뮌헨 공대, 호염성 조류로 CO₂ 포집해 탄소섬유 생산 기술 혁신

뮌헨 공대(Technical University of Munich, TUM, 독일 뮌헨) 연구진이 고염 환경에서 번성하는 호염성 조류(halophilic algae)를 이용해 대기 중 CO₂를 포집하고 탄소섬유를 생산하는 공정을 개발 중입니다.

CO₂ → 바이오매스 → 조류 오일 → PAN 전구체 → 탄소섬유

알게 컬티베이션 센터(Algae Cultivation Center)를 이끄는 토마스 브뤼크(Thomas Brück) 교수팀에 따르면, 이 공정은 대기 CO₂를 바이오매스(재생 에너지원)로 전환하고, 이후 질소 제한으로 지질 축적을 유도해 조류 오일을 생산합니다. 조류 오일을 가수분해해 유리 지방산과 글리세롤로 분리하고, 지방산은 바이오연료, 윤활유 원료, 열가소성 수지 원료로 쓰입니다. 남은 글리세롤 잔여물은 아크릴로니트릴로 전환돼 폴리아크릴로니트릴(PAN)로 중합되며, 이는 현재 탄소섬유 생산의 약 90%를 차지하는 전구체입니다.

태양광 파라볼라 반사판으로 탄소중립 열분해

PAN 전구체는 기존 방식대로 열분해 가능하지만, TUM은 포물선 태양 반사판(곡면 태양 거울)을 이용해 PAN 섬유를 탄화하는 열분해 공정도 개발했습니다. "거울 중심의 집광 유리관에서 열분해를 수행합니다. वहां선 3,000°C까지 도달 가능해 완전 무배출이자 태양광 활용으로 더 저렴합니다."

석유 기반 탄소섬유와 동등한 물성, 3D 프린팅 복합소재까지 확장

조류 기반 PAN으로 만든 탄소섬유는 현재 쓰이는 고전적 탄소섬유와 화학 조성이 같고, 석유 자원 유래 탄소섬유와 동일한 물성을 가집니다. "지방산 부분에서 얻은 열가소성 수지와 탄소섬유를 결합하면 3D 프린팅 가능 탄소섬유 복합소재도 만들 수 있습니다." TUM은 파트너와 함께 조류 기반 탄소섬유로 CO₂ 네거티브 건축 자재(탄소섬유 복합소재 강화 화강암 등)도 개발 중입니다.