[오토헤럴드 김흥식 기자] 중국 연구진이 석탄을 태우지 않고 전기로 바꾸는 ‘제로 탄소 배출 직접 석탄 연료전지’를 제시했다. 핵심은 연소가 아니라 전기화학 반응이다. 석탄을 미세 분말화·건조·정제한 뒤 연료전지의 음극에 투입하고 산화물 막을 통해 전자를 뽑아 전기를 생산하는 방식이다.
기존 석탄화력처럼 보일러와 증기터빈을 거치지 않는다는 점에서 구조부터 다른 직접탄소연료전지(DCFC)는 이론적으로 높은 효율을 기대할 수 있고 배출되는 CO₂가 희석 배기가스가 아니라 상대적으로 포집하기 쉬운 형태라는 장점이 있다.
기존 연구에서도 DCFC는 실제 시스템 효율 60% 이상, 스택 기준 80% 안팎 가능성이 거론돼 왔으며 새로운 전력 대체 수단으로 주목을 받아 왔다.
하지만 실현 가능성은 ‘상용화 임박’보다 ‘장기 실증 과제’에 가깝다. 그 이유로는 첫째, 입자를 연료전지 내부에 안정적으로 공급하고 반응시키는 문제는 액체·기체 연료보다 훨씬 어렵고 고온 운전, 전극 열화, 회분·불순물 관리, 장시간 연속 운전 내구성도 넘어야할 과제다.
또한, ‘직접 배출 없음’은 발전기 출구의 포집을 전제로 한 표현에 가깝다. CO₂를 합성가스나 탄산수소나트륨 등으로 처리하더라도 전체 공정의 에너지 투입, 비용, 저장·활용처가 검증돼야 한다.
모빌리티 관점에서는 더 냉정한 판단이 필요하다. 이 기술이 자동차나 선박의 직접 동력원이 될 가능성은 낮다. 석탄 전처리와 고온 연료전지, 탄소 포집 설비가 필요해 이동체 탑재에는 부적합하다.
다만 데이터센터, 산업단지, 광산 지역, 전력망 보조용 분산 발전원으로 자리 잡는다면 전기차 충전 인프라의 저탄소 전력원 중 하나가 될 수 있다. 특히 중국처럼 석탄 의존도가 높고 재생에너지 변동성 보완 수요가 큰 시장에서는 ‘탈석탄 전환기의 완충 기술’로 검토될 여지가 있다.
DCFC는 석탄을 친환경 연료로 되살리는 해법이라기보다 남아 있는 석탄 자산의 탄소 비용을 낮추려는 고난도 전환 기술에 가깝다. 효율과 포집 성능, 내구성, 경제성이 실증 단계에서 확인된다면 의미 있는 발전 옵션이 될 수 있다.
김흥식 기자/reporter@autoherald.co.kr
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