국내 연구진이 재생 에너지를 이용한 청정에너지 ‘이퓨얼’(E-Fuel)을 생산하는 기술을 개발했다. 이퓨얼은 일종의 ‘인공 석유’로 재생 전력으로 물을 전기 분해해 얻은 청정수소와 공기 중에서 포집한 이산화탄소를 활용해 휘발유나 디젤 같은 화석 연료와 화학적으로 같거나 유사한 연료를 말한다.

한국기계연구원 탄소중립기계연구소 연구진은 이퓨얼 연료 생산에 드는 촉매 양을 3분의1로 줄이는 대신, 용량은 30배 늘린 고효율 마이크로채널 반응기를 개발했다고 23일 밝혔다. 이번에 개발한 반응기는 고온고압 환경에서도 안전하고 발열을 쉽게 차단할 수 있다는 장점이 있는 것으로 알려졌다.

유럽연합(EU)은 오는 2035년부터 휘발유나 디젤을 사용하는 내연기관 차량 판매를 금지한다. 단 이퓨얼 연료를 사용하는 신차는 예외가 적용되는 만큼, 많은 자동차 제조사와 석유화학기업들은 관련 연구에 박차를 가하는 상황이다.

이퓨얼 연료 생산을 위해서는 그린수소와 이산화탄소를 합성하는 과정을 거치는데, 이 과정에서 심한 발열 현상이 나타난다. 이에 연구팀은 발열 현상을 제어할 수 있는 반응기를 만들었다. 이 반응기는 마이크로채널 구조의 판을 접착제가 아닌 고온 방식으로 접합해 발열 제어 성능이 뛰어난 구조로 설계했다. 기존에는 슬러리 반응기나 유동층 반응기를 사용했지만, 소량 생산에서는 경제성이 떨어진다는 단점이 있었다. 더군다나 재생발전소에서 잉여전력으로 생산되는 수소의 양은 소량이라 대형 반응기를 사용하면 경제성과 효율이 낮아진다.그러나 이번에 개발한 반응기는 크기도 작고 효율이 높아, 합성가스의 93%를 연료로 전환하는 것으로 확인됐다. 실제로 연구팀이 개발한 반응기를 이용해 생산한 이퓨얼 연료는 세탄지수가 55.7로 국내 차량용 디젤의 세탄가 품질기준인 52를 훨씬 뛰어넘고, 국내 정유업체에서 생산·판매하는 디젤 세탄가(54~57)와 비슷한 수준이다.

연구를 이끈 김영 기계연 박사는 “이번에 개발한 장치는 열 제어 성능이 뛰어나 태양열, 풍력 등 저장량이 불규칙한 재생 전력의 공급량 변화에도 빠르게 대응할 수 있다”라면서 “이산화탄소를 디젤과 유사한 연료로 바꿀 수 있어, 향후 국제적 연료 규제 대응은 물론 이퓨얼 이외에 암모니아 합성 등 열제어가 필요한 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.