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미국전기전자공학회(IEEE)가 발간하는 스펙트럼은 지난 23일(현지 시각) 올해 등장한 기후테크 중 앞으로 기대되는 기술들을 엮어 소개했다. 내년 기대되는 기술들은 크게 에너지 생산과 공급, 탄소 제거, 태양광 패널 재활용 등으로 나눌 수 있다.
네덜란드의 스타트업 카이트파워(Kitepower)는 연을 이용해 전력을 생산한다./카이트파워
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◇지속 가능한 에너지 기술의 진화
에너지 생산과 공급 분야에서는 네덜란드의 스타트업 카이트파워(Kitepower)가 내년에 빛을 볼 것으로 기대된다. 이 회사는 연으로 전기를 만드는 공중 풍력 에너지(AWE) 시스템을 구축하고 있다. 최대 350m 높이에서 부는 kji대부 강력한 바람이 연의 줄을 당기면 이 힘을 전기로 변환하는 방식이다.
올해 카이트파워는 40㎾(킬로와트, 1㎾는 1000와트) 용량의 배터리가 탑재된 시스템을 공개했다. 크기는 표준 컨테이너 정도로, 고립된 지역에서 디젤 발전기의 대안으로 사용할 수 있다. 회사는 아일랜드 북부 해안에서 시스템을 시험하고 있고, 내년이나 내후년에 100㎾ 용 이자율계산법 량의 대형 시스템을 선보일 예정이다.
흙을 활용해 농업 사물인터넷(IoT) 장치에 전력을 공급하는 시스템도 개발됐다. 미국 테네시 공대 연구진은 지하 송신기와 수신기를 이용해 2에이커(약 800㎡) 규모의 밭에 분산된 센서에 전력을 공급했다. 일반적인 토양은 전기가 통하는 정도가 일정치 않지만, 농업용 토양은 비료에서 나온 이온이 가득해 크레딧뱅크 전기 전도성이 높다는 데에 착안한 것이다.
지금까지 스마트 농업 IoT 기기는 토지의 습도와 온도, 산성도, 영양소를 측정해 농지 상태를 파악하는 데 쓰였지만, 넓은 밭에 띄엄띄엄 설치되어 있어 전력 공급이 쉽지 않았다. 테네시 공대 연구진은 점차 테스트용 밭을 넓혀가며 전력 공급을 위한 최적의 조건을 찾아나갈 예정이다.
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스위스의 클라임웍스(Climeworks)가 개발한 3세대 직접 공기 포집 기술은 모듈형 큐브에 들어있는 새로운 흡착 소재를 기반으로 한다./클라임웍스
◇기후변화 막을 탄소 포집 기술
이산화탄소는 기후테크에서 빠질 수 없는 키워드다. 온난화를 유발하는 이산화탄소를 줄여야 기후변화 속도를 늦출 수 있기 때문이다. 미국 캘리포니아주의 스타트업 에브 카본(Ebb Carbon)은 바닷물을 전기화학적으로 분리해 산성과 염기성 물질을 만들고, 이 중 염기성 물질을 해수의 이산화탄소와 반응시켜 중탄산염 형태로 탄소를 저장하는 기술을 선보였다.
에브 카본은 이 방식으로 매년 이산화탄소 500t을 제거할 수 있고, 바다의 산성도를 낮춰 해양 생물의 성장도 촉진할 수 있다고 설명한다. 다만 바닷물을 분리하는 과정에서 나오는 산성 폐수의 처리 방법이 주요 과제로 남아있다. 에브 카본은 산성 폐수에서 염산을 분리해 판매하거나, 중화 처리하는 방안을 시험하고 있다.
스위스의 클라임웍스(Climeworks)는 새로운 흡착제를 활용해 큐브형 직접 공기 포집(DAC) 시설을 만들었다. 흡착제의 표면적을 넓혀 기존 기술보다 이산화탄소 포집 효율을 두 배로 높였고, 소재 수명도 3배 연장했다. 에너지 소비량은 절반으로 줄여 비용도 50% 절감할 수 있다.
클라임웍스는 이 기술을 활용해 10년 내 매년 이산화탄소 수백만t을 제거할 수 있다고 기대한다. 미국 최초의 이산화탄소 100만t 제거 허브를 만드는 프로젝트에도 이 기술이 적용될 예정이다.
미국의 9테크는 태양전지 패널 폐기물에서 유용 물질을 90% 재활용할 수 있는 친환경 기술을 개발했다./9Tech
◇버려지는 태양전지 패널 되살릴 기술
내년에는 태양전지 패널이 수백만t 버려질 것으로 예상되면서 관련 기술도 주목받고 있다. 이탈리아 스타트업 9-테크(9-tech)는 독성 물질 없이 태양전지 패널에 포함된 실리콘이나 은, 구리의 90% 이상을 회수할 수 있는 기술을 개발했다.
9-테크의 방식은 이렇다. 먼저 태양전지 패널에서 알루미늄 골격과 강화 유리를 제거한 뒤, 나머지를 섭씨 400도 용광로에 넣어 녹지 않은 유리와 실리콘, 구리를 분리한다. 이후 실리콘에 남은 은은 초음파와 산을 이용해 회수한다. 9-테크는 “이 공정으로 은 90%, 실리콘 95%, 구리와 알루미늄, 유리는 99% 이상 회수할 수 있다”며 “공정 비용이 많이 들긴 하지만, 회수된 재료들은 모두 고품질이어서 비용을 상쇄하는 데 도움이 될 것”이라고 밝혔다.
미 국립재생에너지연구소(NREL) 연구진은 태양전지 패널의 제조 공정에서 접착성 고분자 대신 펨토초(10억분의 1초) 레이저를 사용해 유리를 용접하는 기술을 개발했다. 이렇게 만든 패널은 폐기할 때 끈적끈적한 고분자 물질이 남지 않아 재활용하기 쉽다.
연구진은 “접착성 고분자는 시간이 지나면서 재료가 분해되다 보니 습기가 태양전지에 유입되고, 결국 부식으로 이어진다”며 “레이저를 이용한 유리 용접은 부식될 우려가 없어 안전하고, 따라서 태양전지 패널의 수명도 늘릴 수 있다”고 설명했다.
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