2020년생의 '서른즈음' 지구 시나리오
2020년생의 '서른즈음' 지구 시나리오
  • 이웃집편집장
  • 승인 2021.01.20 22:50
  • 조회수 4834
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탄소중립은 전세계가 추구해야 할 시대정신이 되었다

“올해 태어난 우리 아이들이 30대에 접어드는 2050년이면 한반도의 일상은 지금과 또 달라질 것 입니다” 문재인 대통령이 2020년 12월 ‘대한민국 탄소 중립 선언’을 공표했다. 배경이 뭘까.

지구온난화 등 기후 변화로 야기된 생태계변화를 회복하려면 천만년이 걸릴지도 모릅니다. 출처: pixabay
이런 결과를 막기 위해.. 출처: pixabay

지난 10년 사이 우리는 ‘100년 만의 집중호우’, ‘100년 만의 이상고온’, ‘100년 만의 가뭄’ 등 기존 양상과 대폭 달라진 이상기후를 경험했다. 이는 비단 대한민국 만의 문제가 아니다. 2016년 파리협정 이후 전세계 121개 국가가 2050년 탄소중립 달성을 목표로 ‘2050 탄소중립 목표 기후동맹’에 가입한 이유이기도 하다. 유럽연합, 일본 등 17개국은 ‘2050 장기 저탄소 발전전략’을 제출해 장기적 기후변화에 대응하고 있다. 2020년 대선을 마무리한 미국 대통령 선거 당선자 역시 2050 탄소 배출량 제로 실현을 공언했다. 탄소중립은 전세계가 추구해야 할 ‘시대정신’이 됐다. 탄소중립이란 이산화탄소를 배출한 만큼 흡수하는 대책을 세워 이산화탄소의 실질적인 배출량을 ‘0’으로 만드는 개념이다. 탄소중립 사회를 실현하기 위해서는 정밀한 과학 기술이 긴요하다. 

 

이미 한국은 전기차 배터리 세계시장 점유율 1위를 기록 중이다. 에너지저장장치(ESS) 역시 세계 시장 점유율 1위다. 또한 전 세계 수소 연료 전지 발전량의 40%를 담당하고 있다. 이 밖에도 탄소중립을 위한 핵심기술인 이산화탄소 자원화 기술(CCUS), 에너지 효율 극대화, 태양전지 등의 기술 개발도 활발히 이뤄지고 있다. 출연(연) 연구자들은 이러한 연구들을 바탕으로 탄소중립 사회를 실현시켜가고 있다.

 

저탄소 사회 선도하려면 그린 에너지 사수하자

 

근본적으로 온난화를 가속하는 화석 에너지 비중을 줄여야 한다. 2019년 기준 한국은 석탄발전 비중이 40.4%를 차지했다. 미국 24%, 일본 32%, 독일 30%와 대조적이다. 유럽을 중심으로 선진국들은 화석 에너지에서 신재생 에너지로 에너지 발전 비중을 전환하고 있다. 한국도 이에 발맞춘 정책을 추진 중이다. 신재생 에너지는 기존의 화석연료를 변환하여 이용하거나, 햇빛, 바람, 물, 생물유기체 등을 재생이 가능한 에너지로 변환하여 이용하는 에너지다. 연료전지, 수소 에너지 등은 신에너지에 속한다. 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 등은 재생에너지에 해당한다. 그 중에서도 태양광은 발전 속도가 비약적이다.

 

태양광 발전은 태양 에너지의 빛 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 기술이다. 기본 원리는 이렇다. 반도체 pn접합으로 구성된 태양전지에 태양광이 비춰진다. 이내 광에너지에 따른 전자-양공 쌍이 생긴다. 전자와 양공이 이동해 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)가 발생하면서 기전력을 일으킨다. 이윽고 외부에 접속된 부하에 전류가 흐른다. 태양광 에너지는 필요한 장소에서 필요한 양만큼 발전이 가능하다.

 

유지보수 또한 용이하고 무인화가 가능하며 수명이 길기 때문에 앞으로 더 확산될 전망이다. 이에 출연(연)은 태양전지의 효율 향상 메커니즘을 규명하고 내구성과 안정성을 높이기 위한 연구에 매진하고 있다.

태양광 외에도 눈에 띄는 건 수소다. 정부가 발표한 ‘2050 탄소중립 추진 전략’에서도 수소는 단연 주인공이었다. 그린수소를 활성화해 2050년에는 수소에너지 전체의 80% 이상을 그린 수소로 전환하겠다고 밝힌 것이다. 수소는 사용할 때 온실가스와 미세먼지가 발생하지 않는 대표적인 청정연료다. 수소차 보급 등을 통해 그 수요가 증가할 전망이다. 우주를 이루는 원소의 75%가 수소일 정도로 풍부하기도 하다.

 

그런데 수소는 질량이 가벼워 지구상에서는 물이나 탄화수소 등 상대적으로 무거운 산소나 탄소 등과의 화합물 형태로 존재한다. 때문에 수소를 생산하기 위해서는 이러한 화합물에서 수소만 분리하는 공정을 거쳐야 한다. 석유화학 및 제철 공정 등에서 나오는 수소를 부생 수소, 석탄이나 천연가스 등 화석연료에서 생산된 수소를 추출 수소, 재생에너지 전기를 이용해 물에서 수소를 생산하는 방식을 수전해 수소라고 한다.

 

수소는 아직 생산 단가가 높아서 경제성이 떨어진다. 또한 기존의 화석연료를 이용하는 공정을 통해 수소를 생산할 경우 수소 생산량의 10배에 달하는 이산화탄소가 발생하는 문제도 있다. 그런 의미에서 이러한 문제들을 해결하고 수소 에너지의 활용을 앞당기 위한 출연(연)의 연구는 중요한 의미를 지닌다.

잦은 무더위가 일상을 파고들어도 스마트 기술이 우릴 자유케 한다

 

탄소중립 전략들이 추진되는 동안 우리의 삶은 구체적으로 어떻게 바뀔까. 단적인 예로 무더위 대처법이 달라진다. 환경부가 2019년에 발표한 자료에 따르면 향후 10년 안에 우리나라의 폭염 위험도가 치솟을 것이라고 한다. ‘한국 기후변화 평가 보고서 2020’에서도 현재 추세로 이산화탄소가 배출될 경우 2050년 한반도 평균 기온은 현재보다 1.3~1.9도 상승할 것으로 전망된다. 폭염과 열대야가 상시 찾아오게 되는 것이다. 하지만 낙담하기는 이르다. 출연(연)에서 이뤄지고 있는 연구들이 기후변화에 대응함과 동시에 우리의 삶의 질도 높여줄 것이기 때문이다.

 

가령 2025년 이후 준공되는 신축 공동주택들은 지금과는 개념이 다르게 지어진다. 에너지 소비를 최소화할 수 있는 건축물과 환기 시스템이 적용된 제로에너지 건물로 지어지기 때문이다. 건물의 창문은 햇빛의 세기에 따라 자동으로 색깔을 바꾼다. 실내로 들어오는 빛의 양을 조절하는 스마트 윈도우 기술이 적용된 것이다. 건물의 외벽 또한 열 침입을 줄이는 소재로 만들어져 과도한 열이 내부로 침투하지 않도록 막아준다.

 

또한 사물인터넷(IoT)이 융합된 에너지절약형 환기 시스템이 적용된다. 최소의 에너지 만으로도 최적의 실내 공기를 만들어준다. 특히 아열대 기후로 바뀐 한반도에 스콜 현상, 즉 갑자기 엄청난 양의 소나기가 쏟아지고 그쳐버리는 일이 잦아질 텐데 여기에 대한 걱정도 덜게 된다. 나노 기술을 적용한 제습냉방기가 가동돼 여름철 스콜로 인해 끈적하고 후텁지근해진 실내 공기를 보송보송하게 유지해줄 것이다.

우리는 이미 저탄소 기술 분야 주요 기술들을 보유하고 있다. 2020년생의 ‘서른즈음’을 살 만한 세상으로 만들려면 우리가 확보한 이러한 ‘그린 기술’들을 각 산업에 적극 도입할 수 있도록 꾸준한 제도적 뒷받침이 이뤄져야 한다. 나아가 저탄소 기술의 뿌리인 순수 과학 분야를 흔들림 없이 지원하는 정책적 의지 또한 공고히 다져야 할 것이다.

 


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