국내 산·학·연 공동 연구진이 개발한 공기 중 이산화탄소 직접 포집(DAC, Direct Air Capture) 기술이 스마트팜 현장에 본격 적용될 전망이다. 이 기술은 작물 생육에 필요한 최적의 이산화탄소 농도를 효율적으로 제공해 생산성을 높이는 동시에 탄소 감축에도 기여할 것으로 기대된다.
한국화학연구원은 KAIST, 에코프로에이치엔과 협력해 DAC 기술을 공동으로 개발했으며, 에코프로에이치엔은 오는 2026년 소형 DAC 설비 상용화를 목표로 하고 있다. 작물이 최적의 성장을 보이는 이산화탄소 농도는 800~1000ppm 수준이지만, 실제 대기 중 농도는 약 400ppm에 머물러 있다. 연구진은 대기 중 저농도의 이산화탄소를 직접 농축해 공급할 수 있는 기술을 확보해 스마트팜 환경 혁신을 앞당기고 있다.
기존의 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술은 발전소나 공장처럼 고농도 탄소가 발생하는 곳에서만 사용할 수 있어 설치 제약이 큰 반면, 직접 공기 포집 기술은 대기 중 저농도의 이산화탄소를 활용해 다양한 장소에서 적용할 수 있는 장점이 있다. DAC 기술은 액체 흡수 방식과 건식 흡착 방식으로 나뉘는데, 액체 방식은 대규모 연속 가동이 가능하나 알칼리 용액 사용으로 인한 부식과 폐수 발생 문제가 따른다. 이에 비해 고체 흡착 방식은 소형화가 가능하고 에너지 소모가 적어 효율적이다. 이번에 개발된 DAC 설비 역시 건식 흡착 기반으로 제작됐다.
소형 DAC 설비는 KAIST 최민기 교수팀이 2016년부터 연구한 고성능 건식 이산화탄소 흡착제와 한국화학연구원 박용기 박사팀이 축적해온 장치 설계 기술이 결합된 결과물이다. 여기에 에코프로에이치엔이 설비 소형화를 맡아 제품화를 진행하고 있다. 이번에 개발된 흡착제는 스마트팜뿐 아니라 화력발전소 배출가스 포집에도 활용 가능하며, 기존 기술 대비 우수한 흡착 성능과 경제성, 장기 안정성을 확보했다는 평가를 받는다. 박용기 박사팀은 발전소·제철소의 탄소 포집 연구 경험을 기반으로 흡착과 탈착 조건을 최적화해 반복적으로 안정적인 고농도 포집이 가능하도록 설비를 설계했다.
이 설비는 특정 시설에 국한되지 않고 어디든 설치할 수 있으며, 이산화탄소를 인위적으로 만들어 공급하던 기존 방식과 달리 대기 중에서 직접 포집하여 농작물에 제공하기 때문에 친환경적이고 비용 절감 효과까지 기대된다. 실제로 경상북도 상주 스마트팜혁신밸리에 설치된 1세대 DAC 장치는 토마토 재배 환경에서 이산화탄소 농도를 600~700ppm까지 높이는 데 성공했으며, 연구진은 성능을 개선해 최적 구간인 800~1000ppm까지 끌어올리는 것을 목표로 하고 있다. 또한 향후 미세조류를 포함한 다양한 작물 재배 현장으로 적용 범위를 확대할 계획이다.
이영국 한국화학연구원 원장은 “이번 기술은 공공 연구기관과 대학, 기업이 협력해 실제 농업 현장에서 활용할 수 있는 솔루션으로 발전했다는 점에서 의미가 크다”며 “스마트팜 생산성 향상과 함께 국가적 과제인 탄소 저감에도 기여할 것”이라고 말했다.
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