[가스신문(2024.02.07)] [2024년 가스기술사 제언-2월] 기후변화와 탄소중립에너지

김욱주 가스기술사회 교육홍보이사, 가스/화공/화공안전/기계안전기술사, 산업안전지도사

최근에 KBS 다큐멘터리 ‘붉은 지구’를 본 적이 있다. 기후위기에 대한 특별기획 프로그램이었다. 첫 장면을 보면 한 소녀가 잠에서 깨어나 방독면을 쓰고 창문을 여는 모습이 나온다. 미래 지구의 기후위기를 단적으로 보여주는 장면이다. 이후에는 전 세계적으로 발생 중인 기후변화 사례가 나온다. ’21. 2월에 경북 안동에서 발생한 산불은 축구장 420개 면적의 산림을 태운 바 있다. 유럽에서는 최근 산불 빈도가 과거 대비 8배나 증가했다고 한다. 미국 캘리포니아의 경우, 지금까지의 대형 산불 20개 중 16개가 최근 15년내 발생한 것이라고 한다. 과학자들은 지구온난화가 가뭄을 유발하고 산불 발생 빈도와 크기를 키우고 있다고 말한다.

가뭄, 산불뿐만 아니라 폭우나 홍수도 전 세계적으로 증가 중이다. 또한 극지방의 빙하가 녹으면서 바다가 햇볕을 그대로 흡수해 지구 온도를 상승시키고 있다. 이는 극 지방과 적도 지방의 기온차이를 줄여 기류 순환을 저해한다. 결국 저기압과 고기압이 국지적으로 오랜기간 머물면서 폭염이나 한파를 몰고 온다.

그렇다면 지구온난화의 원인은 무엇일까? 앞에서도 잠깐 언급했지만 바로 이산화탄소 등 온실가스가 주원인이다. 과학자들의 연구에 따르면, 산업화 이후 온실가스의 다량 배출로 지구온도가 급상승 중이라고 한다.

기후변화협의체(IPCC)에서는 지구온난화를 잡을 수 있는 온도, 즉 티핑 포인트를 +1.5℃라고 말한다. 이 티핑 포인트를 넘게 되면 빙하가 모두 녹고, 북반구 영구동토층이 녹아 메탄가스가 분출하는 등 기후변화를 통제할 수 없게 된다고 한다.

그렇다면 이러한 지구온난화를 막기 위해 우리는 무엇을 해야 할까? 이를 위해서는 여러 방안이 있겠으나 제조, 발전, 운송 등에서 탄소중립에너지를 사용해야 한다. 여기서 탄소중립에너지란, 무탄소에너지, 산림 등 순흡수원을 활용한 에너지, 대기 중 이산화탄소를 활용한 에너지, 생산‧소비 과정에서 탄소를 제거한 에너지 등을 의미한다.

우선 첫 번째로 우리가 잘 알고 있는 재생에너지가 있다. 태양광, 풍력 등의 재생에너지는 발전밀도가 낮고 간헐적이라는 단점이 있지만 발전 과정에서 온실가스 배출이 없다는 큰 장점이 있다. ’22년 기준 재생에너지 발전비율이 우리나라는 약 8.1%인데 전 세계는 약 29.8%이다. 지역적인 특색 등 여러 이유가 있겠지만 정부의 ’30년 신재생에너지(연료전지발전 등 포함) 발전비율 목표가 21.6%이므로, 비율 상향을 위해 지속 노력할 필요가 있겠다.

두 번째로 최근 미국 CES에서도 화제가 된 수소에너지가 있다. 수소는 무탄소에너지로써 연소 시 물만 배출하므로 온실가스 배출이 없다. 중량당 에너지 밀도도 높아 에너지 운반체로써 대용량 저장 및 장거리 운송도 가능하다. 최근에 많은 분야의 에너지가 전기로 전환되고 있지만, 산업, 선박, 항공기 등의 에너지는 전기로 대체하기가 어렵다. 전문가들은 이렇게 전기로 대체하기 어려운 부분이 전체 에너지 소비의 약 50%라고 얘기한다. 전기의 경우 대규모 저장 및 대륙간 운송이 어려운데, 수소가 이를 보완할 수 있는 것이다.

세 번째로 바이오연료가 있다. 대표적으로 옥수수나 사탕수수 등으로 만든 에탄올이 있는데, 미국이나 브라질에서 주로 사용 중이다. 하지만 옥수수 등으로 만든 에탄올은 식용작물을 연료화한다는 논란이 있다. 이에 따라 최근에는 스위치그래스(switchgrass)처럼 식용이 아닌 작물로 만드는 차세대 바이오연료가 각광을 받고 있다. 아울러 몇몇 바이오연료는 정제하지 않고도 차량 연료로 사용할 수 있어 드롭인(drop-in) 연료라고도 부른다. 이런 드롭인 연료는 저장, 운송 시 기존의 인프라를 그대로 사용할 수 있다는 이점도 있다.

네 번째로 최근 관심을 받고 있는 이퓨얼(e-fuel)이 있다. 이퓨얼은 이산화탄소의 탄소와 물의 수소를 빼내 전기적으로 합성한 탄화수소를 말한다. 합성에 전기가 사용되기 때문에 이퓨얼이라고 부른다. 이퓨얼은 대기 중의 이산화탄소를 포집해 만들기 때문에 연소시킨다 해도 전체 탄소 배출량은 변하지 않는다. 또한 차세대 바이오연료와 같이 드롭인 연료로써 기존의 인프라를 그대로 활용할 수 있다는 장점이 있다. 아직은 기술개발 초기 단계인지라 경제성 확보가 어렵지만 장기적으로 반드시 필요한 연료라고 생각한다.

앞서 언급한 재생에너지, 수소, 바이오연료, 이퓨얼 등은 현재 화석연료 대비 경제성이 낮은 것이 사실이다. 기존 화석연료와 탄소중립에너지와의 가격 차이를 그린프리미엄이라고 부르는데, 현 시점의 그린프리미엄이 높다는 얘기이다. 하지만 여기서 생각해봐야 할 것이 기존 화석연료에는 환경비용이 들어있지 않다는 점이다. 따라서 정부나 지자체는 이러한 환경비용을 고려하여 관련 정책이나 R&D 지원방안을 수립하고 탄소중립에너지의 사용을 장려할 필요가 있겠다. 아울러 연구소나 기업은 관련 기술을 개발, 상용화하고 그린프리미엄을 낮출 수 있도록 지속 노력해야 하겠다.

출처 : 가스신문(http://www.gasnews.com)