친환경 에너지를 연구하는 Max Planck–Cardiff Centre (1부)

친환경 에너지 (H2, NH3, CxHyOz) 생산을 위한 촉매재료

  탄소 배출을 최대한 줄이면서, 고갈의 염려가 없는 (ex. 석유) 친환경적인 에너지원들은 어떻게 만들어질까?

1부에서는 Max Planck–Cardiff Centre에서 집중적으로 연구하는 친환경 에너지(=지속가능한 연료)란 무엇인지, 왜 필요한지, 이를 이루기 위해서는 무엇을 해야 하는지, Max Planck–Cardiff Centre 는 뭐 하는 곳인지에 대한 대략적인 개요에 대해 이야기해 보겠다.

 

Max Planck–Cardiff Centre 

 먼저 Max Planck-Cardiff Centre는 유럽의 여러 연구기관 (정확히 말하자면 여러 연구기관에서 근무하는 연구자들)이 모여 설립한 연구 센터이다. 이 센터를 이루고 있는 연구기관은 아래와 같다. 

• Kaiser-Wilhelm-Platz 1, 45470 Mülheim an der Ruhr, 독일
• Zum Großen Windkanal 2, 12489 Berlin, 독일
• Cardiff University School of Chemistry, 영국
• Stiftstraße 34-36, 45470 Mülheim an der Ruhr, 독일

 근데 뜬금없이 막스 프랑크-카디프 센터(이하, MPCC)를 소개하는 이유가 뭔지 궁금하지는 않은 가? 이유는 외국 저널인 Angewandte Chemie (international edition)에 볼프강 슈미트 박사의 환갑논문(?)이 올라왔기 때문이다. (정말이다)

(doi : 10.1002/anie.202209016, 궁금하면 구글에 검색)

누구인지는 궁금하지 않지만 축하하는 그들의 연구 주제들과 내용이 궁금했기에 읽어보기 시작했다. 

 

친환경 에너지 (지속가능한 연료)

 친환경 에너지는 말 그대로 환경과 친한 에너지이다. 친한 사람과의 사이를 생각해보라. 인연을 오래 유지하고, 서로의 장점을 배우고, 단점을 보완해 주고, 돕고, 도움을 받고, 교류하면서 서로에 대해서 잘 아는 사이이다. 마찬가지로 에너지에도 환경과 친한, 친하지 않은 에너지가 나뉜다. 그리고 현재 대다수의 에너지는 친환경적이지 않은 에너지라고 보면 된다. 여러 정의가 있겠지만, 필자는 생산, 저장/운송, 활용에서 환경에 악영향을 끼치는 물질이 배출되지 않는 에너지 자원으로 친환경 에너지를 생각하고 있다. 예를 들어, 화석으로 만들어지는 수소와 재생에너지(풍,화,수,태양력 에너지 등을 통해 생산되는)로 만들어지는 수소는 같은 수소임에도 불구하고 친환경적인 수소 (그린 수소)와 친환경적이지 않은 수소 (그레이 수소)로 나눠 생각할 수 있다고 생각하면 편하다.

친환경 에너지 생산 및 활용의 모식도 (출처 : doi-10.1002/anie.202209016)

 위 모식도에서 보는 것처럼 에너지 생산, 저장/운송, 활용 단계에서 배출되는 악성 물질이 적은 시스템을 구축하는 것이 많은 연구자들의 목표이다. 환경 문제를 정치적/음모론적 관점에서 해석하는 경우도 있으나 우리의 미래에 꼭 필요한 절차라는 것은 자명하다. 

 그러면 친환경 에너지는 어떻게 만들어지는 것일까? 단순히 원료만 친환경적인 원료를 사용하기만 하면 되는 것인가? 그렇지 않다. 친환경적으로 생산하기 위해서는 필연적으로 에너지 소모가 적은 방법을 사용하게 된다. 그러기 위해선 새로운 방법을 창조하기보다, 자연에 존재하는 100% 에 가까운 효율의 에너지 전환 방법을 모방하여 재현하기 위한 연구가 효율적이다. 그 예로, 식물의 광합성은 탄소와 물을 이용해 탄수화물과 산소를 합성한다고 잘 알려져 있다. 이와 같은 생물의 효소 시스템을 재현하기 위한 노력이 있고, 단순화하여 촉매를 개발해 에너지 소모를 줄이기 위한 방법이 있다. 위에 소개한 MPCC는 다양한 촉매를 개발하여 친환경 에너지, 그 중에서도 수소, 암모니아, 알코올 계열 연료를 합성하고자 결성한 연구 그룹이다.