[기고]탄소중립을 실현하기 위한 과학기술

민병찬 한밭대 산업대학원장

민병찬 한밭대 산업대학원장

기후변화에 대한 과학적 정의는 자연적 및 인위적 영향으로 기후가 변화하는 현상으로 온난화와 냉각화를 모두 포함하고 있다. 최근 들어서 이러한 기후 변화가 빨라지면서 기후변화의 가장 큰 원인으로 알려져 있는 탄소를 줄여나가는 탄소중립을 위해 정부도 노력하고 있다. 본 글에서는 기후변화를 완화시킬 수 있는 과학기술 분야에서 탄소중립 문제에 대해 대응방안을 모색해 보고자 한다. 기후환경을 일으키는 요인들 중에는 지구궤도의 변화, 태양광 변화, 화산폭발, 인간의 영향 중 인간의 활동은 과학기술이 발전해 가면서 점차 더 강화되고 있고 돌이킬 수 없을 정도의 빠른 속도로 기후를 변화시킬 수 있다는 것이다. 특히 이러한 인간의 활동 중 가장 우려가 되는 것을 CO2 배출량의 중가이다. 화석연료연소, 삼림벌채를 하며 자연스러운 순환보다 한 쪽의 성장을 막고 출구 없는 이산화탄소 배출을 증가시키고 있다.

현재 우리나라 에너지는 화석연료에 주로 의지하고 있어 이러한 화석연료로 인한 이산화탄소, 메탄가스와 아산화질소, 오존 및 프레온가스의 배출량이 점차 증가하면서 대기 중에 온실가스 농도가 점차 증가하였다. 그 결과, 지구에서 방출되는 열이 너무 많이 흡수되어 지구의 평균기온이 우리가 생활하기에 적절한 온도보다 상승하게 되었다. 이러한 과정을 통하여 지구가 지나치게 더워지는 현상을 '지구온난화'라고 한다. 기후변화로 인해 발생한 물리적 증거로서는 빙하의 변화와 북극 바다의 얼음감소, 삼림의 감소, 강수량의 변화, 해수면의 상승 등으로 압축해 볼 수 있으며 이러한 반면에 기후변화를 완화시킬 수 있는 과학기술로서는 태양광발전기술, 수소에너지 기술, 바이오 에너지기술, 탄소자원화 기술 등으로 열거할 수 있으나 각각의 기술들이 현재의 과학기술로서 장단점이 존재하고 있는 것이 현실이며 그 중 과학기술의 진보에 따라 탄소자원화 기술에 대해 알아보고자 한다.

탄소자원화 기술은 기후변화의 주범으로 알려져 있는 CO2를 화학적 변환 과정을 통하여 화학제품의 원료 또는 광물 탄산화, 바이오 연료 등으로 전환하는 기술을 말한다. 탄소자원화 기술은 CO2를 유용한 자원으로 재탄생 시켜 경제적 가치가 있는 자원으로 활용할 수 있다는 점에서 관심이 높아지고 있다.

현재 탄소자원화 기술에는 CCS(Carbon Capture and storage:이산화탄소 포집 및 저장)와 CCU(Carbon Capture and Utilization: 이산화탄소 포집 및 전환) 기술들이 연구 중에 있다. 두 방법의 탄소자원화 과정 중 CCS의 기술과정을 살펴보면 화력발전소에서 CO2 배출되고 CO2 포집후 CO2를 압축 저장하는 방식이며 CCU의 기술과정은 CO2 배출과정까지는 CCS와 동일하나 CO2 전환하여 CO2 재활용한다는 것이 CCS와 다른 방식이다. 국내 산업에서 CCS 기술이 활용되고 있는데, 탄소자원화를 통하여 활용 가능한 웅용 방안을 구체적으로 살펴보면 CO2의 자원화를 통한 화학제품이 활용 가능한 분야로서는 가공음식을 보존하거나 탄산음료 제조하는 식품산업, 살충제 및 첨가제 등을 제조하는 농업분야, 산업폐수 공정을 위한 하수처리 산업, 용접 또는 냉각가스로 활용 가능한 금속산업, 방향제 추출 또는 나노물질 제조 등을 이용한 화학 산업 등이 있다. 또한 CO2를 바이오 에너지로 전환하여 바이오디젤, 바이오에탄올, 바이오가스 등을 생산할 수 있는 바이오 에너지 분야에서도 활용이 가능하다. 이 외에도 제약 산업이나 농업, 건설, 고무 산업 등에서 CO2를 광물탄산화를 하여 경질 탄산칼슘이나 연질 탄산칼슘 등을 생산하는 데에 활용할 수도 있다.

따라서 탄소중립을 실현하는 과학기술 방안은 인공적 기후 변화의 원인인 온실가스의 배출을 줄이는 방법이 가장 최선의 방법일 것이다. 온실가스 농도가 높으면 기후 변화로 인한 온도 상승폭이 커질 것이다. 따라서 온실 가스 배출량을 줄인다면 기후 변화도 줄어들 것이다. 그리고 장기적인 자연 훼손 방지 대책들을 추진하면서 자연 순환적인 현상들을 막지 않는 결과를 가져올 수 있을 것이다.

인간은 생활의 편리함과 인간의 욕구를 충족시키기 위해서 석탄, 석유와 같은 화석연료를 무부분별하게 사용하고 있다. 이러한 화석연료의 사용이 이산화탄소 등 온실가스 증가로 이어져 대기 구성성분의 변화로 이어지고 다시 기후 변화에 크게 영향을 주고 있다.

온실 가스의 농도가 높으면 온도 상승폭이 커져 기후 변화는 자연 재해와 같은 형태로 인간에게 큰 피해로 다가올 것이 분명하다. 더욱이 우리 인간은 기후변화로 인한 여러 영향들을 미리 예상하고 그에 대한 대응책들을 빠른 시간 안에 마련해 나가야 한다고 생각한다. 온실가스를 줄이기 위한 국민들의 적극적인 참여가 있어야 할 것이고 자연 친화적인 에너지 생산 기술을 통하여 환경을 보호해야 한다.

사회가 발전해 가면서 과학기술을 더욱 더 많이 사용하게 되고 자연을 훼손할 수 있는 활동들이 증가하게 될 것이다. 그리고 이러한 인간의 활동들이 점차 기후 변화에 크게 영향을 미치게 된다. 물론 자연적인 기후 변화 요인들이 많이 존재하고 있지만 인간의 활동만큼 급속하게 영향을 끼치고 있는 요인은 없다고 생각한다. 따라서 우리는 이 기후변화 현상을 우리와 함께 가야할 삶으로 생각하고 좀 더 슬기롭게 대처할 방안들을 연구해야 할 것이라고 본다.

민병찬 한밭대 산업대학원장