안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
바닷물로 도시가스를 만드는 핵심 원리는 수소 생산과 메탄 합성이라는 두 가지 화학 반응에 있습니다. 삼면이 바다인 우리나라에서 이 기술이 주목받는 이유는 원료인 바닷물을 무한하게 얻을 수 있기 때문입니다.
첫 번째 단계는 바닷물을 전기분해하여 수소를 얻는 수전해 과정입니다. 물 분자에 전기에너지를 가하면 환원 전극에서는 수소 가스가, 산화 전극에서는 산소 가스가 발생합니다. 다만 바닷물에는 소금 성분인 염화이온이 들어있어 일반 물과 달리 전극을 부식시키고 독성 염소 가스를 만드는 문제가 있습니다. 최근에는 이 염소 가스를 억제하고 수소만 선택적으로 뽑아내는 특수 촉매 기술이 개발되면서 바닷물 직분해가 가능해지고 있습니다.
두 번째 단계는 이렇게 얻은 수소를 도시가스의 주성분인 메탄으로 바꾸는 사바티에 반응입니다. 수소는 부피가 크고 폭발 위험이 있어 기존 도시가스 배관으로 바로 보내기 어렵습니다. 따라서 포집한 이산화탄소와 수소를 대략 300도 이상의 고온에서 니켈이나 루테늄 같은 촉매와 반응시킵니다. 이 과정을 거치면 이산화탄소와 수소가 결합하면서 우리가 가정에서 사용하는 도시가스인 메탄과 물이 생성됩니다.
이 기술은 온실가스인 이산화탄소를 재활용한다는 점에서 탄소 중립적이며, 바다를 접한 우리나라가 재생에너지를 활용해 대량 생산 체제를 구축한다면 해외 에너지 의존도를 획기적으로 낮출 수 있는 혁신적인 방법입니다.