13일(현지시간) 발생한 테러로 프랑스 파리는 충격과 공포, 슬픔에 휩싸였다. 대부분의 행사가 줄줄이 연기 혹은 취소되고 있다. 하지만 버락 오바마 미국 대통령 등 전 세계 100여 개국의 지도자들은 '유엔기후변화협약(UNFCC) 당사국총회'를 오는 30일 예정대로 추진하겠다는 의지를 명확히 했다.
프랑스 정부와 참석하는 국가 지도자들이 테러 발생 가능성을 억제하고, 프랑스 시민들의 안정을 되찾는 일만큼이나 지구온난화 또한 심각한 문제라는 데 인식을 같이했기 때문이다.
지구온난화로 인한 '재앙의 전조'는 이미 세계 곳곳에서 나타나고 있다. 해수면 상승, 이상기후, 사막화가 대표적이다.
우리나라의 경우, 지난해서부터 올해까지 농촌지역을 강타한 가뭄이 수십 년 만의 최악으로 기록되고 있다. 문제는 이 가뭄이 일회성이 아니라 기후변화로 인해 앞으로 자주 반복될 수 있는 위협이라는 것이다.
◇온실가스 감축 13조 부담 눈덩이…해답은 '기술혁신'
UNFCC 당사국총회에선 국가별 온실가스 감축 목표가 설정된다. 온실가스 배출량 감축은 큰 비용이 수반된다. 자칫 산업경쟁력 약화로도 이어질 수 있어 민감한 사안이다.
한국은 세계 7위의 온실가스 배출국이란 꼬리표를 떼기 위해 지난 6월 30일, 2030년 당초 온실가스 배출 전망치(BAU)보다 37% 줄이겠다고 약속했다. 전문가들은 이 목표치 달성을 위해 최대 13조원에 달하는 비용 부담이 들 것이란 분석을 내놓았다. 배출권 거래에 참여한 국내 525개 기업이 각각 연평균 15억 원 이상의 부담을 껴안게 되는 셈이다.
효과적인 대응법은 기술혁신 뿐이다. 정부출연연구기관은 지금까지 진행해온 신재생에너지 관련 연구가 선진국에 못지 않은 수준에 와 있다고 진단했다. 여기에 더해 정부가 R&D(연구·개발) 지원책을 연내 마련하겠다고 밝혀 힘을 보태고 있다.
미래창조과학부는 '에너지저장장치-재생에너지-스마트그리드' 등으로 이어지는 에너지 산업생태계를 구축, 오는 2020년 1조 달러로 성장할 에너지 시장의 주도권을 잡겠다고 밝혔다.
반기문 유엔(UN) 사무총장은 지난 20일 서울서 열린 '2015 기후에너지콘퍼런스'에서 "기후변화로 인한 최악의 상황을 방지하고 좀 더 지속가능한 방향으로 세상을 안착시키기 위해서는 현재의 에너지 시스템을 저탄소 에너지원으로 바꾸는 것이 우리의 공동 의무이다"라고 말했다.
이석준 미래부 제1차관도 "우리나라는 온실가스 배출을 전망치 보다 37%까지 줄이겠다고 했지만, R&D 혁신 등의 노력을 통해 훨씬 더 감축할 수도 있다고 생각한다"며 "이 시장을 리드하면 제조업 혁신과 새로운 성장동력 확보, 일자리 창출이 가능하다"고 강조했다.
◇탄소자원화 4대 기술 집중공략
'2020 신(新기)후체제'에 대비한 우리의 탄소자원화 기술 개발은 어느 정도 진행되고 있을까.
먼저, 탄소자원화 4대 기술 중 하나인 'C1가스 리파이너리'는 국내 제철소와 석유화학 시설 등에서 나오는 연간 2300만톤(t)의 일산화탄소(CO) 가스에 적용할 경우, 휘발유의 30%를 대체 가능하다는 게 전문가들의 진단이다. 또 국내에서 발생하는 메타(CH4) 가스 300만t은 국내 석유기반 메탄올 생산을 100% 대체 가능하다는 분석이다.
C1 가스 리파이너리는 탄소 1개로 이루어진 CO, CH4 및 화력발전소와 제철소에서 발생하는 온실가스를 활용해 다양한 기초 화학소재와 수송연료를 생산하는 기술을 말한다.
관련 R&D 성과로는 고효율 광촉매를 활용해 화력발전소 등 대형 배출원에서 포집한 이산화탄소(CO2)를 CO로 전환한 뒤 자동차와 모니터, 휴대폰에 주로 사용되는 폴리카보네이트 합성수지 원료인 디메틸카보네이트(DMC)를 생산하는 원천기술이 있다.
이는 한국화학연구원(이하 화학연) 온실가스자원화연구센터 장태선 박사팀이 주도하고 있다. 이 기술을 이전 받은 온실가스 자원화 전문기업 부흥산업사가 현재 화학연 내에 마련된 부설연구소에서 공정의 상용화를 추진하고 있다.
장 박사는 "CO2를 CO로 전환할 때는 카본 부산물이 발생하는 데 이 공정은 광촉매에 의해 카본을 포함한 유해물질이 전혀 발생하지 않는다는 게 강점"이라며 "경제성 확보가 앞으로 해결할 과제로 남아 있지만 정부의 정책적 지원이 뒷받침된다면 조속한 사업화를 꾀할 수 있다"고 말했다.
'인공광합성'도 성장 가능성이 높아 큰 기대를 받고 있다. 이 분야는 화학연 그린화학공정연구본부 백진욱 박사팀이 이끌고 있다.
최근 백 박사팀이 개발한 '광-바이오 시스템'은 햇빛으로 가동되는 무공해 화학제품 공장으로 불린다. 이는 그래핀 계열 광촉매를 활용해 태양광에너지를 전환시켜주는 '광에너지 전환부'와 '전자전달 시스템', 산화 환원 효소를 이용해 화학제품을 생성하는 '효소 반응부'로 구성돼 있다.
원료물질과 그에 맞는 효소만 공급하면 태양광 외에 어떤 에너지의 투입 없이도 화학제품을 생산할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.
백 박사는 "아미노산과 플라스틱 원료 등 다양한 정밀화학제품과 의약품 중간체의 생산이 가능하다"며 "별도의 조치 없이 원료물질과 효소만 교체해주면 곧바로 다른 물질이 생산되기 때문에 하나의 장치로 다양한 화학제품을 주문·생산할 수 있다"고 설명했다.또 "광-바이오 시스템을 통해 부작용이나 독성이 없는 의약품을 생산할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.
탄소자원화 R&D 전략의 핵심축으로 이산화탄소를 단순히 버려지는 물질이 아닌 유용한 자원으로 활용해 부가가치가 높은 다른 탄소화합물로 전환하는 'CCU(이산화탄소 포집 및 재활용 기술)'도 조명을 받고 있다.
이 분야는 화학연 그린화학공정연구본부 전기원 박사팀의 성과가 돋보인다.
전 박사팀의 공정기술을 활용하면 CO2를 청정 대체연료이자 플라스틱·고무 등의 기초 화학원료인 메탄올로 변환할 수 있다.
이에 대해 전 박사는 "반응기에 CO2와 메탄, 수증기를 넣고 촉매를 투입해 합성가스를 생산하는 공정"이라며 "이 합성가스로 메탄올의 대량생산이 가능하다"고 설명했다.
연구팀은 하루 50㎏의 메탄올을 생산하는 파일럿 플랜트를 건설해 기술 타당성 검증을 완료했다. 연구팀은 지난 6월 현대오일뱅크 서산공장 내에 하루 10톤 규모의 실증 플랜트를 준공, 본격적인 가동에 들어간 상태다.
전 박사는 "CO2를 실제 활용하는 메탄올 생산공정 기술을 실증 플랜트 수준에서 입증한 것은 이번이 세계 처음"이라며 "기술 고도화를 거쳐 오는 2017년까지 연간 100만톤급 상용 플랜트의 기본 설계 기술을 확보할 계획"이라고 말했다. 또 "공정에 투입된 CO2의 95% 이상이 실제 반응에 쓰여 에너지 효율이 극대화된다는 점은 큰 강점"이라며 "기존 공정과 비교해 30%의 CO2 배출저감 효과를 누릴 수 있다"고 덧붙였다.
전 세계 메탄올 시장은 약 300억 달러(약 35조 4700억 원) 규모로 추정된다.
중국의 수요 증대 등에 힘입어 매년 6~9%씩 성장하고 있다. 국내 시장의 경우 연간 150만t 수준이며, 전량 수입에 의존하고 있다. 이에 연구팀의 공정기술이 상용화되면 수입 대체와 해외수출을 통한 부가가치 창출이 가능할 전망이다. |