<그림. 저압 및 저온 전기화학적 생산 공정으로 이어질 수 있는 전해질 분해(electrolytic cracking)와 촉매 합성을 이루어진 CRI(Carbon Recycling International)의 ETL(Emission to Liquid) 기술
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

이산화탄소, 물 및 재생 에너지로부터 유래한 메탄올을 연료로 하는 자동차의 적용

중국 자동차 제조업체인 저장 길리 그룹(Geely Group; Zhejiang Geely Holding Group)은 CRI(Carbon Recycling International)에 4550만 달러를 투자할 계획이다. 이 투자는 초기 투자와 3년의 기간에 걸쳐 CRI 자본을 추가로 구매하는 것으로 이루어진다. 길리 그룹은 CRI의 주요 이해관계자가 될 것이며, 회사를 대표할 권한을 얻게 될 예정이다.

2006년 아이슬란드 레이캬비크(Reykjavik)에서 설립된 CRI는 청정에너지와 재활용된 이산화탄소 배출로부터 재생 가능한 메탄올(renewable methanol)을 생산하는 기술을 개발 중이다. 길리 그룹과 CRI는 중국에서 재생 가능한 메탄올 연료 생산 기술의 배치에 협력할 것이며, 중국, 아이슬란드 및 다른 국가 등에 100% 메탄올 연료 자동차를 개발 및 배치하는 방안을 조사하고 있다. 회사는 전 세계 청정하고 지속 가능한 연료로 메탄올에 대한 역할을 보다 더 확대할 것이라고 밝혔다.

길리는 재생 가능한 메탄올 자동차 기술(renewable methanol vehicle technology)을 포함한 다양한 에너지 방안을 통하여 제로 배기가스 기동성(zero emissions mobility)에 대한 장기적인 목표를 달성할 것을 표방하고 있다. 길리 자동차는 오랜 기간 동안 메탄올 연료 엔진과 자동차의 개발을 독려하는 상당한 자원에 투자해 왔으며, 이미 중국에서 이러한 기술에 대한 진보를 확보하고 있다. 투자는 기존 메탄올 기술 위에 구축될 것이며, 중국에서 길리 그룹의 사업에 대한 일환으로 추진되며 가치 있는 방안을 더욱 촉진하게 될 것이다. 또 이러한 투자는 유럽에서 개선된 메탄올 기술을 독려할 수 있게 해준다. CRI는 재생 가능한 메탄올에서 실적을 입증했다. 이것은 지속 가능성(sustainability)에 대한 길리 그룹의 전 세계적 헌신의 중요한 상징이다.

길리 그룹의 CRI 투자와 재생 가능한 메탄올에 대한 연구는 재생 에너지(renewable energy), 물(water) 및 이산화탄소(CO2) 등을 이용하여 매우 낮은 탄소 액체 또는 기체 연료를 생산하는 아우디의 e-연료 프로젝트에서 수행한 접근과 유사하다.

길리 자동차는 중국 최초의 자동차 제조사로 2005년 메탄올 자동차의 연구 및 개발을 수행했으며, 이후 수십 개에 이르는 특허를 획득한 바 있다. 길리 자동차의 Englon SC7 세단은 중국 공업신식화부(Ministry of Industry and Information Technology)로부터 승인을 획득한 최초의 메탄올 연료 자동차였다.

길리 자동차는 메탄올 연료 자동차의 사용을 확대하기 위하여 중국 전역의 파트너와 협력 연구를 수행 중이다. 2015년 4월, 길리 자동차는 시 정부와 공동으로 중국 남부 도시인 구이양(Guiyang)에 150대의 최신 메탄올 연료 택시를 배치했다. 프로젝트는 산시성 바오지와 진중 상하이 지방 당국에서 이루어졌던 이니셔티브와 유사하게 진행될 것이다.

메탄올 동력 자동차는 에탄올, CNG, 가솔린-전기 하이브리드, 플러그-인 하이브리드, 순수한 전기 자동차 및 확대된 범위의 해결 방안 등을 아우르는 길리 자동차의 다양한 신에너지 전략 중 하나이다. 길리 그룹은 Volvo Car Corporation, 영국의 런던 택시 회사 및 길리 자동차 브랜드 등 다수의 자동차 브랜드로 이루어져 있으며, 전 세계 35개국에 자동차 시장을 보유하고 있다.

Vulcanol은 재생 가능한 전기(수력, 지열, 풍력 및 태양)로부터 얻은 수소와 이산화탄소로부터 생산되는 재생 메탄올에 대한 CRI의 브랜드 이름이다. 첫 상업적 규모의 생산 공장은 아이슬란드 동력망으로부터 재생 에너지 자원을 이용하여 물을 전기분해하여 수소와 지열발전소로부터 배출되는 이산화탄소를 얻었다. CSI는 비생물학적 에너지 자원으로부터 재생 가능한 액체 수송 연료를 전 세계 최초로 생산했다고 밝혔다. 현재 이 회사는 4,000metric ton/year의 연료 생산 용량을 나타내고 있다.

Vulcanol은 자동차를 위한 휘발유와 혼합될 수 있으며, 연료 에테르(ether) 또는 바이오디젤 생산에 사용될 수 있는 연료 등급의 메탄올, 청정 연소의 고옥탄가 연료이다. 또한 재생 메탄올은 합성 재료를 생산하는 저탄소 원료이다. CRI의 현재 생산 공장으로부터 제조되는 Vulcanol은 화석 연료와 비교하여 90% 이상까지 전체 라이프 사이클의 탄소 배출을 억제한다.

중국에서 메탄올은 화석 연료 기반의 원료와 다양한 범위의 재생 가능한 자원으로부터 생산될 수 있다. 실제로 메탄올은 중국에서 주로 석탄으로부터 생산된다. 중국이 석탄을 보유하고 있기 때문에, 메탄올이 휘발유에 대한 실용적인 대안으로 여겨지고 있다. 메탄올과 메탄올이 혼합된 휘발유는 20개 주 이상에서 사용되고 있다.

비록 메탄올을 연료로 사용하는 자동차가 배기가스를 줄일 수 있다고 하더라도, 비슷한 수준의 더 높은 카르보닐 배출(carbonyl emissions), 특히 포름알데히드(formaldehyde)의 배출은 도전 과제로 남아 있다. 2015년 베이징 이공대학(Beijing Institute of Technology) 소속의 연구진은 카르보닐 화합물과 입자상 물질의 배출을 평가하는 논문을 발표한 바 있다.

2009년 공업신식화부가 주도한 메탄올 휘발유에 대한 시범 연구가 산시성에서 시작됐으며, 동시에 2곳의 중국 내 자동차 제조사는 M85와 M100을 연소시킬 수 있는 메탄올 모델을 개발하는 데 착수했다. 같은 해 M85와 M100에 대한 국가 표준이 반포됐다. 3년의 조사 후 저함량 메탄올 휘발유의 수많은 결함이 발견됐으며, 따라서 2012년 이후 M85와 M100의 응용에 초점이 맞추어졌다. 가장 최근에는 메탄올을 연료로 사용하는 시제품이 중국의 3 개 주에서 테스트될 예정이다. 중국 환경부는 에탄올 연료 경량 자동차에 대한 강제적인 배출 기준을 설정할 것을 계획하고 있다. 이러한 계획 하에서 카르보닐 오염이 법률적으로 제한될 예정이며, 한계치는 논의를 거치고 있다. 현재 중국에서 임시 한계치는 10mg/km로 정해졌다.

결과는 휘발유 모드와 비교하여, 메탄올 모드에서 일산화탄소 배출이 11.2% 감소됐다는 것을 보여 주었다. THC와 NOx 배출에 대한 증거가 뒷받침된 변화는 없었다. 전체 카르보닐과 포름알데히드는 휘발유에서 메탄올로 전환된 후 각각 39.5%와 19.8%까지 증가됐다.

그러나 테스트는 메탄올 모드에서 입자상 물질이 65.6%의 큰 감소를 보여 주었다. 결과적으로 자동차 테스트에 대하여, 휘발유 대신에 메탄올을 연소하는 것은 배기관 이산화탄소 배출을 8.8%까지 감소시켰다. BIT 연구진은 만약 원유 가격이 50% 이상까지 감소된다고 할지라도 메탄올이 연소된다면, 30%의 연료비용 절감(fuel-cost saving)이 달성될 수 있는 것으로 추정했다.

중국 정부는 높은 함량의 메탄올 휘발유를 독려함으로써 연료 메탄올 산업을 발전시킬 예정이며, 합리적인 가격 결정과 기관 및 관리를 강화시킬 예정이다. 이러한 전략은 경제와 밀접하게 연관이 있다. M85와 M100을 개발하는 것은 휘발유에 대한 메탄올의 대체 부담을 증가시키고, 산업을 확대하고, 고용 기회를 증가시킬 뿐 아니라 경제 성장을 촉진하는 것을 목표로 한다.

총체적으로, 이러한 전략은 경제 및 도덕적 관점에서 주로 만들어지고, 두 가지 사회적 요인은 개발 및 안보와 직접적으로 연계된다. 그러나 환경적 요인은 더 심오하고 영구적으로 사회에 영향을 끼친다. 따라서 환경 요인이 두 가지 사회적 요인처럼 중요하게 간주될 필요가 있다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr