• 아직도 미궁에서 헤매는 수소경제로 가는 길

  우리나라는 2021년 2월 5일부터 세계에서 최초로 ‘수소경제 육성 및 수소 안전 관리에 관한 법률’(수소법)을 제정, 시행하고 있다. 이는 수소경제를 활성화시키기 위해서 수소경제 생태계를 선도적으로 추진해 나가겠다는 취지로 입번화한 것이다. 그렇지만 아직 값싼 수소를 대량으로 생산하는 기술이 개발되지 않아 사실상 수소경제 활성화는 아무런 진전을 보지 못하고 있는 실정이다. 현재 수소생산의 75%는 천연가스의 수증기 개질공정(SMR)으로부터 제조하고 있으며 나머지는 석유화학산업이나 철강산업에서 생산과정에 발생하는 부생수소가 대부분을 차지하고 있다. 현재 재생에너지 비중이 절반이나 차지하고 있는 유럽에서는 재생에너지에서 생산되는 전력 중 사용하지 못한 여분의 전력을 활용하여 수전해 방식으로 그린수소를 생산하고 있다. 따라서 천연가스로 수소를 생산하여 활용하는 것은 직접 화석연료를 사용하는 방식보다도 2배 이상의 비용을 부담해야하기 때문에 온실가스 감축에도 도움이 되지 않고 경제적인 부담만 커 이를 활용할 수 없는 실정이다. 천연가스를 개질하여 생산하는 회색수소(grey hydrogen)는 저가의 수소를 대량으로 생산할 수 있지만, 수소 1kg당 약 11kg의 이산화탄소가 배출된다. 이 이산화탄소를 포집 저장 처리하여 생산한 수소를 청색수소(blue hydrogen)라고 부르지만 아직 이산화탄소의 포집 저장활용(CCUS)기술은 역시 개발단계에 있어 사실상 활용할 수 없는 입장이다. 결국 기존 전력망에서 공급받은 전력으로 물을 전기분해하여 생산한 황색수소(yellow hydrogen)를 생산하는 방식뿐이다. 최근 울주군에 원자력 수소단지 조성계획이 국가사업으로 추진되고 있으나 역시 아직 원전 폐기물 처리가 이뤄지지 않고 있으며 300도에서 이뤄지는 경수로 방식이어서 900도 이상 고효율 원전기술이 개발되어야 경제성이 있다는 평가를 받고 있다. 사실상 정부는 ‘2050 탄소중립'의 실현을 위해서 5대 기본방향을 수립하여 ’재생에너지와 연계된 그린수소의 활용 확대, 에너지 효율향상을 위한 수소 연료전지 도입, 철강산업 등에서 수소 적용에 의한 탈탄소화와 폐플라스틱 등 순환 자원으로부터 수소 생산' 등을 계획하고 있다. 그렇지만 수소생산이 뒷받침되지 않는 수소경제 생태계 조성은 사실상 추진력을 가질 수 없는 공허한 프로그램적 계획에 불과한 실정이다. 2023년 수소경제위원회는 수소 1kg당 탄소배출량 4kg 이하를 청정수소 기준으로 의결했다. 국내 액화천연가스(LNG) 개질 연료전지 배출계수는 약 12.47kg으로 탄소포집 장치(CCS) 없는 청정수소로 인증받기 어렵다. 한편 기존 전력을 사용하여 수소를 생산할 경우 2021년 전력의 승인 국가 온실가스 배출·흡수계수의 배출계수는 443gCO2e/kWh이고 EU 청정 전력 기준 65gCO2e/kWh보다 높기때문에 사실상 기존 전력으로 수소생산도 불가능한 입장이다. 그래서 정부는 2030년까지 그린수소 공급량 80만tH2을 계획하고 있으나 이는 태양광 발전으로 수전해 방식으로 생산하는 방식이다. 그런데 태양광 발전이 10차 전기본 태양광(4만6,500MW) 계획과 별도로 3만5,312MW의 추가적인 설비가 요구된다고 추정하고 있으나 사실상 재생에너지 생산체제가 답보상태를 모면하지 못하고 있는 상태에서 다른 방도를 찾을 수 없다. 2022년 1월, 10차 전력수급기본계획에 따르면 정부는 2030년 총발전량의 2.1%에 해당하는 13TWh를 수소·암모니아로 발전을 계획하고 있다. 그리고 2023년 12월에는 ‘청정수소 인증제 운영방안’을 발표하면서 수소·암모니아 혼소용 수소 80만tH2(수소톤)을 공급할 목표를 세웠다. 이밖에도 2030년까지 △수소차 30만 대 보급 △수소충전소 660기 이상 구축 △수소특화단지 지정 △소재·부품·장비 기술투자 확대 등을 계획하고 있으나 실효성 있는 수소경제 활성화를 위해서는 무엇보다도 값싼 수소생산이 먼저 이뤄져야 할 것이다. 미국은 2030년까지 수소 1㎏ 가격을 현재보다 80%가량 낮춰 1달러에 공급하는 것을 계획하고 있으며 일본은 2050년까지 수소 가격을 1㎏당 2달러까지 내려 수소보급의 활성화를 목표로 수립하고 있다. 구체적인 수소생산방식을 도입하여 우리나라 나름대로의 값싼 수소를 대량을 생산할 수 있는 방법을 도입해야 할 것이다. 세계수소 위원회는 “2050년에 이르러 수소가 최종 에너지 소비량의 18%를 차지하고 승용차 4억 대와 상용차 2천만 대가 수소 에너지를 활용할 것으로 전망”하고 있다. 이는 세계 자동차 시장의 약 20%를 차지하는 수치이다. 이에 따라 시장 규모는 2.5조 달러(약 2,940조 원)에 이르게 되고, 일자리 또한 약 3천만 개에 달하는 결과를 낳을 것이라 예측하고 있다. 하지만 값싼 그린수소를 대량으로 생산할 수 있는 기술이 뒷받침되어야 실효성 있는 수소경제 활성화가 추진될 수 있다. 수소경제 활성화를 위해서 우리나라는 코하이젠을 설립하여 2025년까지 버스, 트럭 등 상용차용 수소충전소 35개 이상 구축하고 집단융복합한 수소도시 건설, 미세먼지 없는 저탄소사회를 만들어 나간다는 계획이다. 오는 2040년까지 1000개의 수소전문기업을 육성하고 수소충전소의 수소판매가격 보고제도를 도입하겠다는 것인데 이런 수소경제 추진계획도 값싼 그린 수소를 대량으로 생산할 수 있는 기술개발이 뒷받침되지 않으면 결국 실효성 없는 프로그램적인 계획으로 무산될 위기를 안고 있다고 할 것이다. 국제 에너지기구(IEA)의 분석에 따르면 현재 그레이수소는 1kg당 1.0~2.2$, 블루는 1.5~3.0$, 그린은 3.0~7.2$의 비용이 든다. 다만, IEA 역시 태양광 발전 비용과 수전해 설비 비용이 감소할 것이라 전망했으며, 여기에 탄소세가 본격적으로 적용되기 시작하면, 석탄·석유·천연가스 등 화석연료를 이용해 만드는 그레이·블루수소는 가격이 상승할 수 밖에 없다. 2021년 6월, 미국 정부는 ‘에너지 어스샷 이니셔티브’를 발표하면서, 2030년까지 청정수소 생산비용을 1kg당 1달러 이하로 낮추는 것을 목표로 했다. 이는 그린수소 생산에 대한 수요와 기술 투자를 대폭 확대할 것이라는 계획아래 전망한 것이다. 이를 위해 세계 수전해 장치 시장 규모는 2020년 0.936GW에서 2025년 5GW, 2030년 40GW로 급증할 것으로 예상되고 있다. 해외에서는 2030년까지 세계 수소 생산량 1100만톤(69GW급)중 그린수소는 70%, 블루수소는 30%로 예상하고 있다. 그렇지만 수소생산기술 개발이 뒷받침되어야 한다는 조건이 충족되어야 한다. 그래서 무엇보다도 값싼 수소생산방식이 일반화되어야 수소경제는 진전된 모습으로 우리들을 맞이하게 될 것이다.

• 나는 누구인가? 무얼 위해 사는가?

  요즈음 나는 팔순을 바라보고 있는 나이에도 새삼 ‘나는 누구인가? 무얼 위해서 사는가?”란 정체성 문제로 혼란에 빠지고 있다. 마약과의 전쟁을 선포한 정부가 말레이시아 마약조직의 필로폰 밀반입 범행에 연루된 인천공항 세관 직원들의 수사를 외압에 의해서 중단시킨 일을 영등포 경찰서 백해룡 경정이 폭로 하였다. 어찌 국민의 생명과 안전을 보호해야 될 정부가 마약수사를 중단시키는 해괴한 짓을 그냥 덮어버리려는 괴물 정치권을 바라보면서 새삼 “우린 누구인가? 무얼 위해 사는가?”라는 질문을 하지 않을 수 없다. 세상에 모든 사람들은 각기 다른 타고난 본성이 있다는 사실은 숨길 수 없는 진리이다. 부모와 형제지간에서 같은 가족이라는 틀 아래에서 살아왔어도 부모와 형제들도 각기 다른 특성을 갖고 있기 마련이다. 그래서 서로 이해충돌이 일어나고 다툼이 일어날 수 있다. 그렇지만 같은 집안에서 같이 먹고 자란 식구라는 공감대가 있기 때문에 다툼이나 갈등은 어느 정도 완해될 수 있는 여지가 있는 것이다. 상대방을 이해하고 이를 배려하려는 마음도 생겨서 안락한 가정을 이룩하기 위해서 노력하기 마련이다. 우리나라 부모님의 심정은 “나는 평생 농삿일로 고생을 하지만 너만은 대학에 들어가서 이런 부모와는 달리 멋지고 행복한 인생을 보내야 된다”는 희망으로 자식의 뒷바라지를 위해서 어떤 희생을 감수하게 된다. 자식들은 이런 부모님의 은혜에 보답하기 위해서 부모님의 기대에 어긋나는 자식이 되지 않기 위해서 최선을 하기 마련이다. 그렇지만 부모님의 기대란 ’남보다 앞서 권력과 재력를 누리는 욕심‘이다. 그렇지만 한국의 사회를 천민자본주의로 말하듯이 권력과 부란 대물림을 받는 것이어서 농촌출신 자식들에겐 이런 기회가 주어지지 않는다. 그래서 농촌 출신들이 출세하는 길은 사법고시나 행정고시를 합격하는 일이고 그 다음으로 급여가 높은 기업체에 들어가 돈을 많이 버는 일이라는 평범한 진리가 통한다. 지난 25년만에 한강의 기적을 이룩하여 선진국 대열에 편입되었다고 자랑한다. 그렇지만 그 이면을 살펴보면 인플레 소득으로 빈익빈 부익부의 구조를 통하여 형성된 자본이 재벌그룹이라는 미명으로 국가경제를 지배하고 있다. 30대 재벌들이 경제적 부가가치의 98%를 차지하고 있다고 하니 어찌보면 재벌독재체제가 가능한 경제구조를 갖고 있다. 이런 부를 축적시킨 원동력은 부동산이고 부동산을 많이 보유하면 떼돈을 벌수 있다는 게 진리이다. 권력을 장악하게 되면 무엇보다도 금융을 이용할 수 있는 여지가 생겨서 많은 부동산을 보유할 수 있게 되고 이는 엄청난 축재의 수단이 되고 있는 것이다. 경제적 부가 특정인에게 주어지면서 정치권력은 엄청난 경제적 부를 누릴 수 있는 계기를 만들어 주고 대통령에게 모든 권력이 집중되는 현상이 일어나고 있는 부패의 원천이 되고 있다. 결국 권력의 불나비가 되어 한 자리를 차지하는 길이 부와 권력을 누릴 수 있는 기회가 되는 것이 아닐까? 여겨진다. 독일의 사회학자 게오르크 짐멜은 ‘대도시와 정신적 삶’이라는 그의 저서를 통하여 “대도시의 많은 사람들 속에서 사람들은 ‘외로움과 쓸쓸함’을 깊게 느낀다”며 “‘군중 속’에서의 ‘외로움’. 그 원인은 서로의 ‘상호 무관심’과 ‘속내 감추기이다”라고 밝혔다. 권력 지향적인 조직에서 상대방에게 배려할 여지가 없고 오직 상관의 지시 명령에 따를 뿐이다. 그래서 우린 자신의 외로움이 ’상호 무관심과 속내 감추기‘라는 내 자신이 안고 있는 병적인 현상이라는 사실을 깨닫지 못한 채 세상을 살아가고 있는 것이다. 그래 내 자신의 외로움조차도 환경 탓, 주변 사람들의 탓으로 돌리면서 ’상호 무관심과 속내 감추기‘라는 병적 현상을 치유할 여유를 갖지 못한 채 평생 남의 탓만 하면서 살아가는 얼간이 같은 존재로 살아가고 있는 것이 아닌가? 상호 무관심이나 속내 감추기라는 내자신의 병적인 특성도 모른채 남의 탓으로 일관하면서 살아가는 동안 “내가 이 사회에 어떤 존재이고 무얼 위해 사는가?”란 정체성의 회의를 가질 수 있는 여유가 없었던 것이다. 보부아르의 장편소설 “모든 인간은 죽는다”에서 “인간은 홀로 태어나 누구의 도움도 없이 수많은 선택을 하며 자신의 삶을 견인해 나아가야 하는 존재다. 그러나 삶의 끝엔 늘 죽음이 있으므로, 인간은 결코 죽음의 공포에서 벗어날 수 없다. 그러므로 끊임없이 불안한 존재다”라고 인간의 실존의 실체를 말해 주고 있다. 정말 우리들은 탄생, 그리고 내 자신의 삶, 마지막으로 죽음의 길로 가야되는 운명을 갖고 이 세상을 살아가고 있다. 그런데도 나는 내 자신의 정체성에 대한 생각없이 남의 탓이나 하면서 이 사람 말과 저 사람 말에 따라서 허우적거리면서 살고 있는 것이 아닌가? 그런데 팔순을 바라보는 나이에 새삼 “내 자신은 누구인가? 무얼 위해 사는가?”라는 정체성에 대한 회의를 갖고 지금까지 잘못 살아온 인생을 반성하게 된다. 우리들의 인생이라는 것은 3가지 싸움을 하면서 살아갈 수밖에 없는 존재이다. ’자연과의 싸움, 사람과의 싸움, 그리고 내 자신과의 싸움‘에서 살아야 되는 운명을 갖고 이 세상에 태어났다. 어린 시절 자연과의 싸움에서 인내를 배워야 한다는 것이다. 추운 겨울이 지나면 따뜻한 봄이 오고 더운 여름이 지나면 시원한 가을이 오듯이 세상이란 참고 기다리면 결국 자신의 원하는 꿈을 실현시켜 나갈 수 있는 희망을 주는 것이다. 그래서 이런 시절 멋진 꿈을 안고 보다 멋진 세상에서 살아나가겠다는 포부를 가져야 하는 것이다. 이제 성인이 되어서 직장에서 많은사람들과의 싸움을 해야 한다. 경쟁은 이기는 것이 아니라 상대방에게 배려하면서 보다 최선의 내 능력을 발휘하여야만 하는 일이라는 것을 트롯 경연대회에서 우린 알 수 있다. 상대방을 이겨야 하는 적이 아니라 우리는 다 함께 손 잡고 나가야 하는 동반자라는 사실을 인지하고 열심하 자신의 능력을 연마하여 멋진 노래로 대중들에게 감동을 불러일으키는 일이 가수의 본업이라는 사실을 깨닫게 되는 것이다. 상대방을 적으로 간주하고 없애하는 하는 전쟁을 치르면서 살아갈 것이 아니라 상대방을 배려하고 함께 살아갈 수 있는 공감대를 만들어 나가면서 어울려 사는 세상을 만들어나가야 한다. 마지막으로 늙어서 내자신과의 싸움에서 ’빈손으로 왔다가 빈손으로 가야만 하는 인생‘이라는 엄연한 사실을 인정해야 된다는 것이다. 내가 지금까지 어떻게 살아왔고 마지막 남은 인생을 어떻게 보내야 할 것인지를 생각하지 않을 수 없다. 그리고 내 자식들이나 후배들에게 인생은 무얼 위해서 살아가야 되는지 그 가치를 되새기게 만드는 것이 선배로서 마지막 남겨야 될 말 한마디를 생각하지 않을 수 없다. 결국 인생이라는 내가 이 세상에 태어나서 살아온 발자취이다. 내가 인생의 주체이며 모든 책임일 내 자신이 부담해 나가야 될 나만의 선택이다. 그리고 그 발자취가 우리들의 후손들에게 역사적인 사실로 남겨져 교훈이 되고 삶에 보탬이 될 수 있는 길이 될 수 있다는 사실을 뒤늦게 깨닫고 잘못 살아온 인생을 후회하게 되는 것이다.

• 바이오가스 생산설비 지원대책이 마련돼야

  지난 6월 20일. 한덕수 국무총리 주재로 열리는 제41회 국정현안관계장관회의에서 가축분뇨·음식물 등 유기성 폐자원의 친환경적 처리와 탄소중립 달성을 위한 '바이오가스 생산·이용 활성화 전략'에 대한 보고가 있었다. 이 자리에서 환경부 장관은 “바이오가스 시설 확충계획을 통해 2026년까지 바이오가스 생산량을 5억㎥ 이상으로 늘릴 계획이며 이는 국내 도시가스 사용량(250억㎥)의 2% 수준에 해당되며 연간 1,812억원의 LNG 수입대체 효과는 물론 온실가스 감축 효과까지 기대된다”고 밝혔다.. 더 나아가 바이오가스에서 그린 수소를 활용할 경우 시너지효과는 배가 될 것이며 현재 국내에서는 유기성 폐기물을 재활용하여 바이오가스를 생산한 사업자가 도시가스 배관에 혼입을 위해 고질화를 하더라도 바이오가스 공급가격은 도시가스 요금과 동일하거나 그 이하로 추정된다고 바이오가스의 생산전망을 밝게 보았다 비록 정부가 제도적으로 보완하고, 지원할 점이 많지만 우선 바이오가스를 활용하여 그린 수소를 공급할 경우 프리미엄을 부여하여 신재생 에너지 시장에서의 충분히 경쟁력을 갖출 수 있도록 기틀을 마련해 나가야 할 것이다. 세계의 바이오가스 생산에서 원료 비중은 도시하수·산업폐기물 2%, 도시폐기물 11%, 가축분뇨 28%, 농업폐기물 59% 등으로 분석되고 있다. 우리의 실생활에서 악취와 수자원오염 등 환경오염의 큰 원인이 되고 있는 가축분뇨가 중요한 에너지자원이 되고 있다. 국내에서도 1990년대부터 폐기물의 에너지 자원화와 농촌 생활환경 및 소득 개선사업의 하나로 가축분뇨를 활용한 바이오가스 활용사업을 펼쳐왔다. 그러나 유럽 선진국들이 성공사례와는 달리 기술 미흡으로 지속적인 보수유지와 경제성 등의 이유로 그동안 침체기를 벗어나지 못하였다. 그러나 정부는 바이오 가스법을 제정하고 생산목표제를 도입하여 전국적으로 이를 확산시켜 나가겠다는 방침을 굳히고 있어 확실한 기술력을 확보하고 시행착오를 최소화할 수 있는 메뉴엘을 작성하는 반의 준비체제를 갖춰야 할 것이다. 지금까지 바이오가스 생산방식은 생산원료에 따라서 3단계로 구분해 왔다. 1세대는 옥수수, 사탕수수 등 식량 작물을 원료로 생산하는데 이는 세계 식량부족을 부추기는 요인이 된다고 해서 세계적인 비난을 받고 있어 사실상 추진하기 어려운 입장이었다. 그리고 2단계는 바이오매스를 기반으로 하는 바이오가스 생산인데 바이오 매스가 너무나 다양하고 이를 바이오 가스화하는 기술이 미흡하여 사실상 추진력을 갖지 못했다. 그런데 요즈음에는 유기성 폐자원인 축분, 음식쓰레기, 하수 슬러지 등을 활용하는 방식이 경제적이면서 그린 수소생산에도 기여할 수 있다는 평가를 받으면서 세계적으로 확산되고 있는 추세이다. 더욱이 독일을 중심으로 유럽국가들에게 성공사례가 널리 알려지고 있어 태양광발전이나 풍력발전과 같이 널리 확산되고 있다. 끝으로 3세대 바이오가스로 미세조류 등을 대상으로 하고 있는데 이 분야는 아직 기술개발 초기에 해당되고 있어 일반화되지 못하고 있는 실험단계라고 할 것이다 . 요즈음 유기성 폐자원을 활용하는 바이오가스 생산은 공기가 없는 상태에서 미생물을 활용해 유기성 폐기물을 분해한 뒤 바이오가스를 생산하는 공정으로 가장 경제적이라는 평가를 받고 있다. 즉 유기성 폐기물에는 다양한 성분이 있기때문에 유기산으로부터 화학물질 원료를 추출하는 것보다 바이오 가스화로 메탄 등으로 회수하는 것이 더 효율적이라고 한다. 음식물 쓰레기의 경우 전 세계 온실가스 배출량의 8~10%를 차지하고 있다. 이는 매립이나 소각하는 과정에서 메탄가스가 발생하기 때문이다. 그런데 유기성 폐자원을 바이오 가스화 사업을 추진한다면 음식쓰레기에서 발생하는 온실가스 배출량을 감축시킬 수 잇고 메탄가스를 활용하여 재생에너지로 활용할 수 있는 일석이조(一石二鳥)의 효과를 기대할 수 있다. 음식쓰레기를 활용하여 국내 바이오가스를 생산하는 성공적인 사례로 충주 음식물바이오에너지센터를 들 수 있다. 이곳은 2013년부터 연구를 시작해, 2016년 10월부터 시설 운영을 하고 있다. 충주 지역에서 하루에 80톤가량 발생하는 음식폐기물과 축산분뇨를 모아 에너지센터의 거대한 원통 탱크 소화조에서 약 25일에 걸쳐 혐기성 소화를 시킨다. 이 과정을 통해 바이오메탄과 액체, 일부 슬러지가 나온다. 이 에너지센터는 서진 에너지와 현대건설이 공동 개발한 ‘막 결합형 혐기성 소화기술’을 이용하여 기존보다 미생물의 증식을 대폭 활성화시켜 바이오가스 배출량은 20% 늘리고, 잔여물의 화학적 산소요구량(COD)는 90% 이상 낮췄다. 그리고 음식물바이오에너지센터 바로 옆에는 수소융복합충전소가 있어 이를 고등기술연구원에서 주도해 건설했는데, 에너지센터에서 생산한 가스를 개질기를 통해 순도 99.999%의 고순도 수소로 추출해 튜브트 레일러에 공급해 인근 지역으로 출하하고 있다. 바이오가스는 잔여 곡물, 소·닭·돼지 등 가축의 분뇨, 하수슬러지, 도시에서 나오는 음식쓰레기, 더불어 폐목재 등 유기성 폐기물 전부가 원료가 될 수 있다. 이러한 유기성 폐기물은 대개 혐기성 소화조(Anaerobic digestion)에서 소화 과정을 거치면서, 가스화가 일어난다. 현재 세계에서 생산하는 바이오메탄의 90%는 이러한 바이오가스를 개질한 것이다. 별개로 고형 바이오매스 폐기물을 가스화 과정을 통해 메탄을 생산하기도 한다. 목재 바이오매스는 700~800℃의 고온, 고압의 저산소 환경에서 분해되는데 이때 일산화탄소와 메탄, 수소가 생성되고, 다시 여기에서 메탄만을 추출한다. 미국 시장조사기관 마켓앤마켓은 세계 바이오매스 발전 시장이 2022년 784억 달러(약 104조원) 규모에서 연평균 3％ 성장해 2028년 937억 달러(약 124조원) 규모에 이를 것으로 전망했다. 그동안은 신재생에너지의 중요성을 강조하면서 태양광발전과 풍력발전 등에만 집중해 왔다. 이제는 폐자원 가스화에 대한 제도화 등으로 바이오가스 산업 성장의 계기가 마련되어 새로운 재생에너지로 바이오 가스가 등장하게 될 것이다. 우리나라는 2005년 음식물쓰레기 분리배출 제도를 도입하면서 전 세계에서도 음식물 쓰레기 처리 선진국으로 꼽히고 있다. 당시 정부는 전국에 260개의 사료·퇴비 생산 구축해 음식물쓰레기 재활용 체계를 구축했다. 이에 반해 독일은 음식물쓰레기를 사료나 퇴비 대신 바이오가스로 만들어 전력을 생산하는 데 집중하고 있다. 독일 바이오가스협회에 따르면 2020년 기준 독일 내 바이오가스 시설은 9,632개로 연간 전력 생산량이 33.23TWh(테라와트시)에 달한다. 이는 2020년 우리나라 전력 사용량(507.9TWh)의 15%에 달하는 수준이다. 독일은 바이오가스 산업 활성화를 위한 지원 제도를 운용하고 있다. 판매된 전기량만큼 보조금을 지원해주는 ‘kWK Bonus’ 제도와 동식물을 활용한 재생에너지 시설에 보조금을 지원해주는 ‘Nawaro Bonus’ 제도 등이 있다. 이렇게 해서 독일은 바이오가스 생산 시설 1만여 개를 구축했고 덴마크는 도시가스 공급의 25％를 바이오가스로 충당하고 있는 것으로 알려졌다. 바이오 가스 생산목표제 도입의 성공요건은 무엇보다도 관련된 민간부문이 주도적으로 나설 수 있는 여건을 조성해 나가는 일이 선결되어야 과제이다. 해당분야에서의 민간부문이 나서지 않으면 아무리 공공부문에서 애를 쓴다고 해서 성공적으로 재생에너지 사업을 이끌어 나갈 수 없다는 사실을 명심해야 할 것이다.

• 지구적으로 생각한다는 것은?

  유엔은 환경문제를 해결해 나가는 방안으로 “지구적으로 생각하고 지역적으로 행동하라”는 지침을 내놓았다. 결국 지구를 구하려면 지구적으로 생각하고 이것을 지역의 특성에 맞게 대안을 마련하여 실행해 나갈 때 가능하다는 것이다. 그렇다면 지구적으로 생각한다는 것은 환경문제를 해결해 나가는 가장 기본적인 바탕이 되는 일이라고 할 수 있다. 그래서 우린 지구를 구하기 위해서 우선 지구적으로 생각할 수 있는 능력을 키워나가야만 할 것이다. 사실 유엔에서도 지구적으로 생각할 수 있도록 환경교육을 실행해 나가기 위해서 환경교육 교재를 만들려는 노력을 여러번 시도하였으나 결국에는 실패하고 말았다. 환경교육에 기본이 되는 교재를 만드는 것은 결국 지금까지 쌓아올린 과학문명의 기틀을 무너뜨리는 일이기 때문에 선뜻 이를 실현시켜 나가기가 어렵다는 것이다. 2021년 8월, 기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)이 6차 평가보고서를 내놓았다. 여기에서 우린 피할수 없고 돌이킬 수 없는 주요한 기후변화에 대한 지상명령이라고 할 수 있는 메시지를 제시하였다. 즉 1.5도 지구온난화에 대한 특별보고서로 세계인류가 지구온난화를 극복하기 위해서 화석연료 사용을 중단시켜야 된다는 것이다. 하루 한시라도 전기없이 살아갈 수 없는 세계 인류에게 화석연료를 이젠 사용할 수 없다는 것은 더 이상 화석연료에 기반을 자본주의체제를 부인하는 의미를 담고 있다. 기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)이란 세계 각국의 전문가들이 모여 구성된 에서는 지구를 되살려 내기 위해서 무엇을 어떻게 해야 될지 연구를 하고 있는 기관이다. 즉 유엔 산하에 있는 세계 기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP)은 1988년에 IPCC를 설립하고 객관적이고 포괄적인 목표를 갖고 자연적, 경제적, 사회적 영향과 위험을 과학적 기반으로 연구하는 태스크 포스이다. 우리들이 살고 있는 지금은 화석연료에 기반을 둔 자본주의 체제에서 살고 있다. 그런데 화석연료를 사용할 수 없다는 것은 지금까지 가보지 않은 전혀 새로운 길을 가라는 의미이다. 이 길만이 세계 인류가 지속적인 삶을 누릴 수 있는 방안이라고 제시하고 있는 것이다. 따라서 화석연료에 기반을 둔 자본주의 체제에서의 경쟁사회를 무너뜨리고 무탄소 청정에너지에 기반을 둔 공생발전사회로 전환시켜야만 한다는 것이다. 18세기 산업혁명 이후 자동차, 전기 전자, 석유화학제품등 산업체들이 과학문명에 기반을 각종 제품을 만들어 오늘날 우리들은 편리한 생활을 누리고 있다. 그렇지만 이런 화석연료는 너무나 많이 사용하여 고갈되고 있으면서 지구환경을 병들게 만들었다는 것이다. 화석연료에서 배출되는 온실가스와 환경오염물질이 지구환경을 더럽혀 더 이상 ᄉᆞᆯ 수 없는 곳으로 변해가고 있다는 사실이다. 화석연료에서 배출되는 온실가스는 지구의 기온을 상승시켜 기상이변을 일으키고 있으며 이는 폭염, 가뭄, 산불, 폭우, 태풍, 쓰나미, 지진 등 기상재앙을 일으켜 세계 인류의 생명을 위협하고 있다. 그리고 화석연료에서 배출되는 환경오염물질은 지구생태계의 3분의 2나 되는 생물이 멸종되어 더이상 지구환경이 지속성을 유지할 수 없는 임계점에 도달하고 있다는 것이다. 지금 당장 화석연료 사용을 중단하지 않으면 극단적인 기후변화로 지구생태계가 더 이상 살 수 없게 될 것이며 결국 지구생태계는 멸종할 수밖에 없다는 엄중한 사실이 우리들에게 당면해 있다고 한다. 이에 유엔은 2015년 파리협정을 통하여 전 세계 각국들이 의무적으로 탄소중립 의무를 부담하기로 합의하고 2050년까지 탄소를 제로로 만드는 ‘2050 탄소중립’을 실현 시켜 나가야 한다. 지구환경은 야생동물들이 거의 대부분을 차지하고 있었는데 최근에는 인간위주의 인공환경을 만들어 야생동물들이 차지하는 범위는 6%에 불과한 실정이라고 한다. 이미 야생동식물들은 3분의 2나 지구상에 사라지고 있는 실정이고 이들은 모두 먹이사슬로 연결되어 있어 한 종이 멸종되면 다른 종도 연이어 멸종되는 멸종의 도미노 현상이 일어나 거의 대부분 지구생태계가 없어지는 대멸종시대를 연출하게 된다는 것이다. 이런 지구생태계의 멸종을 방지하기 위해서 2022년 6월, 캐나다 몬트리올에서 제15차 생물다양성협약 당사국총회(COP15)가 개최되어 기후변화의 파리협정이라고 할 수 있는 '포스트-2020 글로벌 생물다양성 프레임워크'(Post-2020 GBF)가 채택되었다. 이는 2030년까지 육지·해양에 최소 30% 이상을 생태보존지역으로 지정하고 20% 이상을 생태복원시켜 나갈 것을 결의하였다, 1978년, 영국의 과학자 제임스 러브록은 “지구에서 살아가는 모든 생물체들은 무생물이 상호작용하면서 스스로 진화하고 변화해 나가는 하나의 생명체이자 유기체이다”라는 ‘가이야 이론’을 주장하였다. 즉 지구생태계는 식물들의 광합성 작용을 통하여 각종 먹이를 제공하는 생산자이며 이를 먹이로 살아가는 소비자인 동물로 구분된다. 그리고 청소부로서의 역할을 담당하는 미생물들이 유기체를 무기물질로 전환시켜 생산자인 식물과 동물들을 먹이사슬로 연결시켜 나가고 있는 자연순환체제를 구축해 있다. 식물들은 탄소를 흡수하고 산소를 내뱁는 호흡을 하고 동물들은 산소를 흡수하고 탄소를 내뱁는 호흡을 통하여 상호 의존관계를 유지해 나가고 있다. 이런 지구생태계는 약육강식(弱肉强食)이라는 경쟁관계로 이해하고 있으나 사실상 서로 의존하고 협력하면 나눔을 일상화하는 생존전략을 통하여 살아가고 있다는 것이다. 세계인류는 지금까지 화석연료를 기반으로 하는 자본주의 체제에서 생활하고 있다. 화석연료를 사용하여 전기를 생산하고 석유를 기반으로 각종 일용품를 생산하고 자가용까지 운행하는 편의 위주의 생활을 하고 있다. 그리고 자본주의체제에서는 시장경쟁체제를 기반으로 기업들이 경쟁적으로 제품을 생산하여 값싸고 좋은 제품을 만든 기업들에게 영업수익을 제공해 주고 있다. 이는 다른 한편으로 ‘대량생산 - 대량 소비 - 대량 폐기’라는 과소비를 누리면서 많은 쓰레기를 쌓아게 되었다. 이에 따라서 지구환경은 오염되고 쓰레기 더미가 쌓여 지구는 더 이상 살 수 없는 곳으로 변해가고 있다. 2015년 7월 21일, 프란치스코 교황은 ‘찬미받으소서’라는 회칙을 발표하였다. 여기에서 “세계인류가 예외 없이 더 나은 미래를 만들어나가려면 우리 공동의 집(지구)을 보호해야 한다”고 긴급 호소문을 담고 있다. 환경위기는 세계 인류가 지구생태계를 지배할 수 있는 주인이라는 자만심에서 자초된 일이며 화석연료를 기반으로 지구환경을 마구 짓밟아 세계 인류의 편의만을 도모하고자 과학문명을 발달시킨 결과물이라고 할 수 있다. 그래서 세계 인류는 지금까지 화석연료에 기반을 둔 자본주의 체제에 대한 반성을 전제로 새로운 길을 걷어야 한다. 환경이란 인간에게 영향을 미치고, 인간도 환경에 영향을 미치기 때문에 환경이 파괴되면 그 영향은 다시 인간에게 되돌아온다는 사실을 인식하고 지구환경문제를 기필코 해결해 나가야 한다. 기후변화, 물의 문제, 생물다양성 감소 등 지구가 직면한 문제와 인간 삶의 질 저하와 사회 붕괴, 세계적 불평등 지구환경문제는 인간사회를 붕괴시키고 있다는 사실을 인식하고 자연환경뿐 아니라 인간적, 사회적 차원에 이르기까지 모든 것이 살아있는 유기체처럼 관계를 맺는 통합생태론적인 관점에서 세계적 위기를 극복해 나가야 한다는 것이다. 우리에게 지구적으로 생각하라는 것은 지나치게 인간 위주의 편의주의에 사로잡혀 있던 지난 날을 반성하고 유기적인 관계를 맺고 있는 지구생태계를 제대로 이해하고 지구생태계가 지속적으로 영위할 수 있는 항상성을 회복시켜 나가는 일이다. 따라서 인간의 편의위주의 사고로부터 벗어나서 지구생태계를 보존하고 복원시켜 나가야 지구를 되살려 나갈 수 있는 것이다.

• 세계 암모니아 연료전지 시스템을 선도해 나가는 아모지

  아모지(Amogy)란 암모니아 연료전지시스템 구축한 기업으로 2020년 11월에 미국 뉴욕 브루클린에 설립되었다. 한국인 MIT 동창 4명이 사우디아라비아의 아람코벤처스, 미국 아마존 기후서약기금, 한국의 SK와 고려아연, 싱가포르 국부펀드 테마섹, 일본 미쓰비시 상사, 미쓰비시 중공업 및 마루노우치 기후테크 성장펀드 등 6개국에서 2억2천만 달러(2900억여 원)의 투자를 받아 출발하였다. 본래 아모지란 ‘암모니아(ammonia)’와 ‘에너지(energy)를 합친 이름이다. 주로 비료로 쓰이는 암모니아를 연료로 사용하여 전력을 생산한다는 목표로 설립된 회사이다. 아모지의 연료전지 시스템은 암모니아 탱크, 암모니아에서 수소를 걸러내는 ‘개질기’, 미반응 암모니아를 빨아내는 흡착기, 연료전지로 일체화 되어 있는 시스템을 구축하고 있는 최첨단 스타업 회사이다. 아모지는 자동차나 선박 주유구에 기름을 붓듯, 탱크에 암모니아를 부으면 개질기에서 수소와 질소를 분리하고 연료전지는 수소로 전기를 생산하도록 시스템화 되어 있다. 기존의 암모니아 엔진에선 암모니아가 연소과정 중 공기 속의 산소(O2)와 반응해 질소산화물(NOx)을 발생시키게 된다. 그런데 이런 질소산화물은 대기에선 초미세먼지, 강물에선 녹조현상을 일으키는 유해물질이다. 그러나 아모지의 암모니아 기반 수소 연료전지에선 암모니아를‘태우지 않기 때문에 질소산화물이 발생하지 않는다. 즉 크래킹(Cracking)이란 열과 촉매제를 활용한 기술을 활용하고 있기 때문이다. 암모니아(NH3)를 크래킹하게 되면 수소(H2)와 질소(N2)가 발생하는데 질소를 공기 중으로 그대로 배출하게 된다. 이는 공기의 80%를 차지하는 질소와 동일한 것이어서 아무런 유해물질이 되지 않는다. 사실 크래킹 기술은 지금까지 공장 크기의 대형 설비이어서 운송수단에서는 쓸 수 없었다. 그런데 아모지는 세계 최초로 소형화, 모듈화에 성공해 암모니아 기반 수소 연료전지 시스템을 만들었다. 특히 루테늄(Ru) 기반의 자체 개발 촉매를 사용해서 기존 크래킹 설비를 100분의 1로 소형화하는 데에 성공하였다. 이런 아모지 파워팩이 2021년엔 5㎾(킬로와트)급 드론, 2022년엔 100㎾급 트랙터, 2023년 1월엔 300kW급 대형트럭으로 진화발전에 성공하면서 암모니아를 수송연료로 사용할 수 있는 기틀을 마련한 셈이다. 파워팩(Powerpack)이란 엔진과 클러치, 변속기, 감속기 등과 같은 동력장치를 뜻한다. 한 번 충전시 500마일(800㎞)을 달릴 수 있게 설계된 아모지 트럭의 경우, 액체 암모니아를 연료로 사용하기에 7분만에 완충이 가능하다. 이는 기존 전기트럭이 30분 동안 80%를 충전하는 데에 비해 충전속도가 빠르다. 한편 암모니아 기반 수소연료전지가 완벽하게 탈탄소를 이루려면 청정암모니아 공급이 필수다. 그런데 현재 대부분은 LNG가스에서 생산되는 그레이 수소를 바탕으로 대기중에 질소와 화합하여 그레이 암모니아를 생산한다. 만약 재생에너지로 만든 그린수소 기반으로 생산된다면 그린암모니아, 그리고 생산과정에서 탄소를 포집한다면 블루수소 기반의 블루암모니아가 된다. 이런 수소를 기반으로 암모니아를 생산한다면 아모지 파워팩은 100% 탄소중립에 기여할 수 있는 것이다. 단기적으로 아모지는 빠른시일 내 상품화를 마쳐 2024~2025년부터는 2~3메가급 전기를 발생시킬 수 있는 파워팩을 선박에 싣고 운항하는 것을 목표로 잡고 있다. 이를 위해 휴스턴에 파워팩 생산공장을 건설하고 있다. 이같이 아모지의 시스템이 ▲해운 ▲중장비 운송 ▲분산에너지 ▲그린수소 밸류체인(가치사슬) 등 운송·에너지 산업 분야 전반에서 탈탄소화를 지원할 수 있다. 가령 해운 및 중장비 운송은 전기화가 어려운 대표적인 분야이고 많은 화물을 싣고 장거리를 이동해야하기 때문에 높은 출력이 필요하여 현재 배터리로는 이 출력을 감당할 수 없다. 그래서 암모니아 수소에 기반을 둔 수소연료전지가 그 역할을 담당해 나가게 될 것이다. 국내에서는 SK이노베이션이 본격적인 암모니아 시장에 투자하면서 차세대 그린 에너지 발굴에 나서고 있다. 지난 2022년 6월, 미국 암모니아 기반 연료전지 시스템 전문기업인 아모지에 3천만 달러(한화 약 380억원)를 투자하고, 기술 협력에 나섰다. 재생에너지 가격이 하락하고 있고, 수전해 기술이 개발되면서 본격적인 그린 수소 생산체제가 경제성을 확보해 가고 있다, 더욱이 앞으로 기술개발이 뒷받침된다면 화석연료에 의한 에너지 생산가격보다도 더 낮은 가격으로 에너지를 사용할 수 있게 될 것이다. 롯데케미칼은 암모니아를 기반으로 하는 본격적인 수소 로드맵을 수립하고 있다. 롯데정밀화학은 동북아시아 1위 암모니아 유통기업으로서 롯데케미칼이 수소사업을 확장하는 데 큰 힘이 될 것으로 보인다. 즉 롯데정밀화학은 연간 암모니아 유통량 90만 톤가량으로 동북아시아에서 29%, 국내에서 66%의 점유율을 보유하고 있으며 국내 최대인 탱크 8기, 규모 9만3천 톤의 암모니아 저장시설을 보유하며 우수한 암모니아 저장 및 유통 인프라를 구축하고 있다. 롯데정밀화학이 구축하고 있는 네트워크를 통해 롯데케미칼은 암모니아 도입에서 경쟁력을 확보할 수 있는 기틀을 구축하고 본격적인 암모니아 수소생산, 유통, 판매 네트워크를 구축해 나갈 계획이다. 2021년 8월부터 롯데케미칼과 함께 세계 최초로 암모니아 광분해 기술의 공동 실증을 하고 있다. 이런 암모니아 열분해 기술의 실증은 하루 2톤가량의 수소를 생산할 수 있는 것으로 세계 최대 규모다. 옛 '삼성정밀화학'이던 롯데케미칼은 2016년 4월1일을 기일로 삼성그룹에서 롯데그룹으로 편입됐다. 인수 뒤부터 2020년 말까지 롯데정밀화학 지분율 31.13%를 유지하던 롯데케미컬은 2021년 말 지분율을 32.22%로 소폭 높였다. 이후 꾸준히 롯데정밀화학 지분을 매입해 지분율을 43.50%까지 확대하며 2022년 9월부터 롯데정밀화학을 연결 자회사로 편입했다. 롯데케미칼은 2030년까지 120만 톤의 수소를 생산하는 것을 중심으로 수소사업에서 2030년 매출 5조 원을 달성하겠다는 목표를 세우고 있다. 이는 국내 수소 시장의 5분의 1 이상에 해당한다. 롯데케미칼에 따르면 2030년 국내 수소 시장 규모는 580만 톤으로 예측된다. 우리나라는 백종범 교수팀이 쇠구슬을 이용한 암모니아 생산기술을 개발하여 효율성을 3배나 올려 크게 경제적 부담을 줄였으며 더욱이 아모지라는 스타트업 기업이 연료전지시스템까지 구축하고 있어 암모니아 수소경제를 실현시켜 나가는데 선도적인 역할을 담당해 나갈 수 있게 되었다.

• 에너지 믹스전략 없이는 탄소중립은 추진될 수 없다.

  지난해 12월, 아랍에미리트 두바이에서 열린 ‘제28차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP28)에서 ’2050 탄소중립‘을 성공적으로 완성 시켜 나가기 위한 국제협약을 결의하였다. 이는 “세계 각국들은 현재 재생에너지 비중을 2030년까지 3배 이상 확대 시키고 에너지 효율성을 2배 이상 향상 시켜 나가자.”는 내용이다. 결국 지구환경을 되살리기 위해서 ’2050 탄소중립’을 성공적으로 추진해 나가야 하고 이는 재생에너지 발전의 확대와 에너지 효율성 제고에 집중적인 노력이 경주되어야 가능하다는 결론이다. 그런데 우리나라의 재생에너지 비중은 지난해 8%이고 2030년까지 이의 3배인 22%를 실현시켜 나가겠다는 기본계획을 수립하고 있다. 그런데 국제재생에너지기구(IRENA)가 발간한 보고서에 의하면 “2030년 전 세계 재생에너지 평균 발전량은 전체 발전량의 68%를 차지하게 될 전망이고 특히 풍력과 태양광은 46%를 차지할 전망이다”고 발표하고 있다. 따라서 세계 각국들은 이런 평균수준인 68%까지 달성해야 한다는 목표를 제시하고 있는 것이다. 이런데도 불구하고 윤석열 정부는 이런 세계적인 추세에 정반대로 2030년 재생에너지 발전 비중 목표를 기존 30.2%에서 21.5%로 줄이고 원전 비중을 8.5% 높여 원전 중심의 탄소중립을 계획하고 있다. 더욱이 석탄화력발전에 대한 정책도 2030년까지 30년 만기에 도달하여 폐기될 28기를 모두 LNG 발전으로 전환, CCUS(탄소 포집 저장 활용)기술을 도입한다는 계획이다. 이를 단계적으로 암모니아수소 혼소 발전으로 전환시켜 나가면서 결국 수소발전의 비중을 높여 수소 발전화를 추진해 나간다는 방침을 고수하고 있다. 그렇지만 이런 전력수급기본계획에 활용할 수 있는 기술은 아직 기술개발단계에 있어 사실상 이를 활용한다는 것은 불확실한 실정이다. 사실 CCUS 기술은 너무나 큰 비용을 부담해야 되고 아직 기술개발단계를 넘어서지 못하고 있으면서 암모니아 수소 혼소 발전은 수소와 암모니아가 너무나 발화력의 차이가 크기 때문에 이를 조정 관리할 수 있는 기술개발이 사실상 어렵다고 전망하고 있다. 이런 실용성이 없는 기술을 바탕으로 수립할 에너지 믹스전략을 2025년 5월까지 완성시켜야 되는 기초지자체에서 어떻게 반영시켜 나가야 될지 걱정이 되지 않을 수 없다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 “탄소중립 기술 중 재생에너지와 에너지 효율화가 가장 크게 탄소중립에 기여하고 있다”며 “원전은 탄소를 배출하지 않는 에너지원임에도 불구하고 기여 정도가 미미하고 건설비와 해체비용이 너무나 부담이 크다.”고 밝히고 있다. 이에 따라서 국제 비영리단체인 클라이밋 그룹 샘 키민스 이사는 “재생에너지는 21세기의 골드러시라고 할 수 있지만 많은 기업, 지자체, 중앙정부까지도 여전히 이를 제대로 이해하지 못하고 기회를 놓치고 있다”며 “값싼 화석연료의 시대는 끝났고, 이젠 세계 각국들은 재생에너지 확대시켜 화석연료를 대체시켜 나가는 탄소 중립에 집중해야 된다.”고 밝히고 있다. 2019년 4월, 그린피스가 인류의 생존을 위협하는 세계 기후변화 위기 극복과 대한민국의 지속 가능한 발전, 그리고 우리 모두의 행복을 위해서 재생에너지 확대 캠페인을 벌리면서 우리나라 재생에너지에 관한 4가지 오해라는 사실을 지적하였다. 사실상 우리나라가 재생에너지 생산에 주력하지 않는 것은 4가지 오해에서 비롯되고 있으며 이는 국민들을 현혹 시키는 가짜 뉴스라는 사실을 밝히고 있다. 오해1. 한국은 땅도 없고 햇빛도 없어서 태양광발전 못 한다? 에너지경제연구원과 한국에너지기술연구원의 연구에 따르면, 재생에너지만으로 우리나라가 일 년간 사용하는전력량(576TWh, 2017년도 기준)을 전부 생산(787TWh)할 수 있다. 그중 태양광 발전으로만 한 해 전력 사용량의 75.4%를 생산할 수 있다. 특히, 건물 옥상, 벽면 등을 활용하는 것만으로도 한 해 전력 사용량의 10.3%를 발전할 수 있다. 풍력발전 등 기타 재생에너지원을 모두 활용하면 한 해 전력 사용량보다 1.36배 많은 전기를 생산할 수 있다. 우선 지자체에서 공유면적을 확보하여 재생에너지 건설용지로 활용해 나가는 노력이 집중되어야 한다. 오해2. 태양광 발전은 비싸다? 2010년 대비 태양광발전의 기술비용이 85%나 저렴해졌고 늦어도 앞으로 10년 후면 전 세계 모든 지역에서 태양광 발전시설 건설 비용이 기존 석탄 발전시설을 운영하는 것보다 더 저렴해질 전망이다. 이미 브라질, 인도, 미국 등 기업 전력구매계약(PPA) 제도가 활성화된 국가에서는 국내 산업용 전기요금의 4분의 1수준밖에 안 되는 가격에 태양광 전기가 거래되고 있다. (REN21, 2019). 오해3. 태양광 발전이 환경을 해친다? 기후변화를 일으키는 화석연료에 비해 태양광발전 시설이 환경과 인체에 끼치는 영향은 미미하다. 즉 태양광 패널을 구성하는 태양전지의 주재료는 실리콘으로, 해변에 가면 밟을 수 있는 모래와 비슷한 성분이다. 따라서 패널 세척은 세제 없이 물로만 씻으면 되며 오염수가 발생 할 걱정이 없다. 또한 다 쓰고 난 태양광 패널은 재사용 하거나 90~95% 이상 재활용이 가능하다. 오해4. 한국은 기술이 없다? 과학기술정책연구원에 따르면, 한국 태양광 발전 기술은 세계 10위권으로 우수한 편이다. 이런 기술 발전에 힘입어 한국 기업인 한화큐셀은 재생에너지 강국 독일에서 태양광 모듈 시장의 11.5%를 점유하는 1위 기업으로 우뚝 올라섰고 미국 주택용 태양광 시장에서도 점유율 13.7%에 달하는 1위 기업이다. 그리고 한국 대표 전자기업 LG전자도 태양광 패널 효율 부문에서 세계 2위를 차지하고 있다. 이제 세계 각국들에겐 RE100, 탄소국경조정제도, ESG 공시 의무화 등으로 저탄소 사회로 가기 위한 각종 국제적인 제도적인 장치가 마련되어 있다. 더욱이 국제에너지기구(IEA)의 보고서에 의하면 2050년까지 전기수요는 지금의 2배로 늘어날 것이라고 한다. 즉 전기가 많이 소요되는 인공지능(AI)시대가 개막되고 에너지 효율성 제고를 위해서 전기화 추세가 이어지기 때문이다. 또한 우리나라 경제는 철강, 자동차, 반도체 등 중화학공업 수출 위주의 경제 기반을 갖고 있다. 그리고 수출입이 국민경제에 차지하는 비중이 80%를 넘어서고 있어 RE100, 탄소국경조정제도, ESG 공시 의무화 등 국제에너지 규제를 이행하지 않으면 해외 수출이 지속적으로 발전할 수 없다. 이런 화석연료에 기반으로 경제구조를 무탄소 청정에너지의 경제구조로 전환 시켜 나가야 하고 국제경쟁력을 유지시켜 나가기 위해서 철강, 자동차, 반도체 등 중화학공업의 산업공정에 대한 구조변혁이 이뤄져야 하는 큰 부담을 안고 있다. 이같이 단순한 전력생산체제의 에너지 전환뿐만 아니라 산업공정에서의 에너지 전환도 뒤따라야 하기에 경제적 부담을 커 이를 완화시켜 나가기 위해서는 빨리 빨리 국제적인 추세에 맞춰 에너지 믹스전을 완성시키고 에너지전환에 대한 노력을 배가시켜 나가야 한다. 중앙정부의 에너지 믹스전략이 실용될 수 없는 기술력에 바탕을 두고 있으면서 우왕좌왕하고 있으니 이를 기반으로 탄소중립 기본계획을 수립해 나가야 될 지방정부는 앞으로 어떻게 탄소중립 사업을 추진해 나가야 될지 황당하지 않을 수 없다. 우리나라는 2030 탄소중립의 목표는 2018년 기준으로 40%를 감축시켜 나가기로 수립되어 있고 이를 달성해 나가기 위해선 에너지 전환이 가장 큰 비중이 차지될 수밖에 없다. 따라서 다른 나라보다도 과감한 에너지 믹스전략을 수립하여 국제적으로 신뢰받을 수 있는 에너지 전환을 과감하게 추진하여 환경선진국 대열에 동참해야 할 것이다. 이 길이 지속적인 발전기틀을 마련하는 방안이며 중앙정부와 지방정부가 다함께 적극적인 에너지 믹스전략을 수립하고 국제적인 추세에 맞춰 과감한 재생에너지 확대정책을 실현시켜 나가야 할 것이다.

• 인공태양을 선도하고 있는 KSTAR

  2023년 2월 23일, 과기부는 18차 국가핵융합위원회를 개최하고 ‘핵융합 실현을 위한 전력생산 실증로 기본개념’을 도입하였다. 이는 ‘인공태양’ 기술인 핵융합 에너지는 탄소중립과 에너지 안보 위협을 동시에 해결할 수 있는 차세대 에너지원임을 밝히고 KSTAR사업에 대한 구체적인 계획을 발표하였다. 즉 국내의 우수한 기술력을 바탕으로, KSTAR 1억도 초고온 플라즈마, 30초 연속운전 달성하였으며 국제핵융합실험로(ITER) 이후의 실증단계에서도 핵융합에너지 개발을 주도할 수 있게 되었다고 밝혔다. 인공태양은 태양에너지의 원천인 핵융합 반응을 지구상에서 구현해 에너지를 얻는 차세대 친환경에너지 기술이다. 그런데 태양의 중력 대신 강한 자기장을 이용, 수소 플라스마를 핵융합로에 가두고 고온·고압 환경에서 지속적인 핵융합반응을 일으켜 에너지를 생산하게 된다. 하지만 고온·고압의 플라스마에서 발생하는 '자기장의 찢어짐' 불안정성은 플라스마 붕괴를 일으키는 가장 큰 요인이다. 이는 ‘핵융합 발전을 위해서 1억도 이상의 초고온 상태가 요구되는데 이는 플라스마 상태에서 형성될 수 있다. 플라스마 상태란 어떤 물질이 강력한 열원으로 가열돼, 기체 상태를 뛰어넘어 전자·중성자·이온 등 입자들로 분리된 상태를 의미한다. 초고온의 플라스마가 생성되면 이를 적절하게 가두고 유지하는 것이 관건인데 지구상에 현존하는 물질 중 1억도 이상의 초고온을 접촉하고도 원형을 유지할 수 있는 물질은 없다. 금속원소 중 열에 가장 강하다는 텅스텐도 6000도를 넘어가면 기체가 돼 증발해버린다. 따라서 자기장이나 충격파처럼 눈에 보이지 않는 힘을 이용해 플라스마를 가두는 방식이 필요하다. 즉 진공 용기 내에서 플라스마를 벽에 닿지 않게 가두면 벽면의 온도는 수천 도에 불과하다. 이렇게 자기장을 이용해 플라스마를 가두더라도 이를 세심하게 제어하고 유지하는 데는 세심한 관리가 요구된다. 즉 고온의 핵융합 플라스마는 안쪽과 바깥쪽 사이의 압력 차이와, 자기장을 생성하는 과정에서 발생시킨 대용량의 전류로 인해 불안정하게 요동치게 된다. 이를 얼마나 세심한 제어로 오랫동안 유지하느냐가 핵융합 발전 상용화의 핵심인 셈이다. 우리나라 한국핵융합에너지연구원(KFE)은 이런 태양에너지를 인간이 스스로 만들어 사용하겠다는 목표를 갖고 1995년부터 인공태양 개발에 착수했다. 이런 인공태양인 ‘KSTAR 을 추진하고 있으며 그 동안 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발된 KSTAR가 2008년에 최초로 플라즈마 상태 도달에 성공했음이 공개되었다. 2016년에는 세계 최초로 고성능 플라즈마(H-모드) 운전을 1분 이상(70초) 지속하는데 성공했다. 그리고 2018년에는 이온 온도 1억도의 초고온 플라즈마 운전을 최초로 달성하며 본격적으로 핵융합 상용화 핵심기술 분야인 초고온 플라즈마 운전 연구에 착수했다. 이후 2020년 20초, 2021년 30초의 1억도 운전 달성으로 세계 기록을 이어왔다. 이를 바탕으로 새로운 초고온 플라즈마 운전 모드인 ‘FIRE 모드’를 발견, 네이처 논문에 게재되면서 핵융합 상용화를 위한 주요 난제 해결에서 상당한 성과를 거둬 왔다. 가장 최근에 진행된 실험은 2023년 12월부터 2024년 2월까지 진행된 것으로, 내부 플라즈마 대면 장치인 텅스텐을 탄소 소재에서 텅스텐 소재로 교체한 후 이뤄진 첫 실험이다. KSTAR는 해당 실험에서 1억도 초고온 플라즈마 운전 시간을 48초로 연장하고, H-모드 운전 시간을 102초까지 끌어올리는데 성공했다. 그리고 이 실험을 통해 KSTAR 장치가 장시간 운전을 위한 안정적인 시스템을 갖췄다는 것이 확인됐다. 특히 장치 특성의 변화에도 불구하고 빠르게 실험에 적응하고 기존의 성과를 경신한 것은 국내 연구진의 플라즈마 제어 및 운전 역량이 세계적 수준으로 성장했음을 보여준 것이라는 평가다. 그리고 2024년 2월 22일, '인공 태양' 핵융합의 최대 난제로 꼽히는 플라스마 붕괴 원인인 자기장 불안정성을 극복할 인공지능(AI) 자율제어 기술이 개발됐다. 즉 한국연구재단은 중앙대학교 서재민 교수와 미국 프린스턴대학교 에그먼 콜먼 교수 공동연구팀이 인공지능을 이용해 핵융합 인공 태양의 불안정성을 피할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 실제 핵융합에너지가 상용화되기 위해선 첫째, 최대 전기출력 500메가와트(MW) 이상 둘째, 지구상 희귀한 삼중수소 유효자급률 1 이상 셋째, 안전성 넷째, 경제성 등을 모두 만족할 수 있는 기술개발이 전제되어야 한다. 무엇보다 실증로 구축에 들어갈 비용과 인력도 만만치 않다. 핵융합 실증로는 최소 10만~20만평 규모로 구축돼야 한다. 또한 방사능을 띈다고 알려진 삼중수소를 직접 다루진 않지만, 토카막 안에서 발생되는 점을 고려해 설립 위치에 따른 지역민 여론도 간과할 순 없다. 과기부는 2035년 국제핵융합실험로(ITER)의 목표 달성 여부에 따라 실증로 구축을 진행할 계획이란다. 이를 위해 지금부터 그 준비를 착실하게 존비하고 있다고 한다. 과거 핵분열에너지의 경우 연쇄반응에 성공한 뒤 14년 후 상용화가 됐음을 감안할 때 2035~38년 사이 ITER로부터 핵융합에너지가 연쇄반응에 성공하면 최소 2050년대엔 상용화 발전소를 운영할 수 있을 것이라고 전망하고 있다. 국제핵융합로(ITER)는 핵융합 에너지 상용화 가능성을 실증하기 위한 거대 인공 태양으로, 우리나라를 비롯한 세계 35개국이 참여하는 인류 역사상 최대 규모의 국제 공동 과학 프로젝트다. KSTAR 개발 시작 당시 한국핵융합에너지연구원은 2026년까지 초고온 플라즈마를 300초 동안 운전하는 것을 최종 목표로 했다. 초고온 플라즈마가 300초 동안 운전되면 핵융합 반응을 지속적으로 유지할 수 있는 기술을 확보했다고 판단하기 때문이다. 2023년 한국핵융합에너지연구원은 KSTAR의 초고온 플라즈마를 48초 동안 유지했다. 곽종구 한국핵융합에너지연구원 초고온 플라즈마연구부 부장은 “초고온 플라즈마 상태가 300초 동안 유지된다면 핵융합 에너지 상용화를 향한 준비를 마쳤다고 볼 수 있다”고 설명했다. 정부는 2035년 이후 ITER의 목표 달성(에너지 증폭률 10배) 여부와 핵심기술 확보, 핵심 부품 국내 조달 등을 고려해 국내 핵융합에너지 실증로 건설 추진 여부를 결정한다고 밝혔다. 핵융합에너지가 실제 전력까지 생산하는 실증로다. 현재 주로 연구되며 가장 실용화에 근접한 방식은 강력한 자기장으로 플라스마를 가두는 토카막(tokamak) 방식이다. 토카막은 초전도자석 등 강력한 전자석를 이용해 자기장을 형성, 플라스마를 진공 용기 내에서 공중에 띄운 상태로 유지하는 핵융합 장치다. 초전도체는 전기저항이 0에 가깝기때문에 큰 전류를 흘려보낼 수 있고 전자석에 이용될 경우 강력한 자기장을 만들 수 있다. 예컨대 국제핵융합실험로(ITER)의 경우 약 10만 개의 초전도 선재로 이루어진 토카막 자기장 코일을 통해 플라스마를 유지한다. 그리고 KSTAR의 초전도자석이 나이오븀틴(Nb3Sn)이라는 신소재 초전도자석으로 만들어진 유일한 핵융합 장치로, 다른 핵융합 장치에 비해 10배의 자기장 정밀도를 가진다. 세계 최대 방위산업 기업 미국 록히드마틴도 우주선과 항공기, 선박 등에 넣을 소형 핵융합 기기를 개발하고 있다. 핵융합은 중수소와 삼중수소가 고온 플라스마 환경에서 헬륨 원자핵으로 바뀔 때 아인슈타인의 상대성 이론에 따라 막대한 에너지가 방출되는 현상을 말한다. 핵융합의 원료인 중수소는 바닷물에서 쉽게 얻을 수 있다. 이론상 1g의 수소로 핵융합 발전을 하면 석유 8t에 달하는 에너지를 얻을 수 있는 것으로 알려졌다. 핵융합 발전은 여러 방식이 있다. 미국 마이크로소프트(MS)와 오픈AI, 록히드마틴 등은 소형 핵융합 기기 개발에 주력한다. 반면 한국은 유럽연합(EU)이 주도하는 초전도 토카막 방식의 거대 설비인 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트에 참여하고 있다. ITER은 200㎿급 전기 출력을 내는 핵융합 발전소를 건설해 2040년까지 운영하는 프로젝트다. 200㎿는 약 20만 가구가 쓸 수 있는 전력량이다. 두산에너빌리티, HD현대중공업 등이 ITER 기자재를 납품하고 있다. 업계에서는 초대형 설비인 ITER보다 미국이 채택한 소형 핵융합 방식이 더 빠르게 상용화될 것으로 보고 있다.

• 수소경제를 이끌어 나갈 버팀목, 원자력 수소

  우리들은 2021년 여름, 영국의 풍력발전이 바람이 불지 않고 우크라이나 전쟁으로 러시아의 천연가스 공급제한으로 전기료가 무려 7배나 급등했다는 사실을 알게 되었다. 영국은 전체 전력의 25%를 풍력발전에 의지하고 있는데 2021년 바람이 불지 않아 풍력발전의 전력생산이 3분의 1이나 감소하여 전력부족 현상이 가중되었다. 지금까지 태양광 발전이나 풍력발전을 중심의 재생에너지로 전력생산은 물론 재생에너지의 남은 전력으로 수소까지 생산하여 탄소중립을 선도해 나가겠다는 계획은 무산될 위기에 놓여 있어 EU국가들에겐 큰 충격이 아닐 수 없다. 이젠 더 이상 날씨의 영향을 받고 있으면서 간헐적으로 소량 생산되는 재생에너지에 의존해서 탄소중립을 성공적으로 완성시켜 나갈 수 없다는 우려가 거세게 제기되면서 재생에너지 중심의 에너지 믹스전략에 대대적인 수정이 불가피하게 요구되고 있다. 영국은 당초 원자력 발전에 부정적인 의견을 접고 안정적인 에너지 공급을 위해서 화석연료 대체 에너지로서 원전의 안전성을 선택해야 된다는 주장이 제기되면서 당초 계획보다도 4배나 되는 원전 확대 전략을 수립하였다. 가이어 이론을 제시한 영국의 최고 과학자 러브록은 대체 에너지로서 원전만큼 안전한 에너지는 없다는 원전 예찬론자이었다. 이런 사실을 뒤늦게 깨달은 유럽국가들은 원전에 대한 부정적인 인식을 접기 시작하였다. 업계는 1GW급 대형원전 1기가 생산하는 연간 수소생산량이 15만 톤에 달하는 만큼 저렴한 수소를 공급할 수 있다고 밝히고 있다. 그리고 원전으로 생산된 수소의 단가를 1kg당 1.7~2.5달러(2,360~3,450원)로 보고 있으며 원전의 탄소배출량은 생산전력 1kWh당 6.4g CO2eq으로, 태양광(48.2gCO2eq), 풍력(20gCO2eq) 등 보다도 훨씬 청정에너지라고 할 수 있다. 원자력을 이용하여 수소를 생산하는 방식은 크게 3가지로 나뉜다. △경수로 원전으로 생산한 전기로 물을 전기분해해 생산하는 핑크수소(Pink Hydrogen) △원자력 발전 과정에서 발생하는 열로 물을 열화학분해해 생산하는 레드수소(Red Hydrogen) △원자력의 열과 전기로 물을 열화학+전기분해해 생산하는 퍼플수소(Purple Hydrogen)다. 현재 3세대 경수로 방식에 의해서 전기를 생산하는 원전에 의해서 저온 수전해 방식인 알카라인, PEM 등 기술을 활용하여 수소를 생산할 수 있는 핑크수소는 이미 상용화 되었다. 그렇지만 아직 4세대 원전에 대한 기술개발이 이뤄지지 않은 상황에서 레드 수소나 퍼플 수소생산은 기술개발이 뒷받침되어야 가능한 일이다. 포스코경영연구소에서 내놓은 보고서에 의하면 “고온 수전해방식을 이용한 수소의 제조 단가는 저온 수전해 방식보다도 40%나 저렴하다”고 밝히고 있다. 즉 원전 기반의 초고온가스로를 통해 물에 950도의 열을 계속 공급하고 요오드(I)와 황(S) 등 촉매를 투입하는 열화학적 방법을 이용하면 저절로 수소와 산소로의 분해를 이끌어 낼 수 있어 값싼 수소를 대량 생산할 수 있는 체제를 갖추게 된다고 한다. 결국 원자력 수소 생산은 4세대 원전과 고온 수전해 방식에 대한 기술개발이 전제되어야 가능한 일이라고 할 수 있다. 4세대 원전은 초고온가스로는 섭씨 950도까지의 초고온열을 생산할 수 있으므로 수소생산, 전기생산, 산업용 열이용 등 다양한 분야의 열원으로 앞으로 탄소중립을 성공적으로 실현시켜 나가는데 큰 도움이 될 것이다. 특히 초고온 수전해 방식을 활용하면 탄소배출이 없이 값싼 수소를 대량으로 생산할 수 있는 열화학 수소 생산방식을 이용할 수 있다. 열화학 수소생산방법으로 황산분해공정, 요오드화수소분해공정, 분젠 등 세 가지 공정을 이용하여 물을 열화학적으로 분해시켜 수소를 생산하는 방법이다. 우리나라 한국원자력연구원은 2002년부터 ‘수소 생산용 고온가스로 기초 기술 연구’를 수행하였으며, 이를 통하여 원자력수소 생산 기술 현황 조사를 비롯한 기초 연구를 수행하였다. 이를 바탕으로 2004년부터 2년에 걸쳐 한국원자력연구원을 중심으로 한국에너지기술연구원과 한국과학기술연구원이 참여하는 ‘수소 생산용 초고온가스로 예비 개념 설계 및 요소 기술 개발’ 연구를 수행하였다. 원자력수소를 실증에 요구되는 기술을 분류하고 우선 순위에 따른 핵심 기술을 선정하여 ‘원자력수소 핵심 기술 개발’을 수행하였다. 사실상 군사용 원자로를 상업용으로 전환하면서 제1세대, 2세대와 3세대 원전으로 진화발전해 왔다. 그렇지만 경수로 방식인 3세대 원자로는 고온의 핵연료를 식혀주는 냉각재로 물(water)을 사용하기 때문에 방사성 물질이 외부로 누출될 우려가 큰 대형 사고 발생 가능성을 안고 있다. 그렇지만 4세대 원자로는 냉각재로 물 외 다양한 물질을 사용함으로써 높은 안전성과 경제성을 확보할 수 있는 기술력을 확보해 나가고 있다. 특히 4세대 원자로는 대기압 수준으로 운영되므로 방사성 물질 누출에 대한 안전설비를 갖출 수 있고 고속 중성자를 사용함으로써 더 높은 효율을 기대할 수 있게 되었다. 더욱이 핵연료의 재순환까지 가능하여 폐기물 저감 측면에서 강점을 갖고있으면서 대형 원전에서부터 소형모듈형(SMR), 그리고 초소형에 이르는 다양한 설계가 가능한 기술개발이 이뤄지고 있다. 2000년, 미국을 중심으로 원자력 활동이 활발한 주요 9개국(한국, 미국, 프랑스, 일본, 영국, 캐나다 등)이 제4세대 원자로개발 협력을 위한 국제 협력체 GIF(GenⅣ International Forum)를 결성 하였다. GIF는 4세대 원자로를 냉각재의 종류에 따라 총 6개의 노형으로 구된다. 프랑스는 SFR(소듐냉각고속로) 실증에 대한 기술과 노하우를 보유하고 있으며 러시아는 SFR 실험로(BOR-60), 원형로(BN-600), 실증로(BN-800)를 운영 중이고 추가로 새로운 다목적 SFR 실험로(MBIR)를 건설 중이다. 그리고 중국은 2010년 러시아의 기술을 도입하여 SFR 실험로(CEFR)를 완공해서 운영하고 있다. 그리고 우리나라의 4세대 원자로는 가장 기술이 앞선 SFR(소듐냉각고속로)과 VHTR(초고온가스로) 개발에 집중하여 국가계획을 수립하여 추진하고 있다. 미국 에너지청(DOE)은 빌 게이츠가 설립한 테라파워 사의 ‘Natrium’이 선진원자로 실증사업으로 선정되어 매년 엄청난 정부의 지원을 받고 있어 세계 원자력사업에 가장 선도적인 역할을ㅊ담당하고 있다. 울진군의 원자력 수소생산사업은 산업부, 과기부, 한수원이 주관해 울진군 죽변면 신한울 원전 인근에 추진된다. 2021년부터 2030년까지 50만㎡ 면적에 총 사업비 1조9천억원이 투입된다. 이 사업은 2030년까지 100MW급 SOEC 시스템 개발 및 실증을 추진할 계획으로 이를 통해 연간 약 1만7천톤의 수소를 생산할 수 있다. 이는 SK인천석유화학의 세계 최대 규모 수소 액화플랜트 용량의 약 57% 수준이다. 세계 최대 규모의 액화수소플랜트 사업은 지난 5월 7일, SK E&S가 인천에 연간 3만 톤의 액화수소를 생산할 수 플랜트가 완성되었다. 인천 액화수소플랜트는 인근 SK인천석유화학의 공정 내에서 발생하는 기체 상태의 부생수소를 고순도 수소로 정제 후 냉각해 액화수소를 생산하는 시설이다. 주요 설비로는 하루 30톤급 액화설비 3기와 20톤급 저장설비 6기가 있다. 단일 공장 기준으로 세계 최대 규모인 하루 90톤, 연간 약 3만 톤의 액화수소 생산이 가능하다. 이는 수소버스 약 5,000대를 1년간 운행할 수 있는 양이며 액화수소는 상온에서 기체 형태로 존재하는 수소를 영하 253도의 극저온 상태로 냉각해 액체 형태로 만든 것이다. 탄소중립의 가장 핵심적인 해결방안은 수소생산이며 이는 제4세대 원자로와 원자력 수소 생산이 2030년 이후에 본격적으로 이뤄질 전망이다. 따라서 2030년 이후에야 4세대 원전의 고온 수전해 방식에 의한 값싼 수소를 대량 생산하여 수소경제시대를 개막시키게 될 전망이다. 이는 시급히 요구되는 탄소중립에 대한 본격적인 해결책이 마련되는 셈이어서 지구환경을 되살릴수 있는 기회를 갖게 될 것이라는 세계 인류의 희망이 이뤄지길 기대한다.

• 당진형 수소생산체제를 구축하려면

  정부는 울주군에 원자력 수소국가산단 조성사업을 승인하고 예산에 대한 예비타당성 조사를 면제시키고 국가정책사업으로 지정하였다. 지금까지 수소생산체제란 태양광 발전이나 풍력 발전 등 재생에너지에서 생산되는 전력을 활용하여 수전해 방식으로 그린 수소를 생산하는 방식이 전부이었다. 물론 천연가스를 활용하는 그레이 수소생산을 많이 활용하고 있으나 여기에 CCUS(탄소포집 저장 활용) 기술을 뒷받침해야 생산되는 블루 수소는 경제적 부담때문에 사실상 생산에 엄두도 낼 수 없었다. 그렇지만 우리나라에서 값싼 원자력 수소를 생산하기 위하여 울주군에서 최초로 대량 생산체젤을 갖춘다는 것은 세계적인 탄소중립을 추진하기 위한 새로운 포석을 마련하는 획기적인 사업이라고 하지 않을 수 없다. 물론 원자력 발전에서 아직 핵폐기물 처리기술이 개발되지 않고 원자력 발전의 부산물인 고온배수를 활용하는 열이며 열화학적 수전해 기술은 아직 개발단계에 있어 이의 실용여부도 아직 정확하게 알 수 없는 상황이다. 그렇지만 정부가 세계 최초로 울주군 원자력 수소국가산단 조성에 대한 계획을 국가정책사업으로 지정, 이에 적극성을 보인 것은 새로운 수소경제시대를 선도해 나가겠다는 결의라고 할 수 있다. 당진시는 국내에서 최고의 석탄연료를 사용하는 곳으로 국내에서 제일 큰 석탄화력발전인 당진화력발전소, 국내에서 가장 큰 GS EPS의 LNG발전소, 그리고 부생가스를 이용하는 현대그린파워의 부생가스 발전 등과 함께 LNG 생산기지, 그리고 일괄제철 기능을 갖춘 현대제철의 당진 제철소가 있다. 이들 업체들에겐 화석연료를 더 이상 사용하지 못하는 탄소 중립이 완성된다면서 결국 철수될 수밖에 없는 대상들이다. 따라서 당진시는 이들이 사용하는 석탄연료를 다른 연료로 대체하거나 녹색경제체제로 전환시키지 않으면 더 이상 존재할 수 없게 된다. 따라서 당진시의 탄소중립 사업은 이들 업체들을 어떻게 변신시켜 나갈 것인지는 구체적인 대안을 마련하여 이를 추진해 나가야 할 것이다. 이 중에서 가장 먼저 요구되는 것이 석탄연료를 어떤 에너지원으로 대체시켜 나갈 것인지 대체에너지원을 모색하는 일이 가장 급선무라고 할 것이다. 이에 대체로 수소에너지 원이라는 사실을 아무도 부인하지 못할 진실이다. 따라서 당진시는 수소생산체제 구축, 그리고 수소 저장, 유통, 판매 등 수소경제의 싱태계를 조성해 수소경제 허브도시로 재탄생하여야 한다. 수소는 지구 전체의 73%나 차지하고 있어 얼마든지 쉽게 구할 수 있는 자원이라고 한다. 그리고 수소에너지를 사용하고 나면 결국에는 물이라는 잔유물만 남게 되는 친환경 청정에너지이다. 따라서 화석연료를 대신해 나갈 수 있는 대체 에너지로 최적이라고 많은 사람들은 여기고 있다. 그렇지만, 수소는 독자적으로 존재하는 것이 아니라 다른 원소와 결합한 화합물로 존재하기 때문에 수소를 활용하려면 우선 다른 화합물로부터 수소를 분리, 회수하는 복잡한 과정을 거쳐야 한다.현재 사용되고 있는 수소에너지는 대체로 천연가스의 주성분인 메탄(CH₄)을 고온의 수증기와 반응시켜 뽑아내는 개질 방식을 활용하는 그레이 수소를 생산하고 있다. 그렇지만 이 공정에선 이산화탄소(CO₂)가 부산물이 나오기 때문에 이를 제거하는 CCUS기술을 활용해야만 블루 수소를 생산할 수 있다. 그레이 수소는 1㎏ 생산 시 5~10㎏의 이산화탄소가 발생되기 때문에, 탄소중립을 달성하려면 블루 수소로의 전환이 필수적이다. 이 경우 수소는 탄소 배출량에 대한 탄소 가격을 포함해도 1MWh당 86달러에 불과하다. 그렇지만 CCUS기술을 활용하여 수소를 생산한다면 그 가격은 1MWh당 200달러에 달하고 있어 CCUS기술이 일반화되기 이전에는 사실상 블루 수소를 생산할 수 없는 지경이다. 결국 태양광 발전, 풍력발전, 등 재생에너지의 전력을 활용하여 수전해 방식을 활용하여 생산되는 그린 수소가 수소 생산체제의 전부라고 할 수 있다. 세계적인 컨설팅회사인 맥킨지 보고서에 따르면 “전 세계에서 발표된 수소 프로젝트는 2030년까지 총 4,500만 톤의 용량을 공급한다고 밝히고 있으나 최종 투자 결정(FID)을 받은 용량은 300만 톤에 불과 했다”고 사실상 수소 생산체제 구축에 대한 차질이 불가피할 것으로 전망하고 있다. 최근 블룸버그 통신에 의해서 ‘2030년까지 연간 수소 공급량이 당초 예상의 3분의 1에 해당되는 1,600만 톤에 그칠 것‘이라고 밝히고 있다. EU는 2050년까지의 수소 전략을 발표했는데 그 내용은 모든 재생에너지를 활용하여 수전해 설비를 구축해서 그린 수소를 생산, 보급한다는 계획이다. 1단계로 2024년까지 수전해 수소 생산 설비를 6GW 급으로 구축하여 연간 그린 수소 생산량을 100만 톤까지 늘리고 2단계로는 2030년까지 수전해 수소 생산 설비를 40GW 급으로 증축해 연간 그린 수소 생산량을 1,000만 톤까지 늘리는 계획이다. 그리고 3단계는 2050년까지 재셍에너지를 기반으로 하는 그린 수소를 보급한다는 계획이다. 가장 대표적인 것은 재생에너지를 활용한 수전해 생산 방식이다. 태양광, 풍력 등으로 생산한 전력으로 물을 전기분해해 수소를 생산하는데, 호주와 독일, 프랑스 등이 도입했다. 특히 호주는 대륙 서쪽에 거대하게 펼쳐진 필바라 사막에 태양광 패널을 설치하고 여기서 생산된 전기에너지를 활용하는 수전해 수소 생산 설비를 대규모로 건설 중이다. 한편 미국은 플라스틱, 폐휴지 등의 자원을 재활용해 수소를 생산하는 시설을 세계 최대 규모로 구축하고 있다. 즉 재활용 종이와 플라스틱을 고온으로 가열한 뒤 얻은 바이오가스에서 수소를 추출하는 방식이다. 바이오매스를 원료로 수소를 생산할 경우 생산 비용이 저렴하고 온실가스 배출량도 적다는 장점이 있다. 또 폐기물을 활용하기 때문에 쓰레기 매립으로 발생할 수 있는 환경오염을 줄일 수 있다는 것이다. 그런데 최근 수소 저장, 유통하는 방식에 암모니아를 활용한다면 경제적인 효과를 거둘 수 있다는 사실을 발표되면서 암모니아 수소에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재는 전 세계 수소 생산량의 99%를 그레이수소가 차지하고 있지만, 궁극적인 지향점이라 할 수 있는 재생에너지 기반의 그린수소 생산 기술이 활발하게 연구되고 있다.수전해 방식으로는 알칼리 수용액과 다공성 세라믹 분리막을 전해질로 사용하는 ‘알카라인 수전해’, 별도의 전해질 없이 물을 전기 분해한 후 고분자 전해질막을 통해 수소 이온을 이동시키는 PEM(Proton Exchange Membrane, 양성자교환막), 수소(H2)와 산소(O)로 물(H2O)과 전기를 생산하는 원리를 역전환해 고온의 물을 전기분해하는 방식으로 수소를 생산하는 SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell, 고체산화물 수전해) 등으로 구분된다. 그중에서도 SOEC는 투입되는 전기 대비 생산하는 수소의 양이 많은 가장 효율적인 방식으로 알려져 있으며, 국내 기업으로는 현재 SK에코플랜트가 美블룸에너지(Bloom Energy)와의 협업을 통해 SOEC 실증에 성공하고 상용화를 추진하는 등 해당 분야를 선도하고 있다. 이같이 수전해 방식에 대한 기술조차도 아직 개발단계애 머물고 있어 사실상 수소경제시대가 개막되기 까지는 아직도 멀다고 여기지 않을 수 없다. 2023년 11월, ’비상경제장관회의 겸 수출투자대책회의에서 ‘K-조선 차세대 선도전략 세계 1위 선도한다’는 비전을 발표하고 수소생산전략을 발표하였다. 향후 5년간(~‘28) 약 2,000억원 기술상용화를 위한 투자를 통하여 ‘미래 초격자 기술를 선점하겠다는 3대 탈탄소연료(액화천연가스(LNG), 암모니아, 수소)에 대한 기술 개발과 실증 추진계획을 발표하였다. 특히 조선업계의 기술개발을 적극적으로 지원하여 차세대 조선업을 선도해 나가겠다는 목표를 설정하였다. 이에 따라서 경남에서는 경남테크노파크 주관으로 ’암모니아 혼소 연료추진시스템 선박 규제자유특구‘를 중기부로부터 지정받아 암모니아 연료공급시스템 선박을 개발하고 해상에서 실증을 수행하는 사업을 추진 중이다. 해수부와 산업부 규제 특례를 통해 암모니아 추진 선박의 핵심기자재인 혼소 엔진, 연료공급장치, 캐치시스템, 연료 탱크 등을 개발하고 해상 실증을 통해 성능과 안정성을 검증할 예정이다. 이를 통해 암모니아 선박 및 기자재 시장을 선도하고, 국내 대형 조선소와 친환경 기자재 중소기업들이 무탄소 선박 시장을 선점해 나가도록 지원하겠다는 방침이다. 2024년 6월, 에너지기술연구원의 청정연료연구실 윤형철 박사 연구진이 세계 최고 수준의 저압 암모니아 합성 촉매를 대량으로 생산할 수 있는 양산법을 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 통해 생산한 촉매는 연구진이 설계한 암모니아 생산 공정에 적용돼 기존 하버-보슈 공정에 필요한 압력의 3분의 1 수준에서 99.9%의 고순도 암모니아 생산에 성공했다. 하버-보슈 공정은 화석연료에서 생산한 수소와 공기의 질소를 고온, 고압에서 반응시켜 암모니아를 합성하는 공정으로 공정 과정에서 이산화탄소 방출과 에너지 소모가 크다는 단점을 안고 있다. 이를 극복하기 위해서 연구진은 기존 하버-보슈 공정의 한계를 극복, 암모니아 합성 촉매를 양산하기 위한 제법과 촉매 성형법 개발에 성공했다. 여기에 그치지 않고 일일 1kg의 암모니아를 생산할 수 있는 실험실 규모 공정을 구축해 50bar의 저압에서도 99.9%의 순도를 갖는 고순도 암모니아 생산에 성공했다.연구진은 공정의 유기적 설계를 통해 50bar의 압력과 400℃ 이하의 저온에서도 암모니아를 생산해냈다고 발표하였다. 이는 암모니아생산 운영에 소요되는 비용을 15% 이상 절감할 수 있을 것으로 기대되며 기존 공정보다 낮아진 압력은 제작비용을 낮춰 생산비용 크게 줄일 수 있다고 밝혔다. 한편 수소를 저장, 운송하기 위해서 액화과정을 거쳐야 하는데 수소는 영하 253도까지 낮춰야 한다. 이에 반해 암모니아는 액화전환 온도는 33도 이고 저장량도 수소의 1.5배나 되어 저장, 운송비용이 크게 저렴하게 이뤄져 세계 각국들은 수소보다도 암모니아를 선호하고 있다. 그리고 암모니아에서 수소를 생산하는데 질소와 수소로만 분리하게 되므로 수소를 만드는 과정에서 환경오염 문제는 발생하지 않는다. 그렇지만 암모니아는 비료의 원료이면서 자체적으로 독성 물질이라서 저장과 운송에 주의를 기울일 필요가 있다. 여하튼 당진시가 탄소중립사업에서의 핵심과제는 수소 생산체제를 구축하는 일이다. LNG생산기지를 기반으로 블루수소 생산, 암모니아 수소 생산, 해조류나 각종 쓰레기를 활용한 바이오가스를 바탕으로 하는 수소 생산 등 당진 지역에 알맞는 수소생산체제를 찾아내서 국가정책사업으로 지정해야 수소경제 허브도시로 갈 수 있다는 사실을 명심해야 할 것이다. 유엔은 “지구적으로 생각하고 지역적으로 행동하라”는 환경문제를 해결하는 지표를 제시하고 있다. 따라서 당진이라는 지역적 특성을 최대한 살려 탄소중립을 성공적으로 완성시켜 나갈 수 있는 당진형 탄소중립 모델을 완성시켜 중앙정부를 설득시켜 재정자원을 받아내야만 당진시가 수소경제의 허브도시로 발전할 수 있는 기틀이 마련되는 것이다.

• 아직도 미궁에서 헤매는 수소경제로 가는 길

  우리나라는 2021년 2월 5일부터 세계에서 최초로 ‘수소경제 육성 및 수소 안전 관리에 관한 법률’(수소법)을 제정, 시행하고 있다. 이는 수소경제를 활성화시키기 위해서 수소경제 생태계를 선도적으로 추진해 나가겠다는 취지로 입번화한 것이다. 그렇지만 아직 값싼 수소를 대량으로 생산하는 기술이 개발되지 않아 사실상 수소경제 활성화는 아무런 진전을 보지 못하고 있는 실정이다. 현재 수소생산의 75%는 천연가스의 수증기 개질공정(SMR)으로부터 제조하고 있으며 나머지는 석유화학산업이나 철강산업에서 생산과정에 발생하는 부생수소가 대부분을 차지하고 있다. 현재 재생에너지 비중이 절반이나 차지하고 있는 유럽에서는 재생에너지에서 생산되는 전력 중 사용하지 못한 여분의 전력을 활용하여 수전해 방식으로 그린수소를 생산하고 있다. 따라서 천연가스로 수소를 생산하여 활용하는 것은 직접 화석연료를 사용하는 방식보다도 2배 이상의 비용을 부담해야하기 때문에 온실가스 감축에도 도움이 되지 않고 경제적인 부담만 커 이를 활용할 수 없는 실정이다. 천연가스를 개질하여 생산하는 회색수소(grey hydrogen)는 저가의 수소를 대량으로 생산할 수 있지만, 수소 1kg당 약 11kg의 이산화탄소가 배출된다. 이 이산화탄소를 포집 저장 처리하여 생산한 수소를 청색수소(blue hydrogen)라고 부르지만 아직 이산화탄소의 포집 저장활용(CCUS)기술은 역시 개발단계에 있어 사실상 활용할 수 없는 입장이다. 결국 기존 전력망에서 공급받은 전력으로 물을 전기분해하여 생산한 황색수소(yellow hydrogen)를 생산하는 방식뿐이다. 최근 울주군에 원자력 수소단지 조성계획이 국가사업으로 추진되고 있으나 역시 아직 원전 폐기물 처리가 이뤄지지 않고 있으며 300도에서 이뤄지는 경수로 방식이어서 900도 이상 고효율 원전기술이 개발되어야 경제성이 있다는 평가를 받고 있다. 사실상 정부는 ‘2050 탄소중립'의 실현을 위해서 5대 기본방향을 수립하여 ’재생에너지와 연계된 그린수소의 활용 확대, 에너지 효율향상을 위한 수소 연료전지 도입, 철강산업 등에서 수소 적용에 의한 탈탄소화와 폐플라스틱 등 순환 자원으로부터 수소 생산' 등을 계획하고 있다. 그렇지만 수소생산이 뒷받침되지 않는 수소경제 생태계 조성은 사실상 추진력을 가질 수 없는 공허한 프로그램적 계획에 불과한 실정이다. 2023년 수소경제위원회는 수소 1kg당 탄소배출량 4kg 이하를 청정수소 기준으로 의결했다. 국내 액화천연가스(LNG) 개질 연료전지 배출계수는 약 12.47kg으로 탄소포집 장치(CCS) 없는 청정수소로 인증받기 어렵다. 한편 기존 전력을 사용하여 수소를 생산할 경우 2021년 전력의 승인 국가 온실가스 배출·흡수계수의 배출계수는 443gCO2e/kWh이고 EU 청정 전력 기준 65gCO2e/kWh보다 높기때문에 사실상 기존 전력으로 수소생산도 불가능한 입장이다. 그래서 정부는 2030년까지 그린수소 공급량 80만tH2을 계획하고 있으나 이는 태양광 발전으로 수전해 방식으로 생산하는 방식이다. 그런데 태양광 발전이 10차 전기본 태양광(4만6,500MW) 계획과 별도로 3만5,312MW의 추가적인 설비가 요구된다고 추정하고 있으나 사실상 재생에너지 생산체제가 답보상태를 모면하지 못하고 있는 상태에서 다른 방도를 찾을 수 없다. 2022년 1월, 10차 전력수급기본계획에 따르면 정부는 2030년 총발전량의 2.1%에 해당하는 13TWh를 수소·암모니아로 발전을 계획하고 있다. 그리고 2023년 12월에는 ‘청정수소 인증제 운영방안’을 발표하면서 수소·암모니아 혼소용 수소 80만tH2(수소톤)을 공급할 목표를 세웠다. 이밖에도 2030년까지 △수소차 30만 대 보급 △수소충전소 660기 이상 구축 △수소특화단지 지정 △소재·부품·장비 기술투자 확대 등을 계획하고 있으나 실효성 있는 수소경제 활성화를 위해서는 무엇보다도 값싼 수소생산이 먼저 이뤄져야 할 것이다. 미국은 2030년까지 수소 1㎏ 가격을 현재보다 80%가량 낮춰 1달러에 공급하는 것을 계획하고 있으며 일본은 2050년까지 수소 가격을 1㎏당 2달러까지 내려 수소보급의 활성화를 목표로 수립하고 있다. 구체적인 수소생산방식을 도입하여 우리나라 나름대로의 값싼 수소를 대량을 생산할 수 있는 방법을 도입해야 할 것이다. 세계수소 위원회는 “2050년에 이르러 수소가 최종 에너지 소비량의 18%를 차지하고 승용차 4억 대와 상용차 2천만 대가 수소 에너지를 활용할 것으로 전망”하고 있다. 이는 세계 자동차 시장의 약 20%를 차지하는 수치이다. 이에 따라 시장 규모는 2.5조 달러(약 2,940조 원)에 이르게 되고, 일자리 또한 약 3천만 개에 달하는 결과를 낳을 것이라 예측하고 있다. 하지만 값싼 그린수소를 대량으로 생산할 수 있는 기술이 뒷받침되어야 실효성 있는 수소경제 활성화가 추진될 수 있다. 수소경제 활성화를 위해서 우리나라는 코하이젠을 설립하여 2025년까지 버스, 트럭 등 상용차용 수소충전소 35개 이상 구축하고 집단융복합한 수소도시 건설, 미세먼지 없는 저탄소사회를 만들어 나간다는 계획이다. 오는 2040년까지 1000개의 수소전문기업을 육성하고 수소충전소의 수소판매가격 보고제도를 도입하겠다는 것인데 이런 수소경제 추진계획도 값싼 그린 수소를 대량으로 생산할 수 있는 기술개발이 뒷받침되지 않으면 결국 실효성 없는 프로그램적인 계획으로 무산될 위기를 안고 있다고 할 것이다. 국제 에너지기구(IEA)의 분석에 따르면 현재 그레이수소는 1kg당 1.0~2.2$, 블루는 1.5~3.0$, 그린은 3.0~7.2$의 비용이 든다. 다만, IEA 역시 태양광 발전 비용과 수전해 설비 비용이 감소할 것이라 전망했으며, 여기에 탄소세가 본격적으로 적용되기 시작하면, 석탄·석유·천연가스 등 화석연료를 이용해 만드는 그레이·블루수소는 가격이 상승할 수 밖에 없다. 2021년 6월, 미국 정부는 ‘에너지 어스샷 이니셔티브’를 발표하면서, 2030년까지 청정수소 생산비용을 1kg당 1달러 이하로 낮추는 것을 목표로 했다. 이는 그린수소 생산에 대한 수요와 기술 투자를 대폭 확대할 것이라는 계획아래 전망한 것이다. 이를 위해 세계 수전해 장치 시장 규모는 2020년 0.936GW에서 2025년 5GW, 2030년 40GW로 급증할 것으로 예상되고 있다. 해외에서는 2030년까지 세계 수소 생산량 1100만톤(69GW급)중 그린수소는 70%, 블루수소는 30%로 예상하고 있다. 그렇지만 수소생산기술 개발이 뒷받침되어야 한다는 조건이 충족되어야 한다. 그래서 무엇보다도 값싼 수소생산방식이 일반화되어야 수소경제는 진전된 모습으로 우리들을 맞이하게 될 것이다.

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  • 해나루의 아침

  2024-10-07

• 나는 누구인가? 무얼 위해 사는가?

  요즈음 나는 팔순을 바라보고 있는 나이에도 새삼 ‘나는 누구인가? 무얼 위해서 사는가?”란 정체성 문제로 혼란에 빠지고 있다. 마약과의 전쟁을 선포한 정부가 말레이시아 마약조직의 필로폰 밀반입 범행에 연루된 인천공항 세관 직원들의 수사를 외압에 의해서 중단시킨 일을 영등포 경찰서 백해룡 경정이 폭로 하였다. 어찌 국민의 생명과 안전을 보호해야 될 정부가 마약수사를 중단시키는 해괴한 짓을 그냥 덮어버리려는 괴물 정치권을 바라보면서 새삼 “우린 누구인가? 무얼 위해 사는가?”라는 질문을 하지 않을 수 없다. 세상에 모든 사람들은 각기 다른 타고난 본성이 있다는 사실은 숨길 수 없는 진리이다. 부모와 형제지간에서 같은 가족이라는 틀 아래에서 살아왔어도 부모와 형제들도 각기 다른 특성을 갖고 있기 마련이다. 그래서 서로 이해충돌이 일어나고 다툼이 일어날 수 있다. 그렇지만 같은 집안에서 같이 먹고 자란 식구라는 공감대가 있기 때문에 다툼이나 갈등은 어느 정도 완해될 수 있는 여지가 있는 것이다. 상대방을 이해하고 이를 배려하려는 마음도 생겨서 안락한 가정을 이룩하기 위해서 노력하기 마련이다. 우리나라 부모님의 심정은 “나는 평생 농삿일로 고생을 하지만 너만은 대학에 들어가서 이런 부모와는 달리 멋지고 행복한 인생을 보내야 된다”는 희망으로 자식의 뒷바라지를 위해서 어떤 희생을 감수하게 된다. 자식들은 이런 부모님의 은혜에 보답하기 위해서 부모님의 기대에 어긋나는 자식이 되지 않기 위해서 최선을 하기 마련이다. 그렇지만 부모님의 기대란 ’남보다 앞서 권력과 재력를 누리는 욕심‘이다. 그렇지만 한국의 사회를 천민자본주의로 말하듯이 권력과 부란 대물림을 받는 것이어서 농촌출신 자식들에겐 이런 기회가 주어지지 않는다. 그래서 농촌 출신들이 출세하는 길은 사법고시나 행정고시를 합격하는 일이고 그 다음으로 급여가 높은 기업체에 들어가 돈을 많이 버는 일이라는 평범한 진리가 통한다. 지난 25년만에 한강의 기적을 이룩하여 선진국 대열에 편입되었다고 자랑한다. 그렇지만 그 이면을 살펴보면 인플레 소득으로 빈익빈 부익부의 구조를 통하여 형성된 자본이 재벌그룹이라는 미명으로 국가경제를 지배하고 있다. 30대 재벌들이 경제적 부가가치의 98%를 차지하고 있다고 하니 어찌보면 재벌독재체제가 가능한 경제구조를 갖고 있다. 이런 부를 축적시킨 원동력은 부동산이고 부동산을 많이 보유하면 떼돈을 벌수 있다는 게 진리이다. 권력을 장악하게 되면 무엇보다도 금융을 이용할 수 있는 여지가 생겨서 많은 부동산을 보유할 수 있게 되고 이는 엄청난 축재의 수단이 되고 있는 것이다. 경제적 부가 특정인에게 주어지면서 정치권력은 엄청난 경제적 부를 누릴 수 있는 계기를 만들어 주고 대통령에게 모든 권력이 집중되는 현상이 일어나고 있는 부패의 원천이 되고 있다. 결국 권력의 불나비가 되어 한 자리를 차지하는 길이 부와 권력을 누릴 수 있는 기회가 되는 것이 아닐까? 여겨진다. 독일의 사회학자 게오르크 짐멜은 ‘대도시와 정신적 삶’이라는 그의 저서를 통하여 “대도시의 많은 사람들 속에서 사람들은 ‘외로움과 쓸쓸함’을 깊게 느낀다”며 “‘군중 속’에서의 ‘외로움’. 그 원인은 서로의 ‘상호 무관심’과 ‘속내 감추기이다”라고 밝혔다. 권력 지향적인 조직에서 상대방에게 배려할 여지가 없고 오직 상관의 지시 명령에 따를 뿐이다. 그래서 우린 자신의 외로움이 ’상호 무관심과 속내 감추기‘라는 내 자신이 안고 있는 병적인 현상이라는 사실을 깨닫지 못한 채 세상을 살아가고 있는 것이다. 그래 내 자신의 외로움조차도 환경 탓, 주변 사람들의 탓으로 돌리면서 ’상호 무관심과 속내 감추기‘라는 병적 현상을 치유할 여유를 갖지 못한 채 평생 남의 탓만 하면서 살아가는 얼간이 같은 존재로 살아가고 있는 것이 아닌가? 상호 무관심이나 속내 감추기라는 내자신의 병적인 특성도 모른채 남의 탓으로 일관하면서 살아가는 동안 “내가 이 사회에 어떤 존재이고 무얼 위해 사는가?”란 정체성의 회의를 가질 수 있는 여유가 없었던 것이다. 보부아르의 장편소설 “모든 인간은 죽는다”에서 “인간은 홀로 태어나 누구의 도움도 없이 수많은 선택을 하며 자신의 삶을 견인해 나아가야 하는 존재다. 그러나 삶의 끝엔 늘 죽음이 있으므로, 인간은 결코 죽음의 공포에서 벗어날 수 없다. 그러므로 끊임없이 불안한 존재다”라고 인간의 실존의 실체를 말해 주고 있다. 정말 우리들은 탄생, 그리고 내 자신의 삶, 마지막으로 죽음의 길로 가야되는 운명을 갖고 이 세상을 살아가고 있다. 그런데도 나는 내 자신의 정체성에 대한 생각없이 남의 탓이나 하면서 이 사람 말과 저 사람 말에 따라서 허우적거리면서 살고 있는 것이 아닌가? 그런데 팔순을 바라보는 나이에 새삼 “내 자신은 누구인가? 무얼 위해 사는가?”라는 정체성에 대한 회의를 갖고 지금까지 잘못 살아온 인생을 반성하게 된다. 우리들의 인생이라는 것은 3가지 싸움을 하면서 살아갈 수밖에 없는 존재이다. ’자연과의 싸움, 사람과의 싸움, 그리고 내 자신과의 싸움‘에서 살아야 되는 운명을 갖고 이 세상에 태어났다. 어린 시절 자연과의 싸움에서 인내를 배워야 한다는 것이다. 추운 겨울이 지나면 따뜻한 봄이 오고 더운 여름이 지나면 시원한 가을이 오듯이 세상이란 참고 기다리면 결국 자신의 원하는 꿈을 실현시켜 나갈 수 있는 희망을 주는 것이다. 그래서 이런 시절 멋진 꿈을 안고 보다 멋진 세상에서 살아나가겠다는 포부를 가져야 하는 것이다. 이제 성인이 되어서 직장에서 많은사람들과의 싸움을 해야 한다. 경쟁은 이기는 것이 아니라 상대방에게 배려하면서 보다 최선의 내 능력을 발휘하여야만 하는 일이라는 것을 트롯 경연대회에서 우린 알 수 있다. 상대방을 이겨야 하는 적이 아니라 우리는 다 함께 손 잡고 나가야 하는 동반자라는 사실을 인지하고 열심하 자신의 능력을 연마하여 멋진 노래로 대중들에게 감동을 불러일으키는 일이 가수의 본업이라는 사실을 깨닫게 되는 것이다. 상대방을 적으로 간주하고 없애하는 하는 전쟁을 치르면서 살아갈 것이 아니라 상대방을 배려하고 함께 살아갈 수 있는 공감대를 만들어 나가면서 어울려 사는 세상을 만들어나가야 한다. 마지막으로 늙어서 내자신과의 싸움에서 ’빈손으로 왔다가 빈손으로 가야만 하는 인생‘이라는 엄연한 사실을 인정해야 된다는 것이다. 내가 지금까지 어떻게 살아왔고 마지막 남은 인생을 어떻게 보내야 할 것인지를 생각하지 않을 수 없다. 그리고 내 자식들이나 후배들에게 인생은 무얼 위해서 살아가야 되는지 그 가치를 되새기게 만드는 것이 선배로서 마지막 남겨야 될 말 한마디를 생각하지 않을 수 없다. 결국 인생이라는 내가 이 세상에 태어나서 살아온 발자취이다. 내가 인생의 주체이며 모든 책임일 내 자신이 부담해 나가야 될 나만의 선택이다. 그리고 그 발자취가 우리들의 후손들에게 역사적인 사실로 남겨져 교훈이 되고 삶에 보탬이 될 수 있는 길이 될 수 있다는 사실을 뒤늦게 깨닫고 잘못 살아온 인생을 후회하게 되는 것이다.

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  2024-09-30

• 바이오가스 생산설비 지원대책이 마련돼야

  지난 6월 20일. 한덕수 국무총리 주재로 열리는 제41회 국정현안관계장관회의에서 가축분뇨·음식물 등 유기성 폐자원의 친환경적 처리와 탄소중립 달성을 위한 '바이오가스 생산·이용 활성화 전략'에 대한 보고가 있었다. 이 자리에서 환경부 장관은 “바이오가스 시설 확충계획을 통해 2026년까지 바이오가스 생산량을 5억㎥ 이상으로 늘릴 계획이며 이는 국내 도시가스 사용량(250억㎥)의 2% 수준에 해당되며 연간 1,812억원의 LNG 수입대체 효과는 물론 온실가스 감축 효과까지 기대된다”고 밝혔다.. 더 나아가 바이오가스에서 그린 수소를 활용할 경우 시너지효과는 배가 될 것이며 현재 국내에서는 유기성 폐기물을 재활용하여 바이오가스를 생산한 사업자가 도시가스 배관에 혼입을 위해 고질화를 하더라도 바이오가스 공급가격은 도시가스 요금과 동일하거나 그 이하로 추정된다고 바이오가스의 생산전망을 밝게 보았다 비록 정부가 제도적으로 보완하고, 지원할 점이 많지만 우선 바이오가스를 활용하여 그린 수소를 공급할 경우 프리미엄을 부여하여 신재생 에너지 시장에서의 충분히 경쟁력을 갖출 수 있도록 기틀을 마련해 나가야 할 것이다. 세계의 바이오가스 생산에서 원료 비중은 도시하수·산업폐기물 2%, 도시폐기물 11%, 가축분뇨 28%, 농업폐기물 59% 등으로 분석되고 있다. 우리의 실생활에서 악취와 수자원오염 등 환경오염의 큰 원인이 되고 있는 가축분뇨가 중요한 에너지자원이 되고 있다. 국내에서도 1990년대부터 폐기물의 에너지 자원화와 농촌 생활환경 및 소득 개선사업의 하나로 가축분뇨를 활용한 바이오가스 활용사업을 펼쳐왔다. 그러나 유럽 선진국들이 성공사례와는 달리 기술 미흡으로 지속적인 보수유지와 경제성 등의 이유로 그동안 침체기를 벗어나지 못하였다. 그러나 정부는 바이오 가스법을 제정하고 생산목표제를 도입하여 전국적으로 이를 확산시켜 나가겠다는 방침을 굳히고 있어 확실한 기술력을 확보하고 시행착오를 최소화할 수 있는 메뉴엘을 작성하는 반의 준비체제를 갖춰야 할 것이다. 지금까지 바이오가스 생산방식은 생산원료에 따라서 3단계로 구분해 왔다. 1세대는 옥수수, 사탕수수 등 식량 작물을 원료로 생산하는데 이는 세계 식량부족을 부추기는 요인이 된다고 해서 세계적인 비난을 받고 있어 사실상 추진하기 어려운 입장이었다. 그리고 2단계는 바이오매스를 기반으로 하는 바이오가스 생산인데 바이오 매스가 너무나 다양하고 이를 바이오 가스화하는 기술이 미흡하여 사실상 추진력을 갖지 못했다. 그런데 요즈음에는 유기성 폐자원인 축분, 음식쓰레기, 하수 슬러지 등을 활용하는 방식이 경제적이면서 그린 수소생산에도 기여할 수 있다는 평가를 받으면서 세계적으로 확산되고 있는 추세이다. 더욱이 독일을 중심으로 유럽국가들에게 성공사례가 널리 알려지고 있어 태양광발전이나 풍력발전과 같이 널리 확산되고 있다. 끝으로 3세대 바이오가스로 미세조류 등을 대상으로 하고 있는데 이 분야는 아직 기술개발 초기에 해당되고 있어 일반화되지 못하고 있는 실험단계라고 할 것이다 . 요즈음 유기성 폐자원을 활용하는 바이오가스 생산은 공기가 없는 상태에서 미생물을 활용해 유기성 폐기물을 분해한 뒤 바이오가스를 생산하는 공정으로 가장 경제적이라는 평가를 받고 있다. 즉 유기성 폐기물에는 다양한 성분이 있기때문에 유기산으로부터 화학물질 원료를 추출하는 것보다 바이오 가스화로 메탄 등으로 회수하는 것이 더 효율적이라고 한다. 음식물 쓰레기의 경우 전 세계 온실가스 배출량의 8~10%를 차지하고 있다. 이는 매립이나 소각하는 과정에서 메탄가스가 발생하기 때문이다. 그런데 유기성 폐자원을 바이오 가스화 사업을 추진한다면 음식쓰레기에서 발생하는 온실가스 배출량을 감축시킬 수 잇고 메탄가스를 활용하여 재생에너지로 활용할 수 있는 일석이조(一石二鳥)의 효과를 기대할 수 있다. 음식쓰레기를 활용하여 국내 바이오가스를 생산하는 성공적인 사례로 충주 음식물바이오에너지센터를 들 수 있다. 이곳은 2013년부터 연구를 시작해, 2016년 10월부터 시설 운영을 하고 있다. 충주 지역에서 하루에 80톤가량 발생하는 음식폐기물과 축산분뇨를 모아 에너지센터의 거대한 원통 탱크 소화조에서 약 25일에 걸쳐 혐기성 소화를 시킨다. 이 과정을 통해 바이오메탄과 액체, 일부 슬러지가 나온다. 이 에너지센터는 서진 에너지와 현대건설이 공동 개발한 ‘막 결합형 혐기성 소화기술’을 이용하여 기존보다 미생물의 증식을 대폭 활성화시켜 바이오가스 배출량은 20% 늘리고, 잔여물의 화학적 산소요구량(COD)는 90% 이상 낮췄다. 그리고 음식물바이오에너지센터 바로 옆에는 수소융복합충전소가 있어 이를 고등기술연구원에서 주도해 건설했는데, 에너지센터에서 생산한 가스를 개질기를 통해 순도 99.999%의 고순도 수소로 추출해 튜브트 레일러에 공급해 인근 지역으로 출하하고 있다. 바이오가스는 잔여 곡물, 소·닭·돼지 등 가축의 분뇨, 하수슬러지, 도시에서 나오는 음식쓰레기, 더불어 폐목재 등 유기성 폐기물 전부가 원료가 될 수 있다. 이러한 유기성 폐기물은 대개 혐기성 소화조(Anaerobic digestion)에서 소화 과정을 거치면서, 가스화가 일어난다. 현재 세계에서 생산하는 바이오메탄의 90%는 이러한 바이오가스를 개질한 것이다. 별개로 고형 바이오매스 폐기물을 가스화 과정을 통해 메탄을 생산하기도 한다. 목재 바이오매스는 700~800℃의 고온, 고압의 저산소 환경에서 분해되는데 이때 일산화탄소와 메탄, 수소가 생성되고, 다시 여기에서 메탄만을 추출한다. 미국 시장조사기관 마켓앤마켓은 세계 바이오매스 발전 시장이 2022년 784억 달러(약 104조원) 규모에서 연평균 3％ 성장해 2028년 937억 달러(약 124조원) 규모에 이를 것으로 전망했다. 그동안은 신재생에너지의 중요성을 강조하면서 태양광발전과 풍력발전 등에만 집중해 왔다. 이제는 폐자원 가스화에 대한 제도화 등으로 바이오가스 산업 성장의 계기가 마련되어 새로운 재생에너지로 바이오 가스가 등장하게 될 것이다. 우리나라는 2005년 음식물쓰레기 분리배출 제도를 도입하면서 전 세계에서도 음식물 쓰레기 처리 선진국으로 꼽히고 있다. 당시 정부는 전국에 260개의 사료·퇴비 생산 구축해 음식물쓰레기 재활용 체계를 구축했다. 이에 반해 독일은 음식물쓰레기를 사료나 퇴비 대신 바이오가스로 만들어 전력을 생산하는 데 집중하고 있다. 독일 바이오가스협회에 따르면 2020년 기준 독일 내 바이오가스 시설은 9,632개로 연간 전력 생산량이 33.23TWh(테라와트시)에 달한다. 이는 2020년 우리나라 전력 사용량(507.9TWh)의 15%에 달하는 수준이다. 독일은 바이오가스 산업 활성화를 위한 지원 제도를 운용하고 있다. 판매된 전기량만큼 보조금을 지원해주는 ‘kWK Bonus’ 제도와 동식물을 활용한 재생에너지 시설에 보조금을 지원해주는 ‘Nawaro Bonus’ 제도 등이 있다. 이렇게 해서 독일은 바이오가스 생산 시설 1만여 개를 구축했고 덴마크는 도시가스 공급의 25％를 바이오가스로 충당하고 있는 것으로 알려졌다. 바이오 가스 생산목표제 도입의 성공요건은 무엇보다도 관련된 민간부문이 주도적으로 나설 수 있는 여건을 조성해 나가는 일이 선결되어야 과제이다. 해당분야에서의 민간부문이 나서지 않으면 아무리 공공부문에서 애를 쓴다고 해서 성공적으로 재생에너지 사업을 이끌어 나갈 수 없다는 사실을 명심해야 할 것이다.

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  2024-09-23

• 지구적으로 생각한다는 것은?

  유엔은 환경문제를 해결해 나가는 방안으로 “지구적으로 생각하고 지역적으로 행동하라”는 지침을 내놓았다. 결국 지구를 구하려면 지구적으로 생각하고 이것을 지역의 특성에 맞게 대안을 마련하여 실행해 나갈 때 가능하다는 것이다. 그렇다면 지구적으로 생각한다는 것은 환경문제를 해결해 나가는 가장 기본적인 바탕이 되는 일이라고 할 수 있다. 그래서 우린 지구를 구하기 위해서 우선 지구적으로 생각할 수 있는 능력을 키워나가야만 할 것이다. 사실 유엔에서도 지구적으로 생각할 수 있도록 환경교육을 실행해 나가기 위해서 환경교육 교재를 만들려는 노력을 여러번 시도하였으나 결국에는 실패하고 말았다. 환경교육에 기본이 되는 교재를 만드는 것은 결국 지금까지 쌓아올린 과학문명의 기틀을 무너뜨리는 일이기 때문에 선뜻 이를 실현시켜 나가기가 어렵다는 것이다. 2021년 8월, 기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)이 6차 평가보고서를 내놓았다. 여기에서 우린 피할수 없고 돌이킬 수 없는 주요한 기후변화에 대한 지상명령이라고 할 수 있는 메시지를 제시하였다. 즉 1.5도 지구온난화에 대한 특별보고서로 세계인류가 지구온난화를 극복하기 위해서 화석연료 사용을 중단시켜야 된다는 것이다. 하루 한시라도 전기없이 살아갈 수 없는 세계 인류에게 화석연료를 이젠 사용할 수 없다는 것은 더 이상 화석연료에 기반을 자본주의체제를 부인하는 의미를 담고 있다. 기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)이란 세계 각국의 전문가들이 모여 구성된 에서는 지구를 되살려 내기 위해서 무엇을 어떻게 해야 될지 연구를 하고 있는 기관이다. 즉 유엔 산하에 있는 세계 기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP)은 1988년에 IPCC를 설립하고 객관적이고 포괄적인 목표를 갖고 자연적, 경제적, 사회적 영향과 위험을 과학적 기반으로 연구하는 태스크 포스이다. 우리들이 살고 있는 지금은 화석연료에 기반을 둔 자본주의 체제에서 살고 있다. 그런데 화석연료를 사용할 수 없다는 것은 지금까지 가보지 않은 전혀 새로운 길을 가라는 의미이다. 이 길만이 세계 인류가 지속적인 삶을 누릴 수 있는 방안이라고 제시하고 있는 것이다. 따라서 화석연료에 기반을 둔 자본주의 체제에서의 경쟁사회를 무너뜨리고 무탄소 청정에너지에 기반을 둔 공생발전사회로 전환시켜야만 한다는 것이다. 18세기 산업혁명 이후 자동차, 전기 전자, 석유화학제품등 산업체들이 과학문명에 기반을 각종 제품을 만들어 오늘날 우리들은 편리한 생활을 누리고 있다. 그렇지만 이런 화석연료는 너무나 많이 사용하여 고갈되고 있으면서 지구환경을 병들게 만들었다는 것이다. 화석연료에서 배출되는 온실가스와 환경오염물질이 지구환경을 더럽혀 더 이상 ᄉᆞᆯ 수 없는 곳으로 변해가고 있다는 사실이다. 화석연료에서 배출되는 온실가스는 지구의 기온을 상승시켜 기상이변을 일으키고 있으며 이는 폭염, 가뭄, 산불, 폭우, 태풍, 쓰나미, 지진 등 기상재앙을 일으켜 세계 인류의 생명을 위협하고 있다. 그리고 화석연료에서 배출되는 환경오염물질은 지구생태계의 3분의 2나 되는 생물이 멸종되어 더이상 지구환경이 지속성을 유지할 수 없는 임계점에 도달하고 있다는 것이다. 지금 당장 화석연료 사용을 중단하지 않으면 극단적인 기후변화로 지구생태계가 더 이상 살 수 없게 될 것이며 결국 지구생태계는 멸종할 수밖에 없다는 엄중한 사실이 우리들에게 당면해 있다고 한다. 이에 유엔은 2015년 파리협정을 통하여 전 세계 각국들이 의무적으로 탄소중립 의무를 부담하기로 합의하고 2050년까지 탄소를 제로로 만드는 ‘2050 탄소중립’을 실현 시켜 나가야 한다. 지구환경은 야생동물들이 거의 대부분을 차지하고 있었는데 최근에는 인간위주의 인공환경을 만들어 야생동물들이 차지하는 범위는 6%에 불과한 실정이라고 한다. 이미 야생동식물들은 3분의 2나 지구상에 사라지고 있는 실정이고 이들은 모두 먹이사슬로 연결되어 있어 한 종이 멸종되면 다른 종도 연이어 멸종되는 멸종의 도미노 현상이 일어나 거의 대부분 지구생태계가 없어지는 대멸종시대를 연출하게 된다는 것이다. 이런 지구생태계의 멸종을 방지하기 위해서 2022년 6월, 캐나다 몬트리올에서 제15차 생물다양성협약 당사국총회(COP15)가 개최되어 기후변화의 파리협정이라고 할 수 있는 '포스트-2020 글로벌 생물다양성 프레임워크'(Post-2020 GBF)가 채택되었다. 이는 2030년까지 육지·해양에 최소 30% 이상을 생태보존지역으로 지정하고 20% 이상을 생태복원시켜 나갈 것을 결의하였다, 1978년, 영국의 과학자 제임스 러브록은 “지구에서 살아가는 모든 생물체들은 무생물이 상호작용하면서 스스로 진화하고 변화해 나가는 하나의 생명체이자 유기체이다”라는 ‘가이야 이론’을 주장하였다. 즉 지구생태계는 식물들의 광합성 작용을 통하여 각종 먹이를 제공하는 생산자이며 이를 먹이로 살아가는 소비자인 동물로 구분된다. 그리고 청소부로서의 역할을 담당하는 미생물들이 유기체를 무기물질로 전환시켜 생산자인 식물과 동물들을 먹이사슬로 연결시켜 나가고 있는 자연순환체제를 구축해 있다. 식물들은 탄소를 흡수하고 산소를 내뱁는 호흡을 하고 동물들은 산소를 흡수하고 탄소를 내뱁는 호흡을 통하여 상호 의존관계를 유지해 나가고 있다. 이런 지구생태계는 약육강식(弱肉强食)이라는 경쟁관계로 이해하고 있으나 사실상 서로 의존하고 협력하면 나눔을 일상화하는 생존전략을 통하여 살아가고 있다는 것이다. 세계인류는 지금까지 화석연료를 기반으로 하는 자본주의 체제에서 생활하고 있다. 화석연료를 사용하여 전기를 생산하고 석유를 기반으로 각종 일용품를 생산하고 자가용까지 운행하는 편의 위주의 생활을 하고 있다. 그리고 자본주의체제에서는 시장경쟁체제를 기반으로 기업들이 경쟁적으로 제품을 생산하여 값싸고 좋은 제품을 만든 기업들에게 영업수익을 제공해 주고 있다. 이는 다른 한편으로 ‘대량생산 - 대량 소비 - 대량 폐기’라는 과소비를 누리면서 많은 쓰레기를 쌓아게 되었다. 이에 따라서 지구환경은 오염되고 쓰레기 더미가 쌓여 지구는 더 이상 살 수 없는 곳으로 변해가고 있다. 2015년 7월 21일, 프란치스코 교황은 ‘찬미받으소서’라는 회칙을 발표하였다. 여기에서 “세계인류가 예외 없이 더 나은 미래를 만들어나가려면 우리 공동의 집(지구)을 보호해야 한다”고 긴급 호소문을 담고 있다. 환경위기는 세계 인류가 지구생태계를 지배할 수 있는 주인이라는 자만심에서 자초된 일이며 화석연료를 기반으로 지구환경을 마구 짓밟아 세계 인류의 편의만을 도모하고자 과학문명을 발달시킨 결과물이라고 할 수 있다. 그래서 세계 인류는 지금까지 화석연료에 기반을 둔 자본주의 체제에 대한 반성을 전제로 새로운 길을 걷어야 한다. 환경이란 인간에게 영향을 미치고, 인간도 환경에 영향을 미치기 때문에 환경이 파괴되면 그 영향은 다시 인간에게 되돌아온다는 사실을 인식하고 지구환경문제를 기필코 해결해 나가야 한다. 기후변화, 물의 문제, 생물다양성 감소 등 지구가 직면한 문제와 인간 삶의 질 저하와 사회 붕괴, 세계적 불평등 지구환경문제는 인간사회를 붕괴시키고 있다는 사실을 인식하고 자연환경뿐 아니라 인간적, 사회적 차원에 이르기까지 모든 것이 살아있는 유기체처럼 관계를 맺는 통합생태론적인 관점에서 세계적 위기를 극복해 나가야 한다는 것이다. 우리에게 지구적으로 생각하라는 것은 지나치게 인간 위주의 편의주의에 사로잡혀 있던 지난 날을 반성하고 유기적인 관계를 맺고 있는 지구생태계를 제대로 이해하고 지구생태계가 지속적으로 영위할 수 있는 항상성을 회복시켜 나가는 일이다. 따라서 인간의 편의위주의 사고로부터 벗어나서 지구생태계를 보존하고 복원시켜 나가야 지구를 되살려 나갈 수 있는 것이다.

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  2024-09-09

• 세계 암모니아 연료전지 시스템을 선도해 나가는 아모지

  아모지(Amogy)란 암모니아 연료전지시스템 구축한 기업으로 2020년 11월에 미국 뉴욕 브루클린에 설립되었다. 한국인 MIT 동창 4명이 사우디아라비아의 아람코벤처스, 미국 아마존 기후서약기금, 한국의 SK와 고려아연, 싱가포르 국부펀드 테마섹, 일본 미쓰비시 상사, 미쓰비시 중공업 및 마루노우치 기후테크 성장펀드 등 6개국에서 2억2천만 달러(2900억여 원)의 투자를 받아 출발하였다. 본래 아모지란 ‘암모니아(ammonia)’와 ‘에너지(energy)를 합친 이름이다. 주로 비료로 쓰이는 암모니아를 연료로 사용하여 전력을 생산한다는 목표로 설립된 회사이다. 아모지의 연료전지 시스템은 암모니아 탱크, 암모니아에서 수소를 걸러내는 ‘개질기’, 미반응 암모니아를 빨아내는 흡착기, 연료전지로 일체화 되어 있는 시스템을 구축하고 있는 최첨단 스타업 회사이다. 아모지는 자동차나 선박 주유구에 기름을 붓듯, 탱크에 암모니아를 부으면 개질기에서 수소와 질소를 분리하고 연료전지는 수소로 전기를 생산하도록 시스템화 되어 있다. 기존의 암모니아 엔진에선 암모니아가 연소과정 중 공기 속의 산소(O2)와 반응해 질소산화물(NOx)을 발생시키게 된다. 그런데 이런 질소산화물은 대기에선 초미세먼지, 강물에선 녹조현상을 일으키는 유해물질이다. 그러나 아모지의 암모니아 기반 수소 연료전지에선 암모니아를‘태우지 않기 때문에 질소산화물이 발생하지 않는다. 즉 크래킹(Cracking)이란 열과 촉매제를 활용한 기술을 활용하고 있기 때문이다. 암모니아(NH3)를 크래킹하게 되면 수소(H2)와 질소(N2)가 발생하는데 질소를 공기 중으로 그대로 배출하게 된다. 이는 공기의 80%를 차지하는 질소와 동일한 것이어서 아무런 유해물질이 되지 않는다. 사실 크래킹 기술은 지금까지 공장 크기의 대형 설비이어서 운송수단에서는 쓸 수 없었다. 그런데 아모지는 세계 최초로 소형화, 모듈화에 성공해 암모니아 기반 수소 연료전지 시스템을 만들었다. 특히 루테늄(Ru) 기반의 자체 개발 촉매를 사용해서 기존 크래킹 설비를 100분의 1로 소형화하는 데에 성공하였다. 이런 아모지 파워팩이 2021년엔 5㎾(킬로와트)급 드론, 2022년엔 100㎾급 트랙터, 2023년 1월엔 300kW급 대형트럭으로 진화발전에 성공하면서 암모니아를 수송연료로 사용할 수 있는 기틀을 마련한 셈이다. 파워팩(Powerpack)이란 엔진과 클러치, 변속기, 감속기 등과 같은 동력장치를 뜻한다. 한 번 충전시 500마일(800㎞)을 달릴 수 있게 설계된 아모지 트럭의 경우, 액체 암모니아를 연료로 사용하기에 7분만에 완충이 가능하다. 이는 기존 전기트럭이 30분 동안 80%를 충전하는 데에 비해 충전속도가 빠르다. 한편 암모니아 기반 수소연료전지가 완벽하게 탈탄소를 이루려면 청정암모니아 공급이 필수다. 그런데 현재 대부분은 LNG가스에서 생산되는 그레이 수소를 바탕으로 대기중에 질소와 화합하여 그레이 암모니아를 생산한다. 만약 재생에너지로 만든 그린수소 기반으로 생산된다면 그린암모니아, 그리고 생산과정에서 탄소를 포집한다면 블루수소 기반의 블루암모니아가 된다. 이런 수소를 기반으로 암모니아를 생산한다면 아모지 파워팩은 100% 탄소중립에 기여할 수 있는 것이다. 단기적으로 아모지는 빠른시일 내 상품화를 마쳐 2024~2025년부터는 2~3메가급 전기를 발생시킬 수 있는 파워팩을 선박에 싣고 운항하는 것을 목표로 잡고 있다. 이를 위해 휴스턴에 파워팩 생산공장을 건설하고 있다. 이같이 아모지의 시스템이 ▲해운 ▲중장비 운송 ▲분산에너지 ▲그린수소 밸류체인(가치사슬) 등 운송·에너지 산업 분야 전반에서 탈탄소화를 지원할 수 있다. 가령 해운 및 중장비 운송은 전기화가 어려운 대표적인 분야이고 많은 화물을 싣고 장거리를 이동해야하기 때문에 높은 출력이 필요하여 현재 배터리로는 이 출력을 감당할 수 없다. 그래서 암모니아 수소에 기반을 둔 수소연료전지가 그 역할을 담당해 나가게 될 것이다. 국내에서는 SK이노베이션이 본격적인 암모니아 시장에 투자하면서 차세대 그린 에너지 발굴에 나서고 있다. 지난 2022년 6월, 미국 암모니아 기반 연료전지 시스템 전문기업인 아모지에 3천만 달러(한화 약 380억원)를 투자하고, 기술 협력에 나섰다. 재생에너지 가격이 하락하고 있고, 수전해 기술이 개발되면서 본격적인 그린 수소 생산체제가 경제성을 확보해 가고 있다, 더욱이 앞으로 기술개발이 뒷받침된다면 화석연료에 의한 에너지 생산가격보다도 더 낮은 가격으로 에너지를 사용할 수 있게 될 것이다. 롯데케미칼은 암모니아를 기반으로 하는 본격적인 수소 로드맵을 수립하고 있다. 롯데정밀화학은 동북아시아 1위 암모니아 유통기업으로서 롯데케미칼이 수소사업을 확장하는 데 큰 힘이 될 것으로 보인다. 즉 롯데정밀화학은 연간 암모니아 유통량 90만 톤가량으로 동북아시아에서 29%, 국내에서 66%의 점유율을 보유하고 있으며 국내 최대인 탱크 8기, 규모 9만3천 톤의 암모니아 저장시설을 보유하며 우수한 암모니아 저장 및 유통 인프라를 구축하고 있다. 롯데정밀화학이 구축하고 있는 네트워크를 통해 롯데케미칼은 암모니아 도입에서 경쟁력을 확보할 수 있는 기틀을 구축하고 본격적인 암모니아 수소생산, 유통, 판매 네트워크를 구축해 나갈 계획이다. 2021년 8월부터 롯데케미칼과 함께 세계 최초로 암모니아 광분해 기술의 공동 실증을 하고 있다. 이런 암모니아 열분해 기술의 실증은 하루 2톤가량의 수소를 생산할 수 있는 것으로 세계 최대 규모다. 옛 '삼성정밀화학'이던 롯데케미칼은 2016년 4월1일을 기일로 삼성그룹에서 롯데그룹으로 편입됐다. 인수 뒤부터 2020년 말까지 롯데정밀화학 지분율 31.13%를 유지하던 롯데케미컬은 2021년 말 지분율을 32.22%로 소폭 높였다. 이후 꾸준히 롯데정밀화학 지분을 매입해 지분율을 43.50%까지 확대하며 2022년 9월부터 롯데정밀화학을 연결 자회사로 편입했다. 롯데케미칼은 2030년까지 120만 톤의 수소를 생산하는 것을 중심으로 수소사업에서 2030년 매출 5조 원을 달성하겠다는 목표를 세우고 있다. 이는 국내 수소 시장의 5분의 1 이상에 해당한다. 롯데케미칼에 따르면 2030년 국내 수소 시장 규모는 580만 톤으로 예측된다. 우리나라는 백종범 교수팀이 쇠구슬을 이용한 암모니아 생산기술을 개발하여 효율성을 3배나 올려 크게 경제적 부담을 줄였으며 더욱이 아모지라는 스타트업 기업이 연료전지시스템까지 구축하고 있어 암모니아 수소경제를 실현시켜 나가는데 선도적인 역할을 담당해 나갈 수 있게 되었다.

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  2024-09-02

• 에너지 믹스전략 없이는 탄소중립은 추진될 수 없다.

  지난해 12월, 아랍에미리트 두바이에서 열린 ‘제28차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP28)에서 ’2050 탄소중립‘을 성공적으로 완성 시켜 나가기 위한 국제협약을 결의하였다. 이는 “세계 각국들은 현재 재생에너지 비중을 2030년까지 3배 이상 확대 시키고 에너지 효율성을 2배 이상 향상 시켜 나가자.”는 내용이다. 결국 지구환경을 되살리기 위해서 ’2050 탄소중립’을 성공적으로 추진해 나가야 하고 이는 재생에너지 발전의 확대와 에너지 효율성 제고에 집중적인 노력이 경주되어야 가능하다는 결론이다. 그런데 우리나라의 재생에너지 비중은 지난해 8%이고 2030년까지 이의 3배인 22%를 실현시켜 나가겠다는 기본계획을 수립하고 있다. 그런데 국제재생에너지기구(IRENA)가 발간한 보고서에 의하면 “2030년 전 세계 재생에너지 평균 발전량은 전체 발전량의 68%를 차지하게 될 전망이고 특히 풍력과 태양광은 46%를 차지할 전망이다”고 발표하고 있다. 따라서 세계 각국들은 이런 평균수준인 68%까지 달성해야 한다는 목표를 제시하고 있는 것이다. 이런데도 불구하고 윤석열 정부는 이런 세계적인 추세에 정반대로 2030년 재생에너지 발전 비중 목표를 기존 30.2%에서 21.5%로 줄이고 원전 비중을 8.5% 높여 원전 중심의 탄소중립을 계획하고 있다. 더욱이 석탄화력발전에 대한 정책도 2030년까지 30년 만기에 도달하여 폐기될 28기를 모두 LNG 발전으로 전환, CCUS(탄소 포집 저장 활용)기술을 도입한다는 계획이다. 이를 단계적으로 암모니아수소 혼소 발전으로 전환시켜 나가면서 결국 수소발전의 비중을 높여 수소 발전화를 추진해 나간다는 방침을 고수하고 있다. 그렇지만 이런 전력수급기본계획에 활용할 수 있는 기술은 아직 기술개발단계에 있어 사실상 이를 활용한다는 것은 불확실한 실정이다. 사실 CCUS 기술은 너무나 큰 비용을 부담해야 되고 아직 기술개발단계를 넘어서지 못하고 있으면서 암모니아 수소 혼소 발전은 수소와 암모니아가 너무나 발화력의 차이가 크기 때문에 이를 조정 관리할 수 있는 기술개발이 사실상 어렵다고 전망하고 있다. 이런 실용성이 없는 기술을 바탕으로 수립할 에너지 믹스전략을 2025년 5월까지 완성시켜야 되는 기초지자체에서 어떻게 반영시켜 나가야 될지 걱정이 되지 않을 수 없다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 “탄소중립 기술 중 재생에너지와 에너지 효율화가 가장 크게 탄소중립에 기여하고 있다”며 “원전은 탄소를 배출하지 않는 에너지원임에도 불구하고 기여 정도가 미미하고 건설비와 해체비용이 너무나 부담이 크다.”고 밝히고 있다. 이에 따라서 국제 비영리단체인 클라이밋 그룹 샘 키민스 이사는 “재생에너지는 21세기의 골드러시라고 할 수 있지만 많은 기업, 지자체, 중앙정부까지도 여전히 이를 제대로 이해하지 못하고 기회를 놓치고 있다”며 “값싼 화석연료의 시대는 끝났고, 이젠 세계 각국들은 재생에너지 확대시켜 화석연료를 대체시켜 나가는 탄소 중립에 집중해야 된다.”고 밝히고 있다. 2019년 4월, 그린피스가 인류의 생존을 위협하는 세계 기후변화 위기 극복과 대한민국의 지속 가능한 발전, 그리고 우리 모두의 행복을 위해서 재생에너지 확대 캠페인을 벌리면서 우리나라 재생에너지에 관한 4가지 오해라는 사실을 지적하였다. 사실상 우리나라가 재생에너지 생산에 주력하지 않는 것은 4가지 오해에서 비롯되고 있으며 이는 국민들을 현혹 시키는 가짜 뉴스라는 사실을 밝히고 있다. 오해1. 한국은 땅도 없고 햇빛도 없어서 태양광발전 못 한다? 에너지경제연구원과 한국에너지기술연구원의 연구에 따르면, 재생에너지만으로 우리나라가 일 년간 사용하는전력량(576TWh, 2017년도 기준)을 전부 생산(787TWh)할 수 있다. 그중 태양광 발전으로만 한 해 전력 사용량의 75.4%를 생산할 수 있다. 특히, 건물 옥상, 벽면 등을 활용하는 것만으로도 한 해 전력 사용량의 10.3%를 발전할 수 있다. 풍력발전 등 기타 재생에너지원을 모두 활용하면 한 해 전력 사용량보다 1.36배 많은 전기를 생산할 수 있다. 우선 지자체에서 공유면적을 확보하여 재생에너지 건설용지로 활용해 나가는 노력이 집중되어야 한다. 오해2. 태양광 발전은 비싸다? 2010년 대비 태양광발전의 기술비용이 85%나 저렴해졌고 늦어도 앞으로 10년 후면 전 세계 모든 지역에서 태양광 발전시설 건설 비용이 기존 석탄 발전시설을 운영하는 것보다 더 저렴해질 전망이다. 이미 브라질, 인도, 미국 등 기업 전력구매계약(PPA) 제도가 활성화된 국가에서는 국내 산업용 전기요금의 4분의 1수준밖에 안 되는 가격에 태양광 전기가 거래되고 있다. (REN21, 2019). 오해3. 태양광 발전이 환경을 해친다? 기후변화를 일으키는 화석연료에 비해 태양광발전 시설이 환경과 인체에 끼치는 영향은 미미하다. 즉 태양광 패널을 구성하는 태양전지의 주재료는 실리콘으로, 해변에 가면 밟을 수 있는 모래와 비슷한 성분이다. 따라서 패널 세척은 세제 없이 물로만 씻으면 되며 오염수가 발생 할 걱정이 없다. 또한 다 쓰고 난 태양광 패널은 재사용 하거나 90~95% 이상 재활용이 가능하다. 오해4. 한국은 기술이 없다? 과학기술정책연구원에 따르면, 한국 태양광 발전 기술은 세계 10위권으로 우수한 편이다. 이런 기술 발전에 힘입어 한국 기업인 한화큐셀은 재생에너지 강국 독일에서 태양광 모듈 시장의 11.5%를 점유하는 1위 기업으로 우뚝 올라섰고 미국 주택용 태양광 시장에서도 점유율 13.7%에 달하는 1위 기업이다. 그리고 한국 대표 전자기업 LG전자도 태양광 패널 효율 부문에서 세계 2위를 차지하고 있다. 이제 세계 각국들에겐 RE100, 탄소국경조정제도, ESG 공시 의무화 등으로 저탄소 사회로 가기 위한 각종 국제적인 제도적인 장치가 마련되어 있다. 더욱이 국제에너지기구(IEA)의 보고서에 의하면 2050년까지 전기수요는 지금의 2배로 늘어날 것이라고 한다. 즉 전기가 많이 소요되는 인공지능(AI)시대가 개막되고 에너지 효율성 제고를 위해서 전기화 추세가 이어지기 때문이다. 또한 우리나라 경제는 철강, 자동차, 반도체 등 중화학공업 수출 위주의 경제 기반을 갖고 있다. 그리고 수출입이 국민경제에 차지하는 비중이 80%를 넘어서고 있어 RE100, 탄소국경조정제도, ESG 공시 의무화 등 국제에너지 규제를 이행하지 않으면 해외 수출이 지속적으로 발전할 수 없다. 이런 화석연료에 기반으로 경제구조를 무탄소 청정에너지의 경제구조로 전환 시켜 나가야 하고 국제경쟁력을 유지시켜 나가기 위해서 철강, 자동차, 반도체 등 중화학공업의 산업공정에 대한 구조변혁이 이뤄져야 하는 큰 부담을 안고 있다. 이같이 단순한 전력생산체제의 에너지 전환뿐만 아니라 산업공정에서의 에너지 전환도 뒤따라야 하기에 경제적 부담을 커 이를 완화시켜 나가기 위해서는 빨리 빨리 국제적인 추세에 맞춰 에너지 믹스전을 완성시키고 에너지전환에 대한 노력을 배가시켜 나가야 한다. 중앙정부의 에너지 믹스전략이 실용될 수 없는 기술력에 바탕을 두고 있으면서 우왕좌왕하고 있으니 이를 기반으로 탄소중립 기본계획을 수립해 나가야 될 지방정부는 앞으로 어떻게 탄소중립 사업을 추진해 나가야 될지 황당하지 않을 수 없다. 우리나라는 2030 탄소중립의 목표는 2018년 기준으로 40%를 감축시켜 나가기로 수립되어 있고 이를 달성해 나가기 위해선 에너지 전환이 가장 큰 비중이 차지될 수밖에 없다. 따라서 다른 나라보다도 과감한 에너지 믹스전략을 수립하여 국제적으로 신뢰받을 수 있는 에너지 전환을 과감하게 추진하여 환경선진국 대열에 동참해야 할 것이다. 이 길이 지속적인 발전기틀을 마련하는 방안이며 중앙정부와 지방정부가 다함께 적극적인 에너지 믹스전략을 수립하고 국제적인 추세에 맞춰 과감한 재생에너지 확대정책을 실현시켜 나가야 할 것이다.

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  2024-08-28

• 인공태양을 선도하고 있는 KSTAR

  2023년 2월 23일, 과기부는 18차 국가핵융합위원회를 개최하고 ‘핵융합 실현을 위한 전력생산 실증로 기본개념’을 도입하였다. 이는 ‘인공태양’ 기술인 핵융합 에너지는 탄소중립과 에너지 안보 위협을 동시에 해결할 수 있는 차세대 에너지원임을 밝히고 KSTAR사업에 대한 구체적인 계획을 발표하였다. 즉 국내의 우수한 기술력을 바탕으로, KSTAR 1억도 초고온 플라즈마, 30초 연속운전 달성하였으며 국제핵융합실험로(ITER) 이후의 실증단계에서도 핵융합에너지 개발을 주도할 수 있게 되었다고 밝혔다. 인공태양은 태양에너지의 원천인 핵융합 반응을 지구상에서 구현해 에너지를 얻는 차세대 친환경에너지 기술이다. 그런데 태양의 중력 대신 강한 자기장을 이용, 수소 플라스마를 핵융합로에 가두고 고온·고압 환경에서 지속적인 핵융합반응을 일으켜 에너지를 생산하게 된다. 하지만 고온·고압의 플라스마에서 발생하는 '자기장의 찢어짐' 불안정성은 플라스마 붕괴를 일으키는 가장 큰 요인이다. 이는 ‘핵융합 발전을 위해서 1억도 이상의 초고온 상태가 요구되는데 이는 플라스마 상태에서 형성될 수 있다. 플라스마 상태란 어떤 물질이 강력한 열원으로 가열돼, 기체 상태를 뛰어넘어 전자·중성자·이온 등 입자들로 분리된 상태를 의미한다. 초고온의 플라스마가 생성되면 이를 적절하게 가두고 유지하는 것이 관건인데 지구상에 현존하는 물질 중 1억도 이상의 초고온을 접촉하고도 원형을 유지할 수 있는 물질은 없다. 금속원소 중 열에 가장 강하다는 텅스텐도 6000도를 넘어가면 기체가 돼 증발해버린다. 따라서 자기장이나 충격파처럼 눈에 보이지 않는 힘을 이용해 플라스마를 가두는 방식이 필요하다. 즉 진공 용기 내에서 플라스마를 벽에 닿지 않게 가두면 벽면의 온도는 수천 도에 불과하다. 이렇게 자기장을 이용해 플라스마를 가두더라도 이를 세심하게 제어하고 유지하는 데는 세심한 관리가 요구된다. 즉 고온의 핵융합 플라스마는 안쪽과 바깥쪽 사이의 압력 차이와, 자기장을 생성하는 과정에서 발생시킨 대용량의 전류로 인해 불안정하게 요동치게 된다. 이를 얼마나 세심한 제어로 오랫동안 유지하느냐가 핵융합 발전 상용화의 핵심인 셈이다. 우리나라 한국핵융합에너지연구원(KFE)은 이런 태양에너지를 인간이 스스로 만들어 사용하겠다는 목표를 갖고 1995년부터 인공태양 개발에 착수했다. 이런 인공태양인 ‘KSTAR 을 추진하고 있으며 그 동안 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발된 KSTAR가 2008년에 최초로 플라즈마 상태 도달에 성공했음이 공개되었다. 2016년에는 세계 최초로 고성능 플라즈마(H-모드) 운전을 1분 이상(70초) 지속하는데 성공했다. 그리고 2018년에는 이온 온도 1억도의 초고온 플라즈마 운전을 최초로 달성하며 본격적으로 핵융합 상용화 핵심기술 분야인 초고온 플라즈마 운전 연구에 착수했다. 이후 2020년 20초, 2021년 30초의 1억도 운전 달성으로 세계 기록을 이어왔다. 이를 바탕으로 새로운 초고온 플라즈마 운전 모드인 ‘FIRE 모드’를 발견, 네이처 논문에 게재되면서 핵융합 상용화를 위한 주요 난제 해결에서 상당한 성과를 거둬 왔다. 가장 최근에 진행된 실험은 2023년 12월부터 2024년 2월까지 진행된 것으로, 내부 플라즈마 대면 장치인 텅스텐을 탄소 소재에서 텅스텐 소재로 교체한 후 이뤄진 첫 실험이다. KSTAR는 해당 실험에서 1억도 초고온 플라즈마 운전 시간을 48초로 연장하고, H-모드 운전 시간을 102초까지 끌어올리는데 성공했다. 그리고 이 실험을 통해 KSTAR 장치가 장시간 운전을 위한 안정적인 시스템을 갖췄다는 것이 확인됐다. 특히 장치 특성의 변화에도 불구하고 빠르게 실험에 적응하고 기존의 성과를 경신한 것은 국내 연구진의 플라즈마 제어 및 운전 역량이 세계적 수준으로 성장했음을 보여준 것이라는 평가다. 그리고 2024년 2월 22일, '인공 태양' 핵융합의 최대 난제로 꼽히는 플라스마 붕괴 원인인 자기장 불안정성을 극복할 인공지능(AI) 자율제어 기술이 개발됐다. 즉 한국연구재단은 중앙대학교 서재민 교수와 미국 프린스턴대학교 에그먼 콜먼 교수 공동연구팀이 인공지능을 이용해 핵융합 인공 태양의 불안정성을 피할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 실제 핵융합에너지가 상용화되기 위해선 첫째, 최대 전기출력 500메가와트(MW) 이상 둘째, 지구상 희귀한 삼중수소 유효자급률 1 이상 셋째, 안전성 넷째, 경제성 등을 모두 만족할 수 있는 기술개발이 전제되어야 한다. 무엇보다 실증로 구축에 들어갈 비용과 인력도 만만치 않다. 핵융합 실증로는 최소 10만~20만평 규모로 구축돼야 한다. 또한 방사능을 띈다고 알려진 삼중수소를 직접 다루진 않지만, 토카막 안에서 발생되는 점을 고려해 설립 위치에 따른 지역민 여론도 간과할 순 없다. 과기부는 2035년 국제핵융합실험로(ITER)의 목표 달성 여부에 따라 실증로 구축을 진행할 계획이란다. 이를 위해 지금부터 그 준비를 착실하게 존비하고 있다고 한다. 과거 핵분열에너지의 경우 연쇄반응에 성공한 뒤 14년 후 상용화가 됐음을 감안할 때 2035~38년 사이 ITER로부터 핵융합에너지가 연쇄반응에 성공하면 최소 2050년대엔 상용화 발전소를 운영할 수 있을 것이라고 전망하고 있다. 국제핵융합로(ITER)는 핵융합 에너지 상용화 가능성을 실증하기 위한 거대 인공 태양으로, 우리나라를 비롯한 세계 35개국이 참여하는 인류 역사상 최대 규모의 국제 공동 과학 프로젝트다. KSTAR 개발 시작 당시 한국핵융합에너지연구원은 2026년까지 초고온 플라즈마를 300초 동안 운전하는 것을 최종 목표로 했다. 초고온 플라즈마가 300초 동안 운전되면 핵융합 반응을 지속적으로 유지할 수 있는 기술을 확보했다고 판단하기 때문이다. 2023년 한국핵융합에너지연구원은 KSTAR의 초고온 플라즈마를 48초 동안 유지했다. 곽종구 한국핵융합에너지연구원 초고온 플라즈마연구부 부장은 “초고온 플라즈마 상태가 300초 동안 유지된다면 핵융합 에너지 상용화를 향한 준비를 마쳤다고 볼 수 있다”고 설명했다. 정부는 2035년 이후 ITER의 목표 달성(에너지 증폭률 10배) 여부와 핵심기술 확보, 핵심 부품 국내 조달 등을 고려해 국내 핵융합에너지 실증로 건설 추진 여부를 결정한다고 밝혔다. 핵융합에너지가 실제 전력까지 생산하는 실증로다. 현재 주로 연구되며 가장 실용화에 근접한 방식은 강력한 자기장으로 플라스마를 가두는 토카막(tokamak) 방식이다. 토카막은 초전도자석 등 강력한 전자석를 이용해 자기장을 형성, 플라스마를 진공 용기 내에서 공중에 띄운 상태로 유지하는 핵융합 장치다. 초전도체는 전기저항이 0에 가깝기때문에 큰 전류를 흘려보낼 수 있고 전자석에 이용될 경우 강력한 자기장을 만들 수 있다. 예컨대 국제핵융합실험로(ITER)의 경우 약 10만 개의 초전도 선재로 이루어진 토카막 자기장 코일을 통해 플라스마를 유지한다. 그리고 KSTAR의 초전도자석이 나이오븀틴(Nb3Sn)이라는 신소재 초전도자석으로 만들어진 유일한 핵융합 장치로, 다른 핵융합 장치에 비해 10배의 자기장 정밀도를 가진다. 세계 최대 방위산업 기업 미국 록히드마틴도 우주선과 항공기, 선박 등에 넣을 소형 핵융합 기기를 개발하고 있다. 핵융합은 중수소와 삼중수소가 고온 플라스마 환경에서 헬륨 원자핵으로 바뀔 때 아인슈타인의 상대성 이론에 따라 막대한 에너지가 방출되는 현상을 말한다. 핵융합의 원료인 중수소는 바닷물에서 쉽게 얻을 수 있다. 이론상 1g의 수소로 핵융합 발전을 하면 석유 8t에 달하는 에너지를 얻을 수 있는 것으로 알려졌다. 핵융합 발전은 여러 방식이 있다. 미국 마이크로소프트(MS)와 오픈AI, 록히드마틴 등은 소형 핵융합 기기 개발에 주력한다. 반면 한국은 유럽연합(EU)이 주도하는 초전도 토카막 방식의 거대 설비인 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트에 참여하고 있다. ITER은 200㎿급 전기 출력을 내는 핵융합 발전소를 건설해 2040년까지 운영하는 프로젝트다. 200㎿는 약 20만 가구가 쓸 수 있는 전력량이다. 두산에너빌리티, HD현대중공업 등이 ITER 기자재를 납품하고 있다. 업계에서는 초대형 설비인 ITER보다 미국이 채택한 소형 핵융합 방식이 더 빠르게 상용화될 것으로 보고 있다.

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  2024-08-19

실시간 해나루의 아침 기사

• 아직도 미궁에서 헤매는 수소경제로 가는 길

  우리나라는 2021년 2월 5일부터 세계에서 최초로 ‘수소경제 육성 및 수소 안전 관리에 관한 법률’(수소법)을 제정, 시행하고 있다. 이는 수소경제를 활성화시키기 위해서 수소경제 생태계를 선도적으로 추진해 나가겠다는 취지로 입번화한 것이다. 그렇지만 아직 값싼 수소를 대량으로 생산하는 기술이 개발되지 않아 사실상 수소경제 활성화는 아무런 진전을 보지 못하고 있는 실정이다. 현재 수소생산의 75%는 천연가스의 수증기 개질공정(SMR)으로부터 제조하고 있으며 나머지는 석유화학산업이나 철강산업에서 생산과정에 발생하는 부생수소가 대부분을 차지하고 있다. 현재 재생에너지 비중이 절반이나 차지하고 있는 유럽에서는 재생에너지에서 생산되는 전력 중 사용하지 못한 여분의 전력을 활용하여 수전해 방식으로 그린수소를 생산하고 있다. 따라서 천연가스로 수소를 생산하여 활용하는 것은 직접 화석연료를 사용하는 방식보다도 2배 이상의 비용을 부담해야하기 때문에 온실가스 감축에도 도움이 되지 않고 경제적인 부담만 커 이를 활용할 수 없는 실정이다. 천연가스를 개질하여 생산하는 회색수소(grey hydrogen)는 저가의 수소를 대량으로 생산할 수 있지만, 수소 1kg당 약 11kg의 이산화탄소가 배출된다. 이 이산화탄소를 포집 저장 처리하여 생산한 수소를 청색수소(blue hydrogen)라고 부르지만 아직 이산화탄소의 포집 저장활용(CCUS)기술은 역시 개발단계에 있어 사실상 활용할 수 없는 입장이다. 결국 기존 전력망에서 공급받은 전력으로 물을 전기분해하여 생산한 황색수소(yellow hydrogen)를 생산하는 방식뿐이다. 최근 울주군에 원자력 수소단지 조성계획이 국가사업으로 추진되고 있으나 역시 아직 원전 폐기물 처리가 이뤄지지 않고 있으며 300도에서 이뤄지는 경수로 방식이어서 900도 이상 고효율 원전기술이 개발되어야 경제성이 있다는 평가를 받고 있다. 사실상 정부는 ‘2050 탄소중립'의 실현을 위해서 5대 기본방향을 수립하여 ’재생에너지와 연계된 그린수소의 활용 확대, 에너지 효율향상을 위한 수소 연료전지 도입, 철강산업 등에서 수소 적용에 의한 탈탄소화와 폐플라스틱 등 순환 자원으로부터 수소 생산' 등을 계획하고 있다. 그렇지만 수소생산이 뒷받침되지 않는 수소경제 생태계 조성은 사실상 추진력을 가질 수 없는 공허한 프로그램적 계획에 불과한 실정이다. 2023년 수소경제위원회는 수소 1kg당 탄소배출량 4kg 이하를 청정수소 기준으로 의결했다. 국내 액화천연가스(LNG) 개질 연료전지 배출계수는 약 12.47kg으로 탄소포집 장치(CCS) 없는 청정수소로 인증받기 어렵다. 한편 기존 전력을 사용하여 수소를 생산할 경우 2021년 전력의 승인 국가 온실가스 배출·흡수계수의 배출계수는 443gCO2e/kWh이고 EU 청정 전력 기준 65gCO2e/kWh보다 높기때문에 사실상 기존 전력으로 수소생산도 불가능한 입장이다. 그래서 정부는 2030년까지 그린수소 공급량 80만tH2을 계획하고 있으나 이는 태양광 발전으로 수전해 방식으로 생산하는 방식이다. 그런데 태양광 발전이 10차 전기본 태양광(4만6,500MW) 계획과 별도로 3만5,312MW의 추가적인 설비가 요구된다고 추정하고 있으나 사실상 재생에너지 생산체제가 답보상태를 모면하지 못하고 있는 상태에서 다른 방도를 찾을 수 없다. 2022년 1월, 10차 전력수급기본계획에 따르면 정부는 2030년 총발전량의 2.1%에 해당하는 13TWh를 수소·암모니아로 발전을 계획하고 있다. 그리고 2023년 12월에는 ‘청정수소 인증제 운영방안’을 발표하면서 수소·암모니아 혼소용 수소 80만tH2(수소톤)을 공급할 목표를 세웠다. 이밖에도 2030년까지 △수소차 30만 대 보급 △수소충전소 660기 이상 구축 △수소특화단지 지정 △소재·부품·장비 기술투자 확대 등을 계획하고 있으나 실효성 있는 수소경제 활성화를 위해서는 무엇보다도 값싼 수소생산이 먼저 이뤄져야 할 것이다. 미국은 2030년까지 수소 1㎏ 가격을 현재보다 80%가량 낮춰 1달러에 공급하는 것을 계획하고 있으며 일본은 2050년까지 수소 가격을 1㎏당 2달러까지 내려 수소보급의 활성화를 목표로 수립하고 있다. 구체적인 수소생산방식을 도입하여 우리나라 나름대로의 값싼 수소를 대량을 생산할 수 있는 방법을 도입해야 할 것이다. 세계수소 위원회는 “2050년에 이르러 수소가 최종 에너지 소비량의 18%를 차지하고 승용차 4억 대와 상용차 2천만 대가 수소 에너지를 활용할 것으로 전망”하고 있다. 이는 세계 자동차 시장의 약 20%를 차지하는 수치이다. 이에 따라 시장 규모는 2.5조 달러(약 2,940조 원)에 이르게 되고, 일자리 또한 약 3천만 개에 달하는 결과를 낳을 것이라 예측하고 있다. 하지만 값싼 그린수소를 대량으로 생산할 수 있는 기술이 뒷받침되어야 실효성 있는 수소경제 활성화가 추진될 수 있다. 수소경제 활성화를 위해서 우리나라는 코하이젠을 설립하여 2025년까지 버스, 트럭 등 상용차용 수소충전소 35개 이상 구축하고 집단융복합한 수소도시 건설, 미세먼지 없는 저탄소사회를 만들어 나간다는 계획이다. 오는 2040년까지 1000개의 수소전문기업을 육성하고 수소충전소의 수소판매가격 보고제도를 도입하겠다는 것인데 이런 수소경제 추진계획도 값싼 그린 수소를 대량으로 생산할 수 있는 기술개발이 뒷받침되지 않으면 결국 실효성 없는 프로그램적인 계획으로 무산될 위기를 안고 있다고 할 것이다. 국제 에너지기구(IEA)의 분석에 따르면 현재 그레이수소는 1kg당 1.0~2.2$, 블루는 1.5~3.0$, 그린은 3.0~7.2$의 비용이 든다. 다만, IEA 역시 태양광 발전 비용과 수전해 설비 비용이 감소할 것이라 전망했으며, 여기에 탄소세가 본격적으로 적용되기 시작하면, 석탄·석유·천연가스 등 화석연료를 이용해 만드는 그레이·블루수소는 가격이 상승할 수 밖에 없다. 2021년 6월, 미국 정부는 ‘에너지 어스샷 이니셔티브’를 발표하면서, 2030년까지 청정수소 생산비용을 1kg당 1달러 이하로 낮추는 것을 목표로 했다. 이는 그린수소 생산에 대한 수요와 기술 투자를 대폭 확대할 것이라는 계획아래 전망한 것이다. 이를 위해 세계 수전해 장치 시장 규모는 2020년 0.936GW에서 2025년 5GW, 2030년 40GW로 급증할 것으로 예상되고 있다. 해외에서는 2030년까지 세계 수소 생산량 1100만톤(69GW급)중 그린수소는 70%, 블루수소는 30%로 예상하고 있다. 그렇지만 수소생산기술 개발이 뒷받침되어야 한다는 조건이 충족되어야 한다. 그래서 무엇보다도 값싼 수소생산방식이 일반화되어야 수소경제는 진전된 모습으로 우리들을 맞이하게 될 것이다.

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  2024-10-07

• 나는 누구인가? 무얼 위해 사는가?

  요즈음 나는 팔순을 바라보고 있는 나이에도 새삼 ‘나는 누구인가? 무얼 위해서 사는가?”란 정체성 문제로 혼란에 빠지고 있다. 마약과의 전쟁을 선포한 정부가 말레이시아 마약조직의 필로폰 밀반입 범행에 연루된 인천공항 세관 직원들의 수사를 외압에 의해서 중단시킨 일을 영등포 경찰서 백해룡 경정이 폭로 하였다. 어찌 국민의 생명과 안전을 보호해야 될 정부가 마약수사를 중단시키는 해괴한 짓을 그냥 덮어버리려는 괴물 정치권을 바라보면서 새삼 “우린 누구인가? 무얼 위해 사는가?”라는 질문을 하지 않을 수 없다. 세상에 모든 사람들은 각기 다른 타고난 본성이 있다는 사실은 숨길 수 없는 진리이다. 부모와 형제지간에서 같은 가족이라는 틀 아래에서 살아왔어도 부모와 형제들도 각기 다른 특성을 갖고 있기 마련이다. 그래서 서로 이해충돌이 일어나고 다툼이 일어날 수 있다. 그렇지만 같은 집안에서 같이 먹고 자란 식구라는 공감대가 있기 때문에 다툼이나 갈등은 어느 정도 완해될 수 있는 여지가 있는 것이다. 상대방을 이해하고 이를 배려하려는 마음도 생겨서 안락한 가정을 이룩하기 위해서 노력하기 마련이다. 우리나라 부모님의 심정은 “나는 평생 농삿일로 고생을 하지만 너만은 대학에 들어가서 이런 부모와는 달리 멋지고 행복한 인생을 보내야 된다”는 희망으로 자식의 뒷바라지를 위해서 어떤 희생을 감수하게 된다. 자식들은 이런 부모님의 은혜에 보답하기 위해서 부모님의 기대에 어긋나는 자식이 되지 않기 위해서 최선을 하기 마련이다. 그렇지만 부모님의 기대란 ’남보다 앞서 권력과 재력를 누리는 욕심‘이다. 그렇지만 한국의 사회를 천민자본주의로 말하듯이 권력과 부란 대물림을 받는 것이어서 농촌출신 자식들에겐 이런 기회가 주어지지 않는다. 그래서 농촌 출신들이 출세하는 길은 사법고시나 행정고시를 합격하는 일이고 그 다음으로 급여가 높은 기업체에 들어가 돈을 많이 버는 일이라는 평범한 진리가 통한다. 지난 25년만에 한강의 기적을 이룩하여 선진국 대열에 편입되었다고 자랑한다. 그렇지만 그 이면을 살펴보면 인플레 소득으로 빈익빈 부익부의 구조를 통하여 형성된 자본이 재벌그룹이라는 미명으로 국가경제를 지배하고 있다. 30대 재벌들이 경제적 부가가치의 98%를 차지하고 있다고 하니 어찌보면 재벌독재체제가 가능한 경제구조를 갖고 있다. 이런 부를 축적시킨 원동력은 부동산이고 부동산을 많이 보유하면 떼돈을 벌수 있다는 게 진리이다. 권력을 장악하게 되면 무엇보다도 금융을 이용할 수 있는 여지가 생겨서 많은 부동산을 보유할 수 있게 되고 이는 엄청난 축재의 수단이 되고 있는 것이다. 경제적 부가 특정인에게 주어지면서 정치권력은 엄청난 경제적 부를 누릴 수 있는 계기를 만들어 주고 대통령에게 모든 권력이 집중되는 현상이 일어나고 있는 부패의 원천이 되고 있다. 결국 권력의 불나비가 되어 한 자리를 차지하는 길이 부와 권력을 누릴 수 있는 기회가 되는 것이 아닐까? 여겨진다. 독일의 사회학자 게오르크 짐멜은 ‘대도시와 정신적 삶’이라는 그의 저서를 통하여 “대도시의 많은 사람들 속에서 사람들은 ‘외로움과 쓸쓸함’을 깊게 느낀다”며 “‘군중 속’에서의 ‘외로움’. 그 원인은 서로의 ‘상호 무관심’과 ‘속내 감추기이다”라고 밝혔다. 권력 지향적인 조직에서 상대방에게 배려할 여지가 없고 오직 상관의 지시 명령에 따를 뿐이다. 그래서 우린 자신의 외로움이 ’상호 무관심과 속내 감추기‘라는 내 자신이 안고 있는 병적인 현상이라는 사실을 깨닫지 못한 채 세상을 살아가고 있는 것이다. 그래 내 자신의 외로움조차도 환경 탓, 주변 사람들의 탓으로 돌리면서 ’상호 무관심과 속내 감추기‘라는 병적 현상을 치유할 여유를 갖지 못한 채 평생 남의 탓만 하면서 살아가는 얼간이 같은 존재로 살아가고 있는 것이 아닌가? 상호 무관심이나 속내 감추기라는 내자신의 병적인 특성도 모른채 남의 탓으로 일관하면서 살아가는 동안 “내가 이 사회에 어떤 존재이고 무얼 위해 사는가?”란 정체성의 회의를 가질 수 있는 여유가 없었던 것이다. 보부아르의 장편소설 “모든 인간은 죽는다”에서 “인간은 홀로 태어나 누구의 도움도 없이 수많은 선택을 하며 자신의 삶을 견인해 나아가야 하는 존재다. 그러나 삶의 끝엔 늘 죽음이 있으므로, 인간은 결코 죽음의 공포에서 벗어날 수 없다. 그러므로 끊임없이 불안한 존재다”라고 인간의 실존의 실체를 말해 주고 있다. 정말 우리들은 탄생, 그리고 내 자신의 삶, 마지막으로 죽음의 길로 가야되는 운명을 갖고 이 세상을 살아가고 있다. 그런데도 나는 내 자신의 정체성에 대한 생각없이 남의 탓이나 하면서 이 사람 말과 저 사람 말에 따라서 허우적거리면서 살고 있는 것이 아닌가? 그런데 팔순을 바라보는 나이에 새삼 “내 자신은 누구인가? 무얼 위해 사는가?”라는 정체성에 대한 회의를 갖고 지금까지 잘못 살아온 인생을 반성하게 된다. 우리들의 인생이라는 것은 3가지 싸움을 하면서 살아갈 수밖에 없는 존재이다. ’자연과의 싸움, 사람과의 싸움, 그리고 내 자신과의 싸움‘에서 살아야 되는 운명을 갖고 이 세상에 태어났다. 어린 시절 자연과의 싸움에서 인내를 배워야 한다는 것이다. 추운 겨울이 지나면 따뜻한 봄이 오고 더운 여름이 지나면 시원한 가을이 오듯이 세상이란 참고 기다리면 결국 자신의 원하는 꿈을 실현시켜 나갈 수 있는 희망을 주는 것이다. 그래서 이런 시절 멋진 꿈을 안고 보다 멋진 세상에서 살아나가겠다는 포부를 가져야 하는 것이다. 이제 성인이 되어서 직장에서 많은사람들과의 싸움을 해야 한다. 경쟁은 이기는 것이 아니라 상대방에게 배려하면서 보다 최선의 내 능력을 발휘하여야만 하는 일이라는 것을 트롯 경연대회에서 우린 알 수 있다. 상대방을 이겨야 하는 적이 아니라 우리는 다 함께 손 잡고 나가야 하는 동반자라는 사실을 인지하고 열심하 자신의 능력을 연마하여 멋진 노래로 대중들에게 감동을 불러일으키는 일이 가수의 본업이라는 사실을 깨닫게 되는 것이다. 상대방을 적으로 간주하고 없애하는 하는 전쟁을 치르면서 살아갈 것이 아니라 상대방을 배려하고 함께 살아갈 수 있는 공감대를 만들어 나가면서 어울려 사는 세상을 만들어나가야 한다. 마지막으로 늙어서 내자신과의 싸움에서 ’빈손으로 왔다가 빈손으로 가야만 하는 인생‘이라는 엄연한 사실을 인정해야 된다는 것이다. 내가 지금까지 어떻게 살아왔고 마지막 남은 인생을 어떻게 보내야 할 것인지를 생각하지 않을 수 없다. 그리고 내 자식들이나 후배들에게 인생은 무얼 위해서 살아가야 되는지 그 가치를 되새기게 만드는 것이 선배로서 마지막 남겨야 될 말 한마디를 생각하지 않을 수 없다. 결국 인생이라는 내가 이 세상에 태어나서 살아온 발자취이다. 내가 인생의 주체이며 모든 책임일 내 자신이 부담해 나가야 될 나만의 선택이다. 그리고 그 발자취가 우리들의 후손들에게 역사적인 사실로 남겨져 교훈이 되고 삶에 보탬이 될 수 있는 길이 될 수 있다는 사실을 뒤늦게 깨닫고 잘못 살아온 인생을 후회하게 되는 것이다.

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  2024-09-30

• 바이오가스 생산설비 지원대책이 마련돼야

  지난 6월 20일. 한덕수 국무총리 주재로 열리는 제41회 국정현안관계장관회의에서 가축분뇨·음식물 등 유기성 폐자원의 친환경적 처리와 탄소중립 달성을 위한 '바이오가스 생산·이용 활성화 전략'에 대한 보고가 있었다. 이 자리에서 환경부 장관은 “바이오가스 시설 확충계획을 통해 2026년까지 바이오가스 생산량을 5억㎥ 이상으로 늘릴 계획이며 이는 국내 도시가스 사용량(250억㎥)의 2% 수준에 해당되며 연간 1,812억원의 LNG 수입대체 효과는 물론 온실가스 감축 효과까지 기대된다”고 밝혔다.. 더 나아가 바이오가스에서 그린 수소를 활용할 경우 시너지효과는 배가 될 것이며 현재 국내에서는 유기성 폐기물을 재활용하여 바이오가스를 생산한 사업자가 도시가스 배관에 혼입을 위해 고질화를 하더라도 바이오가스 공급가격은 도시가스 요금과 동일하거나 그 이하로 추정된다고 바이오가스의 생산전망을 밝게 보았다 비록 정부가 제도적으로 보완하고, 지원할 점이 많지만 우선 바이오가스를 활용하여 그린 수소를 공급할 경우 프리미엄을 부여하여 신재생 에너지 시장에서의 충분히 경쟁력을 갖출 수 있도록 기틀을 마련해 나가야 할 것이다. 세계의 바이오가스 생산에서 원료 비중은 도시하수·산업폐기물 2%, 도시폐기물 11%, 가축분뇨 28%, 농업폐기물 59% 등으로 분석되고 있다. 우리의 실생활에서 악취와 수자원오염 등 환경오염의 큰 원인이 되고 있는 가축분뇨가 중요한 에너지자원이 되고 있다. 국내에서도 1990년대부터 폐기물의 에너지 자원화와 농촌 생활환경 및 소득 개선사업의 하나로 가축분뇨를 활용한 바이오가스 활용사업을 펼쳐왔다. 그러나 유럽 선진국들이 성공사례와는 달리 기술 미흡으로 지속적인 보수유지와 경제성 등의 이유로 그동안 침체기를 벗어나지 못하였다. 그러나 정부는 바이오 가스법을 제정하고 생산목표제를 도입하여 전국적으로 이를 확산시켜 나가겠다는 방침을 굳히고 있어 확실한 기술력을 확보하고 시행착오를 최소화할 수 있는 메뉴엘을 작성하는 반의 준비체제를 갖춰야 할 것이다. 지금까지 바이오가스 생산방식은 생산원료에 따라서 3단계로 구분해 왔다. 1세대는 옥수수, 사탕수수 등 식량 작물을 원료로 생산하는데 이는 세계 식량부족을 부추기는 요인이 된다고 해서 세계적인 비난을 받고 있어 사실상 추진하기 어려운 입장이었다. 그리고 2단계는 바이오매스를 기반으로 하는 바이오가스 생산인데 바이오 매스가 너무나 다양하고 이를 바이오 가스화하는 기술이 미흡하여 사실상 추진력을 갖지 못했다. 그런데 요즈음에는 유기성 폐자원인 축분, 음식쓰레기, 하수 슬러지 등을 활용하는 방식이 경제적이면서 그린 수소생산에도 기여할 수 있다는 평가를 받으면서 세계적으로 확산되고 있는 추세이다. 더욱이 독일을 중심으로 유럽국가들에게 성공사례가 널리 알려지고 있어 태양광발전이나 풍력발전과 같이 널리 확산되고 있다. 끝으로 3세대 바이오가스로 미세조류 등을 대상으로 하고 있는데 이 분야는 아직 기술개발 초기에 해당되고 있어 일반화되지 못하고 있는 실험단계라고 할 것이다 . 요즈음 유기성 폐자원을 활용하는 바이오가스 생산은 공기가 없는 상태에서 미생물을 활용해 유기성 폐기물을 분해한 뒤 바이오가스를 생산하는 공정으로 가장 경제적이라는 평가를 받고 있다. 즉 유기성 폐기물에는 다양한 성분이 있기때문에 유기산으로부터 화학물질 원료를 추출하는 것보다 바이오 가스화로 메탄 등으로 회수하는 것이 더 효율적이라고 한다. 음식물 쓰레기의 경우 전 세계 온실가스 배출량의 8~10%를 차지하고 있다. 이는 매립이나 소각하는 과정에서 메탄가스가 발생하기 때문이다. 그런데 유기성 폐자원을 바이오 가스화 사업을 추진한다면 음식쓰레기에서 발생하는 온실가스 배출량을 감축시킬 수 잇고 메탄가스를 활용하여 재생에너지로 활용할 수 있는 일석이조(一石二鳥)의 효과를 기대할 수 있다. 음식쓰레기를 활용하여 국내 바이오가스를 생산하는 성공적인 사례로 충주 음식물바이오에너지센터를 들 수 있다. 이곳은 2013년부터 연구를 시작해, 2016년 10월부터 시설 운영을 하고 있다. 충주 지역에서 하루에 80톤가량 발생하는 음식폐기물과 축산분뇨를 모아 에너지센터의 거대한 원통 탱크 소화조에서 약 25일에 걸쳐 혐기성 소화를 시킨다. 이 과정을 통해 바이오메탄과 액체, 일부 슬러지가 나온다. 이 에너지센터는 서진 에너지와 현대건설이 공동 개발한 ‘막 결합형 혐기성 소화기술’을 이용하여 기존보다 미생물의 증식을 대폭 활성화시켜 바이오가스 배출량은 20% 늘리고, 잔여물의 화학적 산소요구량(COD)는 90% 이상 낮췄다. 그리고 음식물바이오에너지센터 바로 옆에는 수소융복합충전소가 있어 이를 고등기술연구원에서 주도해 건설했는데, 에너지센터에서 생산한 가스를 개질기를 통해 순도 99.999%의 고순도 수소로 추출해 튜브트 레일러에 공급해 인근 지역으로 출하하고 있다. 바이오가스는 잔여 곡물, 소·닭·돼지 등 가축의 분뇨, 하수슬러지, 도시에서 나오는 음식쓰레기, 더불어 폐목재 등 유기성 폐기물 전부가 원료가 될 수 있다. 이러한 유기성 폐기물은 대개 혐기성 소화조(Anaerobic digestion)에서 소화 과정을 거치면서, 가스화가 일어난다. 현재 세계에서 생산하는 바이오메탄의 90%는 이러한 바이오가스를 개질한 것이다. 별개로 고형 바이오매스 폐기물을 가스화 과정을 통해 메탄을 생산하기도 한다. 목재 바이오매스는 700~800℃의 고온, 고압의 저산소 환경에서 분해되는데 이때 일산화탄소와 메탄, 수소가 생성되고, 다시 여기에서 메탄만을 추출한다. 미국 시장조사기관 마켓앤마켓은 세계 바이오매스 발전 시장이 2022년 784억 달러(약 104조원) 규모에서 연평균 3％ 성장해 2028년 937억 달러(약 124조원) 규모에 이를 것으로 전망했다. 그동안은 신재생에너지의 중요성을 강조하면서 태양광발전과 풍력발전 등에만 집중해 왔다. 이제는 폐자원 가스화에 대한 제도화 등으로 바이오가스 산업 성장의 계기가 마련되어 새로운 재생에너지로 바이오 가스가 등장하게 될 것이다. 우리나라는 2005년 음식물쓰레기 분리배출 제도를 도입하면서 전 세계에서도 음식물 쓰레기 처리 선진국으로 꼽히고 있다. 당시 정부는 전국에 260개의 사료·퇴비 생산 구축해 음식물쓰레기 재활용 체계를 구축했다. 이에 반해 독일은 음식물쓰레기를 사료나 퇴비 대신 바이오가스로 만들어 전력을 생산하는 데 집중하고 있다. 독일 바이오가스협회에 따르면 2020년 기준 독일 내 바이오가스 시설은 9,632개로 연간 전력 생산량이 33.23TWh(테라와트시)에 달한다. 이는 2020년 우리나라 전력 사용량(507.9TWh)의 15%에 달하는 수준이다. 독일은 바이오가스 산업 활성화를 위한 지원 제도를 운용하고 있다. 판매된 전기량만큼 보조금을 지원해주는 ‘kWK Bonus’ 제도와 동식물을 활용한 재생에너지 시설에 보조금을 지원해주는 ‘Nawaro Bonus’ 제도 등이 있다. 이렇게 해서 독일은 바이오가스 생산 시설 1만여 개를 구축했고 덴마크는 도시가스 공급의 25％를 바이오가스로 충당하고 있는 것으로 알려졌다. 바이오 가스 생산목표제 도입의 성공요건은 무엇보다도 관련된 민간부문이 주도적으로 나설 수 있는 여건을 조성해 나가는 일이 선결되어야 과제이다. 해당분야에서의 민간부문이 나서지 않으면 아무리 공공부문에서 애를 쓴다고 해서 성공적으로 재생에너지 사업을 이끌어 나갈 수 없다는 사실을 명심해야 할 것이다.

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  2024-09-23

• 지구적으로 생각한다는 것은?

  유엔은 환경문제를 해결해 나가는 방안으로 “지구적으로 생각하고 지역적으로 행동하라”는 지침을 내놓았다. 결국 지구를 구하려면 지구적으로 생각하고 이것을 지역의 특성에 맞게 대안을 마련하여 실행해 나갈 때 가능하다는 것이다. 그렇다면 지구적으로 생각한다는 것은 환경문제를 해결해 나가는 가장 기본적인 바탕이 되는 일이라고 할 수 있다. 그래서 우린 지구를 구하기 위해서 우선 지구적으로 생각할 수 있는 능력을 키워나가야만 할 것이다. 사실 유엔에서도 지구적으로 생각할 수 있도록 환경교육을 실행해 나가기 위해서 환경교육 교재를 만들려는 노력을 여러번 시도하였으나 결국에는 실패하고 말았다. 환경교육에 기본이 되는 교재를 만드는 것은 결국 지금까지 쌓아올린 과학문명의 기틀을 무너뜨리는 일이기 때문에 선뜻 이를 실현시켜 나가기가 어렵다는 것이다. 2021년 8월, 기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)이 6차 평가보고서를 내놓았다. 여기에서 우린 피할수 없고 돌이킬 수 없는 주요한 기후변화에 대한 지상명령이라고 할 수 있는 메시지를 제시하였다. 즉 1.5도 지구온난화에 대한 특별보고서로 세계인류가 지구온난화를 극복하기 위해서 화석연료 사용을 중단시켜야 된다는 것이다. 하루 한시라도 전기없이 살아갈 수 없는 세계 인류에게 화석연료를 이젠 사용할 수 없다는 것은 더 이상 화석연료에 기반을 자본주의체제를 부인하는 의미를 담고 있다. 기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)이란 세계 각국의 전문가들이 모여 구성된 에서는 지구를 되살려 내기 위해서 무엇을 어떻게 해야 될지 연구를 하고 있는 기관이다. 즉 유엔 산하에 있는 세계 기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP)은 1988년에 IPCC를 설립하고 객관적이고 포괄적인 목표를 갖고 자연적, 경제적, 사회적 영향과 위험을 과학적 기반으로 연구하는 태스크 포스이다. 우리들이 살고 있는 지금은 화석연료에 기반을 둔 자본주의 체제에서 살고 있다. 그런데 화석연료를 사용할 수 없다는 것은 지금까지 가보지 않은 전혀 새로운 길을 가라는 의미이다. 이 길만이 세계 인류가 지속적인 삶을 누릴 수 있는 방안이라고 제시하고 있는 것이다. 따라서 화석연료에 기반을 둔 자본주의 체제에서의 경쟁사회를 무너뜨리고 무탄소 청정에너지에 기반을 둔 공생발전사회로 전환시켜야만 한다는 것이다. 18세기 산업혁명 이후 자동차, 전기 전자, 석유화학제품등 산업체들이 과학문명에 기반을 각종 제품을 만들어 오늘날 우리들은 편리한 생활을 누리고 있다. 그렇지만 이런 화석연료는 너무나 많이 사용하여 고갈되고 있으면서 지구환경을 병들게 만들었다는 것이다. 화석연료에서 배출되는 온실가스와 환경오염물질이 지구환경을 더럽혀 더 이상 ᄉᆞᆯ 수 없는 곳으로 변해가고 있다는 사실이다. 화석연료에서 배출되는 온실가스는 지구의 기온을 상승시켜 기상이변을 일으키고 있으며 이는 폭염, 가뭄, 산불, 폭우, 태풍, 쓰나미, 지진 등 기상재앙을 일으켜 세계 인류의 생명을 위협하고 있다. 그리고 화석연료에서 배출되는 환경오염물질은 지구생태계의 3분의 2나 되는 생물이 멸종되어 더이상 지구환경이 지속성을 유지할 수 없는 임계점에 도달하고 있다는 것이다. 지금 당장 화석연료 사용을 중단하지 않으면 극단적인 기후변화로 지구생태계가 더 이상 살 수 없게 될 것이며 결국 지구생태계는 멸종할 수밖에 없다는 엄중한 사실이 우리들에게 당면해 있다고 한다. 이에 유엔은 2015년 파리협정을 통하여 전 세계 각국들이 의무적으로 탄소중립 의무를 부담하기로 합의하고 2050년까지 탄소를 제로로 만드는 ‘2050 탄소중립’을 실현 시켜 나가야 한다. 지구환경은 야생동물들이 거의 대부분을 차지하고 있었는데 최근에는 인간위주의 인공환경을 만들어 야생동물들이 차지하는 범위는 6%에 불과한 실정이라고 한다. 이미 야생동식물들은 3분의 2나 지구상에 사라지고 있는 실정이고 이들은 모두 먹이사슬로 연결되어 있어 한 종이 멸종되면 다른 종도 연이어 멸종되는 멸종의 도미노 현상이 일어나 거의 대부분 지구생태계가 없어지는 대멸종시대를 연출하게 된다는 것이다. 이런 지구생태계의 멸종을 방지하기 위해서 2022년 6월, 캐나다 몬트리올에서 제15차 생물다양성협약 당사국총회(COP15)가 개최되어 기후변화의 파리협정이라고 할 수 있는 '포스트-2020 글로벌 생물다양성 프레임워크'(Post-2020 GBF)가 채택되었다. 이는 2030년까지 육지·해양에 최소 30% 이상을 생태보존지역으로 지정하고 20% 이상을 생태복원시켜 나갈 것을 결의하였다, 1978년, 영국의 과학자 제임스 러브록은 “지구에서 살아가는 모든 생물체들은 무생물이 상호작용하면서 스스로 진화하고 변화해 나가는 하나의 생명체이자 유기체이다”라는 ‘가이야 이론’을 주장하였다. 즉 지구생태계는 식물들의 광합성 작용을 통하여 각종 먹이를 제공하는 생산자이며 이를 먹이로 살아가는 소비자인 동물로 구분된다. 그리고 청소부로서의 역할을 담당하는 미생물들이 유기체를 무기물질로 전환시켜 생산자인 식물과 동물들을 먹이사슬로 연결시켜 나가고 있는 자연순환체제를 구축해 있다. 식물들은 탄소를 흡수하고 산소를 내뱁는 호흡을 하고 동물들은 산소를 흡수하고 탄소를 내뱁는 호흡을 통하여 상호 의존관계를 유지해 나가고 있다. 이런 지구생태계는 약육강식(弱肉强食)이라는 경쟁관계로 이해하고 있으나 사실상 서로 의존하고 협력하면 나눔을 일상화하는 생존전략을 통하여 살아가고 있다는 것이다. 세계인류는 지금까지 화석연료를 기반으로 하는 자본주의 체제에서 생활하고 있다. 화석연료를 사용하여 전기를 생산하고 석유를 기반으로 각종 일용품를 생산하고 자가용까지 운행하는 편의 위주의 생활을 하고 있다. 그리고 자본주의체제에서는 시장경쟁체제를 기반으로 기업들이 경쟁적으로 제품을 생산하여 값싸고 좋은 제품을 만든 기업들에게 영업수익을 제공해 주고 있다. 이는 다른 한편으로 ‘대량생산 - 대량 소비 - 대량 폐기’라는 과소비를 누리면서 많은 쓰레기를 쌓아게 되었다. 이에 따라서 지구환경은 오염되고 쓰레기 더미가 쌓여 지구는 더 이상 살 수 없는 곳으로 변해가고 있다. 2015년 7월 21일, 프란치스코 교황은 ‘찬미받으소서’라는 회칙을 발표하였다. 여기에서 “세계인류가 예외 없이 더 나은 미래를 만들어나가려면 우리 공동의 집(지구)을 보호해야 한다”고 긴급 호소문을 담고 있다. 환경위기는 세계 인류가 지구생태계를 지배할 수 있는 주인이라는 자만심에서 자초된 일이며 화석연료를 기반으로 지구환경을 마구 짓밟아 세계 인류의 편의만을 도모하고자 과학문명을 발달시킨 결과물이라고 할 수 있다. 그래서 세계 인류는 지금까지 화석연료에 기반을 둔 자본주의 체제에 대한 반성을 전제로 새로운 길을 걷어야 한다. 환경이란 인간에게 영향을 미치고, 인간도 환경에 영향을 미치기 때문에 환경이 파괴되면 그 영향은 다시 인간에게 되돌아온다는 사실을 인식하고 지구환경문제를 기필코 해결해 나가야 한다. 기후변화, 물의 문제, 생물다양성 감소 등 지구가 직면한 문제와 인간 삶의 질 저하와 사회 붕괴, 세계적 불평등 지구환경문제는 인간사회를 붕괴시키고 있다는 사실을 인식하고 자연환경뿐 아니라 인간적, 사회적 차원에 이르기까지 모든 것이 살아있는 유기체처럼 관계를 맺는 통합생태론적인 관점에서 세계적 위기를 극복해 나가야 한다는 것이다. 우리에게 지구적으로 생각하라는 것은 지나치게 인간 위주의 편의주의에 사로잡혀 있던 지난 날을 반성하고 유기적인 관계를 맺고 있는 지구생태계를 제대로 이해하고 지구생태계가 지속적으로 영위할 수 있는 항상성을 회복시켜 나가는 일이다. 따라서 인간의 편의위주의 사고로부터 벗어나서 지구생태계를 보존하고 복원시켜 나가야 지구를 되살려 나갈 수 있는 것이다.

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  2024-09-09

• 세계 암모니아 연료전지 시스템을 선도해 나가는 아모지

  아모지(Amogy)란 암모니아 연료전지시스템 구축한 기업으로 2020년 11월에 미국 뉴욕 브루클린에 설립되었다. 한국인 MIT 동창 4명이 사우디아라비아의 아람코벤처스, 미국 아마존 기후서약기금, 한국의 SK와 고려아연, 싱가포르 국부펀드 테마섹, 일본 미쓰비시 상사, 미쓰비시 중공업 및 마루노우치 기후테크 성장펀드 등 6개국에서 2억2천만 달러(2900억여 원)의 투자를 받아 출발하였다. 본래 아모지란 ‘암모니아(ammonia)’와 ‘에너지(energy)를 합친 이름이다. 주로 비료로 쓰이는 암모니아를 연료로 사용하여 전력을 생산한다는 목표로 설립된 회사이다. 아모지의 연료전지 시스템은 암모니아 탱크, 암모니아에서 수소를 걸러내는 ‘개질기’, 미반응 암모니아를 빨아내는 흡착기, 연료전지로 일체화 되어 있는 시스템을 구축하고 있는 최첨단 스타업 회사이다. 아모지는 자동차나 선박 주유구에 기름을 붓듯, 탱크에 암모니아를 부으면 개질기에서 수소와 질소를 분리하고 연료전지는 수소로 전기를 생산하도록 시스템화 되어 있다. 기존의 암모니아 엔진에선 암모니아가 연소과정 중 공기 속의 산소(O2)와 반응해 질소산화물(NOx)을 발생시키게 된다. 그런데 이런 질소산화물은 대기에선 초미세먼지, 강물에선 녹조현상을 일으키는 유해물질이다. 그러나 아모지의 암모니아 기반 수소 연료전지에선 암모니아를‘태우지 않기 때문에 질소산화물이 발생하지 않는다. 즉 크래킹(Cracking)이란 열과 촉매제를 활용한 기술을 활용하고 있기 때문이다. 암모니아(NH3)를 크래킹하게 되면 수소(H2)와 질소(N2)가 발생하는데 질소를 공기 중으로 그대로 배출하게 된다. 이는 공기의 80%를 차지하는 질소와 동일한 것이어서 아무런 유해물질이 되지 않는다. 사실 크래킹 기술은 지금까지 공장 크기의 대형 설비이어서 운송수단에서는 쓸 수 없었다. 그런데 아모지는 세계 최초로 소형화, 모듈화에 성공해 암모니아 기반 수소 연료전지 시스템을 만들었다. 특히 루테늄(Ru) 기반의 자체 개발 촉매를 사용해서 기존 크래킹 설비를 100분의 1로 소형화하는 데에 성공하였다. 이런 아모지 파워팩이 2021년엔 5㎾(킬로와트)급 드론, 2022년엔 100㎾급 트랙터, 2023년 1월엔 300kW급 대형트럭으로 진화발전에 성공하면서 암모니아를 수송연료로 사용할 수 있는 기틀을 마련한 셈이다. 파워팩(Powerpack)이란 엔진과 클러치, 변속기, 감속기 등과 같은 동력장치를 뜻한다. 한 번 충전시 500마일(800㎞)을 달릴 수 있게 설계된 아모지 트럭의 경우, 액체 암모니아를 연료로 사용하기에 7분만에 완충이 가능하다. 이는 기존 전기트럭이 30분 동안 80%를 충전하는 데에 비해 충전속도가 빠르다. 한편 암모니아 기반 수소연료전지가 완벽하게 탈탄소를 이루려면 청정암모니아 공급이 필수다. 그런데 현재 대부분은 LNG가스에서 생산되는 그레이 수소를 바탕으로 대기중에 질소와 화합하여 그레이 암모니아를 생산한다. 만약 재생에너지로 만든 그린수소 기반으로 생산된다면 그린암모니아, 그리고 생산과정에서 탄소를 포집한다면 블루수소 기반의 블루암모니아가 된다. 이런 수소를 기반으로 암모니아를 생산한다면 아모지 파워팩은 100% 탄소중립에 기여할 수 있는 것이다. 단기적으로 아모지는 빠른시일 내 상품화를 마쳐 2024~2025년부터는 2~3메가급 전기를 발생시킬 수 있는 파워팩을 선박에 싣고 운항하는 것을 목표로 잡고 있다. 이를 위해 휴스턴에 파워팩 생산공장을 건설하고 있다. 이같이 아모지의 시스템이 ▲해운 ▲중장비 운송 ▲분산에너지 ▲그린수소 밸류체인(가치사슬) 등 운송·에너지 산업 분야 전반에서 탈탄소화를 지원할 수 있다. 가령 해운 및 중장비 운송은 전기화가 어려운 대표적인 분야이고 많은 화물을 싣고 장거리를 이동해야하기 때문에 높은 출력이 필요하여 현재 배터리로는 이 출력을 감당할 수 없다. 그래서 암모니아 수소에 기반을 둔 수소연료전지가 그 역할을 담당해 나가게 될 것이다. 국내에서는 SK이노베이션이 본격적인 암모니아 시장에 투자하면서 차세대 그린 에너지 발굴에 나서고 있다. 지난 2022년 6월, 미국 암모니아 기반 연료전지 시스템 전문기업인 아모지에 3천만 달러(한화 약 380억원)를 투자하고, 기술 협력에 나섰다. 재생에너지 가격이 하락하고 있고, 수전해 기술이 개발되면서 본격적인 그린 수소 생산체제가 경제성을 확보해 가고 있다, 더욱이 앞으로 기술개발이 뒷받침된다면 화석연료에 의한 에너지 생산가격보다도 더 낮은 가격으로 에너지를 사용할 수 있게 될 것이다. 롯데케미칼은 암모니아를 기반으로 하는 본격적인 수소 로드맵을 수립하고 있다. 롯데정밀화학은 동북아시아 1위 암모니아 유통기업으로서 롯데케미칼이 수소사업을 확장하는 데 큰 힘이 될 것으로 보인다. 즉 롯데정밀화학은 연간 암모니아 유통량 90만 톤가량으로 동북아시아에서 29%, 국내에서 66%의 점유율을 보유하고 있으며 국내 최대인 탱크 8기, 규모 9만3천 톤의 암모니아 저장시설을 보유하며 우수한 암모니아 저장 및 유통 인프라를 구축하고 있다. 롯데정밀화학이 구축하고 있는 네트워크를 통해 롯데케미칼은 암모니아 도입에서 경쟁력을 확보할 수 있는 기틀을 구축하고 본격적인 암모니아 수소생산, 유통, 판매 네트워크를 구축해 나갈 계획이다. 2021년 8월부터 롯데케미칼과 함께 세계 최초로 암모니아 광분해 기술의 공동 실증을 하고 있다. 이런 암모니아 열분해 기술의 실증은 하루 2톤가량의 수소를 생산할 수 있는 것으로 세계 최대 규모다. 옛 '삼성정밀화학'이던 롯데케미칼은 2016년 4월1일을 기일로 삼성그룹에서 롯데그룹으로 편입됐다. 인수 뒤부터 2020년 말까지 롯데정밀화학 지분율 31.13%를 유지하던 롯데케미컬은 2021년 말 지분율을 32.22%로 소폭 높였다. 이후 꾸준히 롯데정밀화학 지분을 매입해 지분율을 43.50%까지 확대하며 2022년 9월부터 롯데정밀화학을 연결 자회사로 편입했다. 롯데케미칼은 2030년까지 120만 톤의 수소를 생산하는 것을 중심으로 수소사업에서 2030년 매출 5조 원을 달성하겠다는 목표를 세우고 있다. 이는 국내 수소 시장의 5분의 1 이상에 해당한다. 롯데케미칼에 따르면 2030년 국내 수소 시장 규모는 580만 톤으로 예측된다. 우리나라는 백종범 교수팀이 쇠구슬을 이용한 암모니아 생산기술을 개발하여 효율성을 3배나 올려 크게 경제적 부담을 줄였으며 더욱이 아모지라는 스타트업 기업이 연료전지시스템까지 구축하고 있어 암모니아 수소경제를 실현시켜 나가는데 선도적인 역할을 담당해 나갈 수 있게 되었다.

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  2024-09-02

• 에너지 믹스전략 없이는 탄소중립은 추진될 수 없다.

  지난해 12월, 아랍에미리트 두바이에서 열린 ‘제28차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP28)에서 ’2050 탄소중립‘을 성공적으로 완성 시켜 나가기 위한 국제협약을 결의하였다. 이는 “세계 각국들은 현재 재생에너지 비중을 2030년까지 3배 이상 확대 시키고 에너지 효율성을 2배 이상 향상 시켜 나가자.”는 내용이다. 결국 지구환경을 되살리기 위해서 ’2050 탄소중립’을 성공적으로 추진해 나가야 하고 이는 재생에너지 발전의 확대와 에너지 효율성 제고에 집중적인 노력이 경주되어야 가능하다는 결론이다. 그런데 우리나라의 재생에너지 비중은 지난해 8%이고 2030년까지 이의 3배인 22%를 실현시켜 나가겠다는 기본계획을 수립하고 있다. 그런데 국제재생에너지기구(IRENA)가 발간한 보고서에 의하면 “2030년 전 세계 재생에너지 평균 발전량은 전체 발전량의 68%를 차지하게 될 전망이고 특히 풍력과 태양광은 46%를 차지할 전망이다”고 발표하고 있다. 따라서 세계 각국들은 이런 평균수준인 68%까지 달성해야 한다는 목표를 제시하고 있는 것이다. 이런데도 불구하고 윤석열 정부는 이런 세계적인 추세에 정반대로 2030년 재생에너지 발전 비중 목표를 기존 30.2%에서 21.5%로 줄이고 원전 비중을 8.5% 높여 원전 중심의 탄소중립을 계획하고 있다. 더욱이 석탄화력발전에 대한 정책도 2030년까지 30년 만기에 도달하여 폐기될 28기를 모두 LNG 발전으로 전환, CCUS(탄소 포집 저장 활용)기술을 도입한다는 계획이다. 이를 단계적으로 암모니아수소 혼소 발전으로 전환시켜 나가면서 결국 수소발전의 비중을 높여 수소 발전화를 추진해 나간다는 방침을 고수하고 있다. 그렇지만 이런 전력수급기본계획에 활용할 수 있는 기술은 아직 기술개발단계에 있어 사실상 이를 활용한다는 것은 불확실한 실정이다. 사실 CCUS 기술은 너무나 큰 비용을 부담해야 되고 아직 기술개발단계를 넘어서지 못하고 있으면서 암모니아 수소 혼소 발전은 수소와 암모니아가 너무나 발화력의 차이가 크기 때문에 이를 조정 관리할 수 있는 기술개발이 사실상 어렵다고 전망하고 있다. 이런 실용성이 없는 기술을 바탕으로 수립할 에너지 믹스전략을 2025년 5월까지 완성시켜야 되는 기초지자체에서 어떻게 반영시켜 나가야 될지 걱정이 되지 않을 수 없다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 “탄소중립 기술 중 재생에너지와 에너지 효율화가 가장 크게 탄소중립에 기여하고 있다”며 “원전은 탄소를 배출하지 않는 에너지원임에도 불구하고 기여 정도가 미미하고 건설비와 해체비용이 너무나 부담이 크다.”고 밝히고 있다. 이에 따라서 국제 비영리단체인 클라이밋 그룹 샘 키민스 이사는 “재생에너지는 21세기의 골드러시라고 할 수 있지만 많은 기업, 지자체, 중앙정부까지도 여전히 이를 제대로 이해하지 못하고 기회를 놓치고 있다”며 “값싼 화석연료의 시대는 끝났고, 이젠 세계 각국들은 재생에너지 확대시켜 화석연료를 대체시켜 나가는 탄소 중립에 집중해야 된다.”고 밝히고 있다. 2019년 4월, 그린피스가 인류의 생존을 위협하는 세계 기후변화 위기 극복과 대한민국의 지속 가능한 발전, 그리고 우리 모두의 행복을 위해서 재생에너지 확대 캠페인을 벌리면서 우리나라 재생에너지에 관한 4가지 오해라는 사실을 지적하였다. 사실상 우리나라가 재생에너지 생산에 주력하지 않는 것은 4가지 오해에서 비롯되고 있으며 이는 국민들을 현혹 시키는 가짜 뉴스라는 사실을 밝히고 있다. 오해1. 한국은 땅도 없고 햇빛도 없어서 태양광발전 못 한다? 에너지경제연구원과 한국에너지기술연구원의 연구에 따르면, 재생에너지만으로 우리나라가 일 년간 사용하는전력량(576TWh, 2017년도 기준)을 전부 생산(787TWh)할 수 있다. 그중 태양광 발전으로만 한 해 전력 사용량의 75.4%를 생산할 수 있다. 특히, 건물 옥상, 벽면 등을 활용하는 것만으로도 한 해 전력 사용량의 10.3%를 발전할 수 있다. 풍력발전 등 기타 재생에너지원을 모두 활용하면 한 해 전력 사용량보다 1.36배 많은 전기를 생산할 수 있다. 우선 지자체에서 공유면적을 확보하여 재생에너지 건설용지로 활용해 나가는 노력이 집중되어야 한다. 오해2. 태양광 발전은 비싸다? 2010년 대비 태양광발전의 기술비용이 85%나 저렴해졌고 늦어도 앞으로 10년 후면 전 세계 모든 지역에서 태양광 발전시설 건설 비용이 기존 석탄 발전시설을 운영하는 것보다 더 저렴해질 전망이다. 이미 브라질, 인도, 미국 등 기업 전력구매계약(PPA) 제도가 활성화된 국가에서는 국내 산업용 전기요금의 4분의 1수준밖에 안 되는 가격에 태양광 전기가 거래되고 있다. (REN21, 2019). 오해3. 태양광 발전이 환경을 해친다? 기후변화를 일으키는 화석연료에 비해 태양광발전 시설이 환경과 인체에 끼치는 영향은 미미하다. 즉 태양광 패널을 구성하는 태양전지의 주재료는 실리콘으로, 해변에 가면 밟을 수 있는 모래와 비슷한 성분이다. 따라서 패널 세척은 세제 없이 물로만 씻으면 되며 오염수가 발생 할 걱정이 없다. 또한 다 쓰고 난 태양광 패널은 재사용 하거나 90~95% 이상 재활용이 가능하다. 오해4. 한국은 기술이 없다? 과학기술정책연구원에 따르면, 한국 태양광 발전 기술은 세계 10위권으로 우수한 편이다. 이런 기술 발전에 힘입어 한국 기업인 한화큐셀은 재생에너지 강국 독일에서 태양광 모듈 시장의 11.5%를 점유하는 1위 기업으로 우뚝 올라섰고 미국 주택용 태양광 시장에서도 점유율 13.7%에 달하는 1위 기업이다. 그리고 한국 대표 전자기업 LG전자도 태양광 패널 효율 부문에서 세계 2위를 차지하고 있다. 이제 세계 각국들에겐 RE100, 탄소국경조정제도, ESG 공시 의무화 등으로 저탄소 사회로 가기 위한 각종 국제적인 제도적인 장치가 마련되어 있다. 더욱이 국제에너지기구(IEA)의 보고서에 의하면 2050년까지 전기수요는 지금의 2배로 늘어날 것이라고 한다. 즉 전기가 많이 소요되는 인공지능(AI)시대가 개막되고 에너지 효율성 제고를 위해서 전기화 추세가 이어지기 때문이다. 또한 우리나라 경제는 철강, 자동차, 반도체 등 중화학공업 수출 위주의 경제 기반을 갖고 있다. 그리고 수출입이 국민경제에 차지하는 비중이 80%를 넘어서고 있어 RE100, 탄소국경조정제도, ESG 공시 의무화 등 국제에너지 규제를 이행하지 않으면 해외 수출이 지속적으로 발전할 수 없다. 이런 화석연료에 기반으로 경제구조를 무탄소 청정에너지의 경제구조로 전환 시켜 나가야 하고 국제경쟁력을 유지시켜 나가기 위해서 철강, 자동차, 반도체 등 중화학공업의 산업공정에 대한 구조변혁이 이뤄져야 하는 큰 부담을 안고 있다. 이같이 단순한 전력생산체제의 에너지 전환뿐만 아니라 산업공정에서의 에너지 전환도 뒤따라야 하기에 경제적 부담을 커 이를 완화시켜 나가기 위해서는 빨리 빨리 국제적인 추세에 맞춰 에너지 믹스전을 완성시키고 에너지전환에 대한 노력을 배가시켜 나가야 한다. 중앙정부의 에너지 믹스전략이 실용될 수 없는 기술력에 바탕을 두고 있으면서 우왕좌왕하고 있으니 이를 기반으로 탄소중립 기본계획을 수립해 나가야 될 지방정부는 앞으로 어떻게 탄소중립 사업을 추진해 나가야 될지 황당하지 않을 수 없다. 우리나라는 2030 탄소중립의 목표는 2018년 기준으로 40%를 감축시켜 나가기로 수립되어 있고 이를 달성해 나가기 위해선 에너지 전환이 가장 큰 비중이 차지될 수밖에 없다. 따라서 다른 나라보다도 과감한 에너지 믹스전략을 수립하여 국제적으로 신뢰받을 수 있는 에너지 전환을 과감하게 추진하여 환경선진국 대열에 동참해야 할 것이다. 이 길이 지속적인 발전기틀을 마련하는 방안이며 중앙정부와 지방정부가 다함께 적극적인 에너지 믹스전략을 수립하고 국제적인 추세에 맞춰 과감한 재생에너지 확대정책을 실현시켜 나가야 할 것이다.

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  2024-08-28

• 인공태양을 선도하고 있는 KSTAR

  2023년 2월 23일, 과기부는 18차 국가핵융합위원회를 개최하고 ‘핵융합 실현을 위한 전력생산 실증로 기본개념’을 도입하였다. 이는 ‘인공태양’ 기술인 핵융합 에너지는 탄소중립과 에너지 안보 위협을 동시에 해결할 수 있는 차세대 에너지원임을 밝히고 KSTAR사업에 대한 구체적인 계획을 발표하였다. 즉 국내의 우수한 기술력을 바탕으로, KSTAR 1억도 초고온 플라즈마, 30초 연속운전 달성하였으며 국제핵융합실험로(ITER) 이후의 실증단계에서도 핵융합에너지 개발을 주도할 수 있게 되었다고 밝혔다. 인공태양은 태양에너지의 원천인 핵융합 반응을 지구상에서 구현해 에너지를 얻는 차세대 친환경에너지 기술이다. 그런데 태양의 중력 대신 강한 자기장을 이용, 수소 플라스마를 핵융합로에 가두고 고온·고압 환경에서 지속적인 핵융합반응을 일으켜 에너지를 생산하게 된다. 하지만 고온·고압의 플라스마에서 발생하는 '자기장의 찢어짐' 불안정성은 플라스마 붕괴를 일으키는 가장 큰 요인이다. 이는 ‘핵융합 발전을 위해서 1억도 이상의 초고온 상태가 요구되는데 이는 플라스마 상태에서 형성될 수 있다. 플라스마 상태란 어떤 물질이 강력한 열원으로 가열돼, 기체 상태를 뛰어넘어 전자·중성자·이온 등 입자들로 분리된 상태를 의미한다. 초고온의 플라스마가 생성되면 이를 적절하게 가두고 유지하는 것이 관건인데 지구상에 현존하는 물질 중 1억도 이상의 초고온을 접촉하고도 원형을 유지할 수 있는 물질은 없다. 금속원소 중 열에 가장 강하다는 텅스텐도 6000도를 넘어가면 기체가 돼 증발해버린다. 따라서 자기장이나 충격파처럼 눈에 보이지 않는 힘을 이용해 플라스마를 가두는 방식이 필요하다. 즉 진공 용기 내에서 플라스마를 벽에 닿지 않게 가두면 벽면의 온도는 수천 도에 불과하다. 이렇게 자기장을 이용해 플라스마를 가두더라도 이를 세심하게 제어하고 유지하는 데는 세심한 관리가 요구된다. 즉 고온의 핵융합 플라스마는 안쪽과 바깥쪽 사이의 압력 차이와, 자기장을 생성하는 과정에서 발생시킨 대용량의 전류로 인해 불안정하게 요동치게 된다. 이를 얼마나 세심한 제어로 오랫동안 유지하느냐가 핵융합 발전 상용화의 핵심인 셈이다. 우리나라 한국핵융합에너지연구원(KFE)은 이런 태양에너지를 인간이 스스로 만들어 사용하겠다는 목표를 갖고 1995년부터 인공태양 개발에 착수했다. 이런 인공태양인 ‘KSTAR 을 추진하고 있으며 그 동안 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발된 KSTAR가 2008년에 최초로 플라즈마 상태 도달에 성공했음이 공개되었다. 2016년에는 세계 최초로 고성능 플라즈마(H-모드) 운전을 1분 이상(70초) 지속하는데 성공했다. 그리고 2018년에는 이온 온도 1억도의 초고온 플라즈마 운전을 최초로 달성하며 본격적으로 핵융합 상용화 핵심기술 분야인 초고온 플라즈마 운전 연구에 착수했다. 이후 2020년 20초, 2021년 30초의 1억도 운전 달성으로 세계 기록을 이어왔다. 이를 바탕으로 새로운 초고온 플라즈마 운전 모드인 ‘FIRE 모드’를 발견, 네이처 논문에 게재되면서 핵융합 상용화를 위한 주요 난제 해결에서 상당한 성과를 거둬 왔다. 가장 최근에 진행된 실험은 2023년 12월부터 2024년 2월까지 진행된 것으로, 내부 플라즈마 대면 장치인 텅스텐을 탄소 소재에서 텅스텐 소재로 교체한 후 이뤄진 첫 실험이다. KSTAR는 해당 실험에서 1억도 초고온 플라즈마 운전 시간을 48초로 연장하고, H-모드 운전 시간을 102초까지 끌어올리는데 성공했다. 그리고 이 실험을 통해 KSTAR 장치가 장시간 운전을 위한 안정적인 시스템을 갖췄다는 것이 확인됐다. 특히 장치 특성의 변화에도 불구하고 빠르게 실험에 적응하고 기존의 성과를 경신한 것은 국내 연구진의 플라즈마 제어 및 운전 역량이 세계적 수준으로 성장했음을 보여준 것이라는 평가다. 그리고 2024년 2월 22일, '인공 태양' 핵융합의 최대 난제로 꼽히는 플라스마 붕괴 원인인 자기장 불안정성을 극복할 인공지능(AI) 자율제어 기술이 개발됐다. 즉 한국연구재단은 중앙대학교 서재민 교수와 미국 프린스턴대학교 에그먼 콜먼 교수 공동연구팀이 인공지능을 이용해 핵융합 인공 태양의 불안정성을 피할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 실제 핵융합에너지가 상용화되기 위해선 첫째, 최대 전기출력 500메가와트(MW) 이상 둘째, 지구상 희귀한 삼중수소 유효자급률 1 이상 셋째, 안전성 넷째, 경제성 등을 모두 만족할 수 있는 기술개발이 전제되어야 한다. 무엇보다 실증로 구축에 들어갈 비용과 인력도 만만치 않다. 핵융합 실증로는 최소 10만~20만평 규모로 구축돼야 한다. 또한 방사능을 띈다고 알려진 삼중수소를 직접 다루진 않지만, 토카막 안에서 발생되는 점을 고려해 설립 위치에 따른 지역민 여론도 간과할 순 없다. 과기부는 2035년 국제핵융합실험로(ITER)의 목표 달성 여부에 따라 실증로 구축을 진행할 계획이란다. 이를 위해 지금부터 그 준비를 착실하게 존비하고 있다고 한다. 과거 핵분열에너지의 경우 연쇄반응에 성공한 뒤 14년 후 상용화가 됐음을 감안할 때 2035~38년 사이 ITER로부터 핵융합에너지가 연쇄반응에 성공하면 최소 2050년대엔 상용화 발전소를 운영할 수 있을 것이라고 전망하고 있다. 국제핵융합로(ITER)는 핵융합 에너지 상용화 가능성을 실증하기 위한 거대 인공 태양으로, 우리나라를 비롯한 세계 35개국이 참여하는 인류 역사상 최대 규모의 국제 공동 과학 프로젝트다. KSTAR 개발 시작 당시 한국핵융합에너지연구원은 2026년까지 초고온 플라즈마를 300초 동안 운전하는 것을 최종 목표로 했다. 초고온 플라즈마가 300초 동안 운전되면 핵융합 반응을 지속적으로 유지할 수 있는 기술을 확보했다고 판단하기 때문이다. 2023년 한국핵융합에너지연구원은 KSTAR의 초고온 플라즈마를 48초 동안 유지했다. 곽종구 한국핵융합에너지연구원 초고온 플라즈마연구부 부장은 “초고온 플라즈마 상태가 300초 동안 유지된다면 핵융합 에너지 상용화를 향한 준비를 마쳤다고 볼 수 있다”고 설명했다. 정부는 2035년 이후 ITER의 목표 달성(에너지 증폭률 10배) 여부와 핵심기술 확보, 핵심 부품 국내 조달 등을 고려해 국내 핵융합에너지 실증로 건설 추진 여부를 결정한다고 밝혔다. 핵융합에너지가 실제 전력까지 생산하는 실증로다. 현재 주로 연구되며 가장 실용화에 근접한 방식은 강력한 자기장으로 플라스마를 가두는 토카막(tokamak) 방식이다. 토카막은 초전도자석 등 강력한 전자석를 이용해 자기장을 형성, 플라스마를 진공 용기 내에서 공중에 띄운 상태로 유지하는 핵융합 장치다. 초전도체는 전기저항이 0에 가깝기때문에 큰 전류를 흘려보낼 수 있고 전자석에 이용될 경우 강력한 자기장을 만들 수 있다. 예컨대 국제핵융합실험로(ITER)의 경우 약 10만 개의 초전도 선재로 이루어진 토카막 자기장 코일을 통해 플라스마를 유지한다. 그리고 KSTAR의 초전도자석이 나이오븀틴(Nb3Sn)이라는 신소재 초전도자석으로 만들어진 유일한 핵융합 장치로, 다른 핵융합 장치에 비해 10배의 자기장 정밀도를 가진다. 세계 최대 방위산업 기업 미국 록히드마틴도 우주선과 항공기, 선박 등에 넣을 소형 핵융합 기기를 개발하고 있다. 핵융합은 중수소와 삼중수소가 고온 플라스마 환경에서 헬륨 원자핵으로 바뀔 때 아인슈타인의 상대성 이론에 따라 막대한 에너지가 방출되는 현상을 말한다. 핵융합의 원료인 중수소는 바닷물에서 쉽게 얻을 수 있다. 이론상 1g의 수소로 핵융합 발전을 하면 석유 8t에 달하는 에너지를 얻을 수 있는 것으로 알려졌다. 핵융합 발전은 여러 방식이 있다. 미국 마이크로소프트(MS)와 오픈AI, 록히드마틴 등은 소형 핵융합 기기 개발에 주력한다. 반면 한국은 유럽연합(EU)이 주도하는 초전도 토카막 방식의 거대 설비인 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트에 참여하고 있다. ITER은 200㎿급 전기 출력을 내는 핵융합 발전소를 건설해 2040년까지 운영하는 프로젝트다. 200㎿는 약 20만 가구가 쓸 수 있는 전력량이다. 두산에너빌리티, HD현대중공업 등이 ITER 기자재를 납품하고 있다. 업계에서는 초대형 설비인 ITER보다 미국이 채택한 소형 핵융합 방식이 더 빠르게 상용화될 것으로 보고 있다.

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  2024-08-19

• 수소경제를 이끌어 나갈 버팀목, 원자력 수소

  우리들은 2021년 여름, 영국의 풍력발전이 바람이 불지 않고 우크라이나 전쟁으로 러시아의 천연가스 공급제한으로 전기료가 무려 7배나 급등했다는 사실을 알게 되었다. 영국은 전체 전력의 25%를 풍력발전에 의지하고 있는데 2021년 바람이 불지 않아 풍력발전의 전력생산이 3분의 1이나 감소하여 전력부족 현상이 가중되었다. 지금까지 태양광 발전이나 풍력발전을 중심의 재생에너지로 전력생산은 물론 재생에너지의 남은 전력으로 수소까지 생산하여 탄소중립을 선도해 나가겠다는 계획은 무산될 위기에 놓여 있어 EU국가들에겐 큰 충격이 아닐 수 없다. 이젠 더 이상 날씨의 영향을 받고 있으면서 간헐적으로 소량 생산되는 재생에너지에 의존해서 탄소중립을 성공적으로 완성시켜 나갈 수 없다는 우려가 거세게 제기되면서 재생에너지 중심의 에너지 믹스전략에 대대적인 수정이 불가피하게 요구되고 있다. 영국은 당초 원자력 발전에 부정적인 의견을 접고 안정적인 에너지 공급을 위해서 화석연료 대체 에너지로서 원전의 안전성을 선택해야 된다는 주장이 제기되면서 당초 계획보다도 4배나 되는 원전 확대 전략을 수립하였다. 가이어 이론을 제시한 영국의 최고 과학자 러브록은 대체 에너지로서 원전만큼 안전한 에너지는 없다는 원전 예찬론자이었다. 이런 사실을 뒤늦게 깨달은 유럽국가들은 원전에 대한 부정적인 인식을 접기 시작하였다. 업계는 1GW급 대형원전 1기가 생산하는 연간 수소생산량이 15만 톤에 달하는 만큼 저렴한 수소를 공급할 수 있다고 밝히고 있다. 그리고 원전으로 생산된 수소의 단가를 1kg당 1.7~2.5달러(2,360~3,450원)로 보고 있으며 원전의 탄소배출량은 생산전력 1kWh당 6.4g CO2eq으로, 태양광(48.2gCO2eq), 풍력(20gCO2eq) 등 보다도 훨씬 청정에너지라고 할 수 있다. 원자력을 이용하여 수소를 생산하는 방식은 크게 3가지로 나뉜다. △경수로 원전으로 생산한 전기로 물을 전기분해해 생산하는 핑크수소(Pink Hydrogen) △원자력 발전 과정에서 발생하는 열로 물을 열화학분해해 생산하는 레드수소(Red Hydrogen) △원자력의 열과 전기로 물을 열화학+전기분해해 생산하는 퍼플수소(Purple Hydrogen)다. 현재 3세대 경수로 방식에 의해서 전기를 생산하는 원전에 의해서 저온 수전해 방식인 알카라인, PEM 등 기술을 활용하여 수소를 생산할 수 있는 핑크수소는 이미 상용화 되었다. 그렇지만 아직 4세대 원전에 대한 기술개발이 이뤄지지 않은 상황에서 레드 수소나 퍼플 수소생산은 기술개발이 뒷받침되어야 가능한 일이다. 포스코경영연구소에서 내놓은 보고서에 의하면 “고온 수전해방식을 이용한 수소의 제조 단가는 저온 수전해 방식보다도 40%나 저렴하다”고 밝히고 있다. 즉 원전 기반의 초고온가스로를 통해 물에 950도의 열을 계속 공급하고 요오드(I)와 황(S) 등 촉매를 투입하는 열화학적 방법을 이용하면 저절로 수소와 산소로의 분해를 이끌어 낼 수 있어 값싼 수소를 대량 생산할 수 있는 체제를 갖추게 된다고 한다. 결국 원자력 수소 생산은 4세대 원전과 고온 수전해 방식에 대한 기술개발이 전제되어야 가능한 일이라고 할 수 있다. 4세대 원전은 초고온가스로는 섭씨 950도까지의 초고온열을 생산할 수 있으므로 수소생산, 전기생산, 산업용 열이용 등 다양한 분야의 열원으로 앞으로 탄소중립을 성공적으로 실현시켜 나가는데 큰 도움이 될 것이다. 특히 초고온 수전해 방식을 활용하면 탄소배출이 없이 값싼 수소를 대량으로 생산할 수 있는 열화학 수소 생산방식을 이용할 수 있다. 열화학 수소생산방법으로 황산분해공정, 요오드화수소분해공정, 분젠 등 세 가지 공정을 이용하여 물을 열화학적으로 분해시켜 수소를 생산하는 방법이다. 우리나라 한국원자력연구원은 2002년부터 ‘수소 생산용 고온가스로 기초 기술 연구’를 수행하였으며, 이를 통하여 원자력수소 생산 기술 현황 조사를 비롯한 기초 연구를 수행하였다. 이를 바탕으로 2004년부터 2년에 걸쳐 한국원자력연구원을 중심으로 한국에너지기술연구원과 한국과학기술연구원이 참여하는 ‘수소 생산용 초고온가스로 예비 개념 설계 및 요소 기술 개발’ 연구를 수행하였다. 원자력수소를 실증에 요구되는 기술을 분류하고 우선 순위에 따른 핵심 기술을 선정하여 ‘원자력수소 핵심 기술 개발’을 수행하였다. 사실상 군사용 원자로를 상업용으로 전환하면서 제1세대, 2세대와 3세대 원전으로 진화발전해 왔다. 그렇지만 경수로 방식인 3세대 원자로는 고온의 핵연료를 식혀주는 냉각재로 물(water)을 사용하기 때문에 방사성 물질이 외부로 누출될 우려가 큰 대형 사고 발생 가능성을 안고 있다. 그렇지만 4세대 원자로는 냉각재로 물 외 다양한 물질을 사용함으로써 높은 안전성과 경제성을 확보할 수 있는 기술력을 확보해 나가고 있다. 특히 4세대 원자로는 대기압 수준으로 운영되므로 방사성 물질 누출에 대한 안전설비를 갖출 수 있고 고속 중성자를 사용함으로써 더 높은 효율을 기대할 수 있게 되었다. 더욱이 핵연료의 재순환까지 가능하여 폐기물 저감 측면에서 강점을 갖고있으면서 대형 원전에서부터 소형모듈형(SMR), 그리고 초소형에 이르는 다양한 설계가 가능한 기술개발이 이뤄지고 있다. 2000년, 미국을 중심으로 원자력 활동이 활발한 주요 9개국(한국, 미국, 프랑스, 일본, 영국, 캐나다 등)이 제4세대 원자로개발 협력을 위한 국제 협력체 GIF(GenⅣ International Forum)를 결성 하였다. GIF는 4세대 원자로를 냉각재의 종류에 따라 총 6개의 노형으로 구된다. 프랑스는 SFR(소듐냉각고속로) 실증에 대한 기술과 노하우를 보유하고 있으며 러시아는 SFR 실험로(BOR-60), 원형로(BN-600), 실증로(BN-800)를 운영 중이고 추가로 새로운 다목적 SFR 실험로(MBIR)를 건설 중이다. 그리고 중국은 2010년 러시아의 기술을 도입하여 SFR 실험로(CEFR)를 완공해서 운영하고 있다. 그리고 우리나라의 4세대 원자로는 가장 기술이 앞선 SFR(소듐냉각고속로)과 VHTR(초고온가스로) 개발에 집중하여 국가계획을 수립하여 추진하고 있다. 미국 에너지청(DOE)은 빌 게이츠가 설립한 테라파워 사의 ‘Natrium’이 선진원자로 실증사업으로 선정되어 매년 엄청난 정부의 지원을 받고 있어 세계 원자력사업에 가장 선도적인 역할을ㅊ담당하고 있다. 울진군의 원자력 수소생산사업은 산업부, 과기부, 한수원이 주관해 울진군 죽변면 신한울 원전 인근에 추진된다. 2021년부터 2030년까지 50만㎡ 면적에 총 사업비 1조9천억원이 투입된다. 이 사업은 2030년까지 100MW급 SOEC 시스템 개발 및 실증을 추진할 계획으로 이를 통해 연간 약 1만7천톤의 수소를 생산할 수 있다. 이는 SK인천석유화학의 세계 최대 규모 수소 액화플랜트 용량의 약 57% 수준이다. 세계 최대 규모의 액화수소플랜트 사업은 지난 5월 7일, SK E&S가 인천에 연간 3만 톤의 액화수소를 생산할 수 플랜트가 완성되었다. 인천 액화수소플랜트는 인근 SK인천석유화학의 공정 내에서 발생하는 기체 상태의 부생수소를 고순도 수소로 정제 후 냉각해 액화수소를 생산하는 시설이다. 주요 설비로는 하루 30톤급 액화설비 3기와 20톤급 저장설비 6기가 있다. 단일 공장 기준으로 세계 최대 규모인 하루 90톤, 연간 약 3만 톤의 액화수소 생산이 가능하다. 이는 수소버스 약 5,000대를 1년간 운행할 수 있는 양이며 액화수소는 상온에서 기체 형태로 존재하는 수소를 영하 253도의 극저온 상태로 냉각해 액체 형태로 만든 것이다. 탄소중립의 가장 핵심적인 해결방안은 수소생산이며 이는 제4세대 원자로와 원자력 수소 생산이 2030년 이후에 본격적으로 이뤄질 전망이다. 따라서 2030년 이후에야 4세대 원전의 고온 수전해 방식에 의한 값싼 수소를 대량 생산하여 수소경제시대를 개막시키게 될 전망이다. 이는 시급히 요구되는 탄소중립에 대한 본격적인 해결책이 마련되는 셈이어서 지구환경을 되살릴수 있는 기회를 갖게 될 것이라는 세계 인류의 희망이 이뤄지길 기대한다.

  • 오피니언
  • 해나루의 아침

  2024-08-12

• 당진형 수소생산체제를 구축하려면

  정부는 울주군에 원자력 수소국가산단 조성사업을 승인하고 예산에 대한 예비타당성 조사를 면제시키고 국가정책사업으로 지정하였다. 지금까지 수소생산체제란 태양광 발전이나 풍력 발전 등 재생에너지에서 생산되는 전력을 활용하여 수전해 방식으로 그린 수소를 생산하는 방식이 전부이었다. 물론 천연가스를 활용하는 그레이 수소생산을 많이 활용하고 있으나 여기에 CCUS(탄소포집 저장 활용) 기술을 뒷받침해야 생산되는 블루 수소는 경제적 부담때문에 사실상 생산에 엄두도 낼 수 없었다. 그렇지만 우리나라에서 값싼 원자력 수소를 생산하기 위하여 울주군에서 최초로 대량 생산체젤을 갖춘다는 것은 세계적인 탄소중립을 추진하기 위한 새로운 포석을 마련하는 획기적인 사업이라고 하지 않을 수 없다. 물론 원자력 발전에서 아직 핵폐기물 처리기술이 개발되지 않고 원자력 발전의 부산물인 고온배수를 활용하는 열이며 열화학적 수전해 기술은 아직 개발단계에 있어 이의 실용여부도 아직 정확하게 알 수 없는 상황이다. 그렇지만 정부가 세계 최초로 울주군 원자력 수소국가산단 조성에 대한 계획을 국가정책사업으로 지정, 이에 적극성을 보인 것은 새로운 수소경제시대를 선도해 나가겠다는 결의라고 할 수 있다. 당진시는 국내에서 최고의 석탄연료를 사용하는 곳으로 국내에서 제일 큰 석탄화력발전인 당진화력발전소, 국내에서 가장 큰 GS EPS의 LNG발전소, 그리고 부생가스를 이용하는 현대그린파워의 부생가스 발전 등과 함께 LNG 생산기지, 그리고 일괄제철 기능을 갖춘 현대제철의 당진 제철소가 있다. 이들 업체들에겐 화석연료를 더 이상 사용하지 못하는 탄소 중립이 완성된다면서 결국 철수될 수밖에 없는 대상들이다. 따라서 당진시는 이들이 사용하는 석탄연료를 다른 연료로 대체하거나 녹색경제체제로 전환시키지 않으면 더 이상 존재할 수 없게 된다. 따라서 당진시의 탄소중립 사업은 이들 업체들을 어떻게 변신시켜 나갈 것인지는 구체적인 대안을 마련하여 이를 추진해 나가야 할 것이다. 이 중에서 가장 먼저 요구되는 것이 석탄연료를 어떤 에너지원으로 대체시켜 나갈 것인지 대체에너지원을 모색하는 일이 가장 급선무라고 할 것이다. 이에 대체로 수소에너지 원이라는 사실을 아무도 부인하지 못할 진실이다. 따라서 당진시는 수소생산체제 구축, 그리고 수소 저장, 유통, 판매 등 수소경제의 싱태계를 조성해 수소경제 허브도시로 재탄생하여야 한다. 수소는 지구 전체의 73%나 차지하고 있어 얼마든지 쉽게 구할 수 있는 자원이라고 한다. 그리고 수소에너지를 사용하고 나면 결국에는 물이라는 잔유물만 남게 되는 친환경 청정에너지이다. 따라서 화석연료를 대신해 나갈 수 있는 대체 에너지로 최적이라고 많은 사람들은 여기고 있다. 그렇지만, 수소는 독자적으로 존재하는 것이 아니라 다른 원소와 결합한 화합물로 존재하기 때문에 수소를 활용하려면 우선 다른 화합물로부터 수소를 분리, 회수하는 복잡한 과정을 거쳐야 한다.현재 사용되고 있는 수소에너지는 대체로 천연가스의 주성분인 메탄(CH₄)을 고온의 수증기와 반응시켜 뽑아내는 개질 방식을 활용하는 그레이 수소를 생산하고 있다. 그렇지만 이 공정에선 이산화탄소(CO₂)가 부산물이 나오기 때문에 이를 제거하는 CCUS기술을 활용해야만 블루 수소를 생산할 수 있다. 그레이 수소는 1㎏ 생산 시 5~10㎏의 이산화탄소가 발생되기 때문에, 탄소중립을 달성하려면 블루 수소로의 전환이 필수적이다. 이 경우 수소는 탄소 배출량에 대한 탄소 가격을 포함해도 1MWh당 86달러에 불과하다. 그렇지만 CCUS기술을 활용하여 수소를 생산한다면 그 가격은 1MWh당 200달러에 달하고 있어 CCUS기술이 일반화되기 이전에는 사실상 블루 수소를 생산할 수 없는 지경이다. 결국 태양광 발전, 풍력발전, 등 재생에너지의 전력을 활용하여 수전해 방식을 활용하여 생산되는 그린 수소가 수소 생산체제의 전부라고 할 수 있다. 세계적인 컨설팅회사인 맥킨지 보고서에 따르면 “전 세계에서 발표된 수소 프로젝트는 2030년까지 총 4,500만 톤의 용량을 공급한다고 밝히고 있으나 최종 투자 결정(FID)을 받은 용량은 300만 톤에 불과 했다”고 사실상 수소 생산체제 구축에 대한 차질이 불가피할 것으로 전망하고 있다. 최근 블룸버그 통신에 의해서 ‘2030년까지 연간 수소 공급량이 당초 예상의 3분의 1에 해당되는 1,600만 톤에 그칠 것‘이라고 밝히고 있다. EU는 2050년까지의 수소 전략을 발표했는데 그 내용은 모든 재생에너지를 활용하여 수전해 설비를 구축해서 그린 수소를 생산, 보급한다는 계획이다. 1단계로 2024년까지 수전해 수소 생산 설비를 6GW 급으로 구축하여 연간 그린 수소 생산량을 100만 톤까지 늘리고 2단계로는 2030년까지 수전해 수소 생산 설비를 40GW 급으로 증축해 연간 그린 수소 생산량을 1,000만 톤까지 늘리는 계획이다. 그리고 3단계는 2050년까지 재셍에너지를 기반으로 하는 그린 수소를 보급한다는 계획이다. 가장 대표적인 것은 재생에너지를 활용한 수전해 생산 방식이다. 태양광, 풍력 등으로 생산한 전력으로 물을 전기분해해 수소를 생산하는데, 호주와 독일, 프랑스 등이 도입했다. 특히 호주는 대륙 서쪽에 거대하게 펼쳐진 필바라 사막에 태양광 패널을 설치하고 여기서 생산된 전기에너지를 활용하는 수전해 수소 생산 설비를 대규모로 건설 중이다. 한편 미국은 플라스틱, 폐휴지 등의 자원을 재활용해 수소를 생산하는 시설을 세계 최대 규모로 구축하고 있다. 즉 재활용 종이와 플라스틱을 고온으로 가열한 뒤 얻은 바이오가스에서 수소를 추출하는 방식이다. 바이오매스를 원료로 수소를 생산할 경우 생산 비용이 저렴하고 온실가스 배출량도 적다는 장점이 있다. 또 폐기물을 활용하기 때문에 쓰레기 매립으로 발생할 수 있는 환경오염을 줄일 수 있다는 것이다. 그런데 최근 수소 저장, 유통하는 방식에 암모니아를 활용한다면 경제적인 효과를 거둘 수 있다는 사실을 발표되면서 암모니아 수소에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재는 전 세계 수소 생산량의 99%를 그레이수소가 차지하고 있지만, 궁극적인 지향점이라 할 수 있는 재생에너지 기반의 그린수소 생산 기술이 활발하게 연구되고 있다.수전해 방식으로는 알칼리 수용액과 다공성 세라믹 분리막을 전해질로 사용하는 ‘알카라인 수전해’, 별도의 전해질 없이 물을 전기 분해한 후 고분자 전해질막을 통해 수소 이온을 이동시키는 PEM(Proton Exchange Membrane, 양성자교환막), 수소(H2)와 산소(O)로 물(H2O)과 전기를 생산하는 원리를 역전환해 고온의 물을 전기분해하는 방식으로 수소를 생산하는 SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell, 고체산화물 수전해) 등으로 구분된다. 그중에서도 SOEC는 투입되는 전기 대비 생산하는 수소의 양이 많은 가장 효율적인 방식으로 알려져 있으며, 국내 기업으로는 현재 SK에코플랜트가 美블룸에너지(Bloom Energy)와의 협업을 통해 SOEC 실증에 성공하고 상용화를 추진하는 등 해당 분야를 선도하고 있다. 이같이 수전해 방식에 대한 기술조차도 아직 개발단계애 머물고 있어 사실상 수소경제시대가 개막되기 까지는 아직도 멀다고 여기지 않을 수 없다. 2023년 11월, ’비상경제장관회의 겸 수출투자대책회의에서 ‘K-조선 차세대 선도전략 세계 1위 선도한다’는 비전을 발표하고 수소생산전략을 발표하였다. 향후 5년간(~‘28) 약 2,000억원 기술상용화를 위한 투자를 통하여 ‘미래 초격자 기술를 선점하겠다는 3대 탈탄소연료(액화천연가스(LNG), 암모니아, 수소)에 대한 기술 개발과 실증 추진계획을 발표하였다. 특히 조선업계의 기술개발을 적극적으로 지원하여 차세대 조선업을 선도해 나가겠다는 목표를 설정하였다. 이에 따라서 경남에서는 경남테크노파크 주관으로 ’암모니아 혼소 연료추진시스템 선박 규제자유특구‘를 중기부로부터 지정받아 암모니아 연료공급시스템 선박을 개발하고 해상에서 실증을 수행하는 사업을 추진 중이다. 해수부와 산업부 규제 특례를 통해 암모니아 추진 선박의 핵심기자재인 혼소 엔진, 연료공급장치, 캐치시스템, 연료 탱크 등을 개발하고 해상 실증을 통해 성능과 안정성을 검증할 예정이다. 이를 통해 암모니아 선박 및 기자재 시장을 선도하고, 국내 대형 조선소와 친환경 기자재 중소기업들이 무탄소 선박 시장을 선점해 나가도록 지원하겠다는 방침이다. 2024년 6월, 에너지기술연구원의 청정연료연구실 윤형철 박사 연구진이 세계 최고 수준의 저압 암모니아 합성 촉매를 대량으로 생산할 수 있는 양산법을 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 통해 생산한 촉매는 연구진이 설계한 암모니아 생산 공정에 적용돼 기존 하버-보슈 공정에 필요한 압력의 3분의 1 수준에서 99.9%의 고순도 암모니아 생산에 성공했다. 하버-보슈 공정은 화석연료에서 생산한 수소와 공기의 질소를 고온, 고압에서 반응시켜 암모니아를 합성하는 공정으로 공정 과정에서 이산화탄소 방출과 에너지 소모가 크다는 단점을 안고 있다. 이를 극복하기 위해서 연구진은 기존 하버-보슈 공정의 한계를 극복, 암모니아 합성 촉매를 양산하기 위한 제법과 촉매 성형법 개발에 성공했다. 여기에 그치지 않고 일일 1kg의 암모니아를 생산할 수 있는 실험실 규모 공정을 구축해 50bar의 저압에서도 99.9%의 순도를 갖는 고순도 암모니아 생산에 성공했다.연구진은 공정의 유기적 설계를 통해 50bar의 압력과 400℃ 이하의 저온에서도 암모니아를 생산해냈다고 발표하였다. 이는 암모니아생산 운영에 소요되는 비용을 15% 이상 절감할 수 있을 것으로 기대되며 기존 공정보다 낮아진 압력은 제작비용을 낮춰 생산비용 크게 줄일 수 있다고 밝혔다. 한편 수소를 저장, 운송하기 위해서 액화과정을 거쳐야 하는데 수소는 영하 253도까지 낮춰야 한다. 이에 반해 암모니아는 액화전환 온도는 33도 이고 저장량도 수소의 1.5배나 되어 저장, 운송비용이 크게 저렴하게 이뤄져 세계 각국들은 수소보다도 암모니아를 선호하고 있다. 그리고 암모니아에서 수소를 생산하는데 질소와 수소로만 분리하게 되므로 수소를 만드는 과정에서 환경오염 문제는 발생하지 않는다. 그렇지만 암모니아는 비료의 원료이면서 자체적으로 독성 물질이라서 저장과 운송에 주의를 기울일 필요가 있다. 여하튼 당진시가 탄소중립사업에서의 핵심과제는 수소 생산체제를 구축하는 일이다. LNG생산기지를 기반으로 블루수소 생산, 암모니아 수소 생산, 해조류나 각종 쓰레기를 활용한 바이오가스를 바탕으로 하는 수소 생산 등 당진 지역에 알맞는 수소생산체제를 찾아내서 국가정책사업으로 지정해야 수소경제 허브도시로 갈 수 있다는 사실을 명심해야 할 것이다. 유엔은 “지구적으로 생각하고 지역적으로 행동하라”는 환경문제를 해결하는 지표를 제시하고 있다. 따라서 당진이라는 지역적 특성을 최대한 살려 탄소중립을 성공적으로 완성시켜 나갈 수 있는 당진형 탄소중립 모델을 완성시켜 중앙정부를 설득시켜 재정자원을 받아내야만 당진시가 수소경제의 허브도시로 발전할 수 있는 기틀이 마련되는 것이다.

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  • 해나루의 아침

  2024-08-05

• 내가 누구인지 정체성에 대한 인식부터 시작돼야

  요즈음 대통령 탄핵청문회를 지켜보면서 정말 국민들의 청원내용에 대한 진실규명이 제대로 이뤄질 수 있을까? 걱정이 된다. 국회 법사위에서 열리는 청문회가 있는 그대로의 진실을 밝히겠다는 야당의원과 이를 무조건 덮고 가려는 여당의원들의 신경전을 지켜보고 있노라면 국회는 과연 무엇을 하는 집단이며 앞으로 국가 운영을 어떻게 해 나가겠다는 것인가? 하는 정체성 문제를 되새겨 보지 않을 수 없다. 국민의 대표기관으로서 국민의 의사를 존중해야 될 국회가 이런 기본적인 의무조차도 망가뜨리고 무조건 최고 권력을 감싸주려는 일에만 몰두하고 있는 모습을 보면서 국민들은 무척 당황하지 않을 수 없다. 국민들이 다함께 펀하고 행복해 할 수 있는 정치를 만들어 나가야 할텐데 그런 기대에 미치지 못하게 되는 국회를 보면서 국회는 무엇이냐? 도대체 앞으로 국정운영을 어떻게 해 나가겠다는 것인가? 하는 의문을 제기하지 않을 수 없다 정치검찰, 검찰공화국이라는 국정운영의 난맥성을 이유로 대통령의 탄핵을 조속히 소추해 줄것을 서명 동의한 143만 명들은 대통령의 탄핵소추를 통하여 새로운 대전환의 역사를 만들어 나갈 것을 기대하고 있다. 영국의 철학자 베이컨은 “아는 것이 힘이다”라고 말하였다. 그렇지만 “학문에 너무 많이 시간을 소비하거나 너무 많이 장식을 하는 것은 허식이다. 학자들은 학문의 척도로 판단하고 교활한 사람은 학문을 욕하며 단순한 사람은 학문에 감탄하고 영리한 사람들은 학문을 이용한다. 그렇지만 학문은 학문의 용도를 제대로 가르치는 학문은 없으며 이는 학문 이상의 지혜이며 이는 실전적 경험을 바탕으로 얻어지는 것이다”라고 갈파하였다. 결국 학문이상의 지혜를 얻는 길은 국민들이 소통을 통한 논의로 집단지성을 발휘해 나가는 민주적인 방식이 뒷바침되어야 한다. 그리고 세계적인 역사학자 토인비는 “아무리 강대국이라 해도 국민이 화합하지 않으면 망하고 약소국이라도 화합하면 살아 남는다” 고 말해 국민과의 지속적인 화합을 할 수 있는 국정운영만이 국가발전에 이바지할 수 있다는 사실을 입증하였다. 그렇지만 로마사를 저술한 리비우스(Livius)는 “모든 국민은 정치인을 멸시한다. 그러나 모르는 사이에 그들을 닮아 간다. 그래서 로마는 망한다.”라는 명언을 남겼다. 정치인들은 국민과의 소통을 통하여 집단지성을 발휘할 수 있는 여건을 조성해야만 하는데도 마음속에 깊은 곳에 도사리고 있는 사리사욕과 집단이기주의, 권모술수와 당리당략, 아집과 편견, 명분과 자존심 등을 안고 국가의 미래보다도 자신의 권력쟁취와 사리사욕에 매물되어 국민들을 속이는 일을 일상화하고 있다. 결국 이들이 정치권을 장악하고 국민 단합을 지속적으로 저해하는데도 네편 내편으로 갈라치기를 하는 바람에 오히려 이들에게 호응하면서 정치권을 혼란시키고 있는 것이다. 독일의 식물학자, 리비히는 식물들의 생태를 매일 관찰하면서 성장에 기본요소는 풍족한 요소를 더 많이 공급하는 것이 아니라 부족한 것을 최소한으로 보충해야 생존할 수 있다는 최소의 법칙을 발견하였다. 그리고 한 사람의 성장과 성공, 어떤 프로젝트의 성공과 실패, 국가의 운명에도 이런 최소의 법칙이 적용되어야 지속성을 유지할 수 있는 생명력을 갖게 된다는 사실을 널러 알리게 되었다. 식물의 성장에 필요한 여러 필수 요소들(질소, 인산, 칼륨 등) 들이 있다. 그렇지만 이 중에 어느 하나가 부족하면 다른 것이 아무리 많아도 제대로 성장할 수 없으며 생명력을 지속적으로 유지시켜 나갈 수 없는 것이다. 그래서 결국 다른 요소들이 아무리 충분하고 많아도, 꼭 필요로 하는 요소가 최소한으로 보충되지 않으면 생명을 유지시켜 나갈 수 없다는 사실이다. 튼튼한 강둑을 아무리 높게 쌓아도 결국 어느 한 부분이 취약하면 무너지듯이 나의 강점을 내세워 이를 활용하기 보다도 지속적인 생명력을 갖기 위해서는 자신의 취약점을 먼저 찾아내어 이를 보충해 나가는 노력이 전제되어야 한다. 이같은 '최소의 법칙은 “ 우선 나의 성장을 결정지을 '가장 부족한 요소'는 무엇인지, 나의 '넘치는 부분'의 잠재력을 갉아먹고 있는 그 약점을 어떻게 높일 수 있을 것인지부터 점검해보는 자세를 갖지 않은 생명력을 유지시켜 나갈 수 없는 일이다., 우리들은 “내자신이 누구이며 어떻게 살아가야 하나?”하는 정체성의 위기를 가끔 직면하게 된다. 그렇지만 우리들이 이 세상을 살아가는데 3가지 싸움에서 성공해야만 편하고 행복하게 살아갈 수 있다. 첫째, 어린 시절 우리들은 자연과의 싸움에서 참고 기다리는 훈련을 쌓으면서 살아간다. 추운 겨울을 지내야 따뜻하고 꽃이 피는 봄이 오듯이 모든 상황은 변화하기 마련이기때문에 때를 기다리는 인내력을 갖지 않으면 우린 살아갈 수 없는 것이다. 둘째, 우리들은 중장년 시기부터는 본격적으로 사회활동을 하면서 모든사람들이 내 자신과 같지않아 각기 다른 생각과 기대를 갖고 있어 상대방에 대한 배려를 하지 않으면 내가 얻어낼 수 있는 결과물은 얻을 수 없다는 사실을 깨닫게 된다. 그래서 인간관계는 주고받는 관계이며 다함께 손을 잡고 나갈 때 사회를 지속적으로 발전해 나갈 수 있는 것이다. 마지막으로 노년기에 접어들면 ‘빈손으로 왔다고 빈손으로 가는 인생’임을 절감하면서 내 후손들을 위해서 뭣가 남겨야 하겠다는 내 자신의 가치문제에 골몰하게 된다. 그래서 사회에 봉사를 한다든지 후배들에게 교훈적인 말씀을 남긴다든지 일을 하고 싶어한다. 우리 인생이란 이런 3가지 싸움을 통하여 우리들의 정체성을 제대로 깨닫게 되고 어떻게 살아갈 것인지를 생각하게 되는 것이다. 대부분 청소년 시기부터 ‘나는 누구인가? 주변환경 변화에 어떻게 잘 적응해 나갈 수 있는가?“라는 질문을 던지고 정체성을 깨닫기를 훈련 시키려고 한다. 그렇지만 인생에 대한 전반적인 경험이 부족한 청소년 시기에는 이런 정체성에 대한 해답을 제대로 찾아내기 어렵다. 그래서 위대한 성인들의 말씀을 듣고 이것이 진실이라는 사실을 믿고 살아가기 마련이다. 윤석열 정부에 대한 탄핵청원이 나와 국회에서 청문회가 개최되고 있다. 그렇다면 윤석열 정부의 정체성부터 논의해야 되는 것이 순서라고 여거진다. 윤석열 정부는 도대체 무엇이며 무엇 때문에 국민들은 탄핵되어야 한다고 여기는 것일까? 여기에 최소의 법칙을 적용 시켜 무엇이 가장 필요로 하는 것일까?를 되새겨 보아야 할 것이다. 무엇을 어떻게 보충시켜야 제대로 자신의 역할을 수행해 나갈 수 있는 것일까? 그런데 그런 노력을 하지 않고 내가 옳다. 무조건 상대방은 틀렸다고 공격하면서 내 자신의 입지만 강화하려는 노력을 하고 있으니 개선될 기미를 보이지 않고 있다. 윤서열 정부의 가장 큰 문제는 특수통 검사들이 각 조직의 요직을 담당하면서 국정운영에 대한 의사결정을 하는 정치검찰, 검찰공화국이라는 사실이다. 도대체 특수통 검사란 무슨 일을 해 왔으며 그들은 어떤 아집과 편견으로 국정 운영을 하고 있는 것일까? 특수통 검사들은 수사목적이 ‘정권의 파수꾼’, 또는 ‘권력의 주구(走狗)’라고 하듯이 최고 권력을 유지시켜 나가기 위해서 모든 권력을 뛰어넘는 무소불위의 권력을 장악하고 있다. 그리고 최고 권력자의 권력유지를 위해서 사실에 근거를 두지 않은 사실들을 보다 치밀하고 정교한 수사방안을 만들어 단단한 법리로 무장된 갑옷을 입고 최고 권력자의 신변 보호를 위해서 권력의 칼날을 휘드리는 인지수사를 주로 한다. 검찰 수사란 사실에 근거를 두고 실체적 진실을 파혜쳐 그에 대한 책임을 묻도록 하여 사회가 공정과 안정이라는 기본질서를 유지 시켜 나가는 것을 목표로 한다. 그렇지만 특수통 검사들에겐 “무에서 유를 만들어 낸다‘는 신화의 창조자라는 자부심을 갖고 최고 권력자를 보호하기 위해서 칼을 휘드른다. 윤석열 대통령은 특수통 검사출신으로 최고 권력자인 대통령이 되었다. 과거 재벌총수, 정치인, 고위 관료 등 우리 사회 권력집단에 직접 수사를 담당했던 무소불위의 권력으로 자신의 입지를 강화하는데 활용되고 있다. 이런 특수통 검사들은 전체 검사 2,292명중 단 36명에 해당되는 1%정도이다. 서울중앙지검의 반부패 수사부, 공정거래 조사부, 서울 남부지검의 금융증권범죄합동수사단에 배치되어 일을 하고 있다. 더욱이 요즈음 대형 로펌에서도 이들의 적극 유치하여 그들의 네트워크를 활용하고 있어 강한 엘리트 의식을 갖고 있는 특권의식을 갖고 살아갈 수 있는 네트워크가 마련되었다고 할 것이다. . 우리나라의 정치권은 박정희 정권때부터 모든 선거에는 영남과 호남의 대결 양상으로 치뤄졌고 이들의 비중은 대체로 각각 30%씩 동률로 지난 70년간 유지되어 왔다. 따라서 선거때만 되면 양편으로 갈라져 상대방을 공격하는데 유리한 이슈를 내세워 40%를 차지하고 있는 중도층을 공략하는 프레임 선거로 대세를 결정지어 왔다. 이런 프레임 선거를 이용하여 윤석열 정부는 그간 어느 정도의 균형을 유지해 왔으나 결국 중도층은 윤석열 정부에 대한 부정적인 의식을 갖고 있으면서 국정운영을 뒷받침할 수 있는 지지율을 확보하지 못하고 있는 실정이다. 이번 탄핵 청문회를 지켜보면서 우리나라 국정운영의 난맥상과 미래 대한민국을 걱정하지 않을 수 없다. 이를 해결해 나가는 방안은 우선 내 자신은 누구이며 부족한 요소는 무엇인지를 찾아내는 최소의 법칙에서 앞으로 어떻게 변모해야 국민들과 다함께 잘 살 수 있는지 그 해담을 찾아내야 한다.

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