발…2026년 상용화 목표

국내에서는 다양한 연구가 속속 성과를 내고 있다. 과거에는 주로 발전소 굴뚝이나 제철소 배출가스처럼 고농도의 이산화탄소가 나오는 지점을 중심으로 포집 기술이 개발됐다. 하지만 이 방식은 장소가 제한적이고, 습식 흡수제를 활용할 경우 폐수가 발생하고 설비가 부식되는 문제가 있었다. 최근 연구진은 이러한 한계를 극복하기 위해 흡착제를 활용한 건식 기술이나 직접공기포집(DAC) 방식으로 눈을 돌리고 있다. DAC는 대기 중 저농도 이산화탄소를 바로 흡착해 모으는 방식으로, 설치 장소의 제약이 적고 탄소 중립 실현을 위한 핵심 기술로 꼽힌다.

에코프로에이치엔은 2025년 10월 한국과학기술원(KAIST), 한국화학연구원과 손잡고 DAC 기반 소형 설비 개발 성과를 공개했다. 이 장치는 공기 중 이산화탄소를 빨아들여 고농도로 농축한 뒤, 스마트팜 내부로 공급하는 데 초점을 맞췄다. 작물은 이산화탄소 농도가 높을수록 광합성이 활발해지는데, 대기 중 약 400ppm에 불과한 농도를 800~1000ppm 수준으로 끌어올리면 성장이 크게 빨라진다. 실제로 경북 상주 스마트팜혁신밸리에 설치된 1세대 소형 DAC 장치를 통해 토마토 재배 실험이 진행 중이며, 현재 600~700ppm 수준까지 농도를 끌어올려 수확량 개선 효과를 확인하고 있다.

회사 측은 성능을 점진적으로 개선해 2026년에는 최적 성장 범위인 800~1000ppm까지 끌어올릴 계획이다. 더 나아가 미세조류 배양, 비닐하우스 작물 재배 등 다양한 농업 현장으로 확대 적용을 추진하고 있다. 김종섭 에코프로에이치엔 대표는 “AI 기반 원격 제어와 무인자동화 시스템을 접목해 스마트팜 운영 효율성을 높일 것”이라며 “농업 생산성을 끌어올리는 동시에 탄소 네거티브 달성에도 기여할 수 있다”고 강조했다.

다른 연구 기관에서도 이러한 흐름은 이어지고 있다. 충남 보령화력발전소에서는 한국과학기술연구원(KIST)이 개발한 ‘그린올(Green-ol)’ 신에너지 기술 실증 사업이 본격 가동됐다. 그린올은 이산화탄소를 전기·물·미생물과 반응시켜 메탄올·플라스틱 원료·지속가능 항공유(eSAF) 등으로 전환하는 차세대 CCU 기술로, 하루 300㎏의 이산화탄소를 처리해 200㎏의 일산화탄소를 생산할 수 있다. 이는 세계 최대 규모로, 연간 최대 110톤의 탄소를 활용하게 된다. 충남도·보령화력·KIST·LG화학이 총 40억 원을 투입해 추진한 이번 실증은 정부의 ‘CCU 메가프로젝트’ 선행 사업 성격도 지니며, 상용화에 성공할 경우 탄소중립 실현과 메탄올 수입 대체, 석유화학산업 혁신, eSAF 시장 선점 등 효과가 기대된다.

기후 위기 해결할 핵심…비용 절감·활용처 확대는 숙제

이러한 기술은 단순히 농업 생산성 향상에만 그치지 않는다. 대기 중 탄소를 적극적으로 거둬들여 활용한다는 점에서, 기후 위기 대응과 탄소중립 정책의 핵심 축이 될 수 있다. 특히 한국은 에너지 수입 의존도가 높고 산업 구조상 탄소 배출량이 큰 국가인 만큼, 탄소 감축을 위한 혁신 기술 확보는 곧 미래 경쟁력과 직결된다. 정부가 ‘2050 탄소중립’을 선언한 이후 연구개발 투자를 확대하는 이유도 여기에 있다.

전문가들은 이산화탄소 포집 기술이 경제성과 실용성을 확보하기 위해선 두 가지 조건이 필요하다고 지적한다. 우선 비용 절감이 시급하다. 대기 중 저농도 이산화탄소를 모으는 과정은 아직까지 에너지 소모가 크고 장치 설치 비용이 높다. 활용처를 넓히는 것도 중요한 목표다. 단순 저장을 넘어 합성연료, 건축 자재, 플라스틱 원료 등 다양한 분야로 활용 가능성을 열어야 한다는 것이다. 실제로 해외에서는 포집한 이산화탄소로 합성항공유(e-fuel)를 생산하거나, 시멘트 제조 시 원료로 사용하는 사례가 늘고 있다.