온실가스로 인한 지구 온난화 문제는 우리를 위협하고 있다. 그럼에도 경제 성장률이 높아지면서 지구 온난화 문제는 더욱 가중됐다. 지구 온난화는 기상이변을 불러왔고 최근 전 세계적으로 태풍과 가뭄, 폭설, 해일, 화산 폭발 등 피해가 늘면서 기후 변화에 대한 경각심이 한층 높아졌다. 이같은 기후위기는 식량위기로 이어진다. 높아진 위기감에 각국 정부는 일제히 넷제로(Net-zero) 선언에 나섰다. 기후위기에 큰 타격을 주는 산업 분야에서는 수소, 연료 전지 등 신에너지와 태양광, 풍력, 수력 등 재생에너지에 주목하고 있다. 우리 정부도 이미 수소 경제로의 전환을 선언했고 신재생에너지산업 육성을 위한 정책을 펼치는 등 대체에너지에 주목하고 있다. <편집자주>

[한국뉴스투데이] 지구촌 곳곳이 기상이변 등 기후 위기로 몸살을 앓고 있다. 이에 지구 온난화 주범인 이산화탄소 배출을 제로로 만드는 탄소중립에 대한 관심이 높다. 탄소중립을 위해서는 신재생에너지의 보급이 관건으로 정부 뿐만 아니라 기업들 역시 산업 분야에서 신재생에너지 등 미래 에너지에 집중하고 있다.  

지구온난화 주범 이산화탄소를 줄여라

20세기 들어 산업혁명으로 인한 화석연료 배출량 증가로 지구온난화 문제가 발생했다. 지구온난화는 장기간에 걸쳐 전 지구 평균 지표면 기온이 올라가면서 문제가 된다. 지난 2016년과 2017년은 각각 관측 역사상 전지구 평균 지표기온이 가장 높았던 해와 세번째로 높았던 해로 기록됐다. 최근 들어 지구 온난화가 심각해지고 있다는 반증이다.

이같은 지구 온난화는 기상이변을 불러왔다. 지난해 말 미국에서 가장 추운 지역인 알래스카의 최고 기온이 19.4도까지 올랐고 온화한 지중해성 기후인 그리스는 12년 만에 폭설이 쏟아졌다. 올 초 아르헨티나에서는 부에노스아이레스 낮 기온이 46.9도를 기록했고 같은날 평균 기온이 21도인 아르헨티나 후후이주에는 함박눈이 내렸다.

연이는 기상이변으로 재해가 늘어나자 전 세계는 대응에 나섰다. 각국 정부는 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 배출하는 만큼 흡수하는 대책인 탄소중립을 내세웠고 아예 이산화탄소 배출을 제로로 만든다는 넷제로 선언을 하는 국가들이 늘어났다. 

지난 2015년 21차 유엔 기후변화협약 당사국총회(COP 21) 본회의에서 버락 오바마 미국 대통령 주도하에 세계 195개국은 파리기후변화협약을 맺었다. 파리기후협약은 지구 평균온도가 2℃ 이상 상승하지 않도록 온실가스 배출량을 단계적으로 감축하는 내용을 담고 있다.

미국은 국가 온실가스 감축목표로 2030년까지 26~28% 절대량 감축을 약속했고, 유럽연합은 2030년까지 절대량 40% 감축한다고 약속했다. 중국은 2030년까지 국내총생산(GDP)대비 배출량 기준 60~65% 감축안을 제출했다. 

우리 정부 역시 지난 2020년 10월 탄소중립을 선언했다. 이어 지난해 환경부 등 관계부처 합동으로 2050 탄소중립 시나리오와 2030 국가 온실가스 감축목표를 재확인하고 올해 탄소중립 예산으로 12조원을 편성했다. 

대체에너지로 적극적 기후 위기 대응

이같은 목표 아래 대체에너지 보급이 한창이다. 미국의 에디슨 전력연구소는 현 사용 추세에 2040년 에는 화석연료인 석유가 고갈될 것이라 예측했다. 기존 대표에너지인 화석연료는 환경문제를 불러온다는 문제 외에도 고갈 직전이라는 문제가 있다. 이에 석유와 석탄, 원자력, 천연가스 등을 대체할 에너지로 신재생에너지가 대안으로 떠올랐다. 

신재생에너지는 신에너지와 재생에너지가 합쳐진 말이다. 신에너지는 화석연료를 변환하거나 수소 또는 산소, 핵융합 등의 화학반응을 통해 열과 전기를 만드는 에너지로 수소에너지, 연료전지 석탄액화가스에너지 등이 있다. 새로운 자원으로 개발하는 것이 아니라 기존의 에너지원에 새로운 기술을 적용해 얻는 에너지인 셈이다. 

수소에너지는 물이나 유기물 등에서 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리해 에너지원으로 활용한다. 연소 뒤 산소와 결합하면 다시 물이 되기 때문에 활용도가 높다는 장점이 있다. 

특히, 석유 등 기존의 연료들은 에너지 생산과정에서 이산화탄소가 발생하지만 수소에너지는 물로 돌아가기 때문에 환경오염이 없다. 이에 일반연료 외에도 자동차나 비행기, 열차, 선박 등에서 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

재생에너지는 태양열이나 바람, 물 등 자연이나 식물, 동물의 배설물, 폐기물 등 자연발생하는 에너지를 사용해 지속성이 좋고 쓰다 버린 에너지를 다시 사용함으로 친환경 에너지로 분류된다.

태양에너지는 별도의 발전기가 필요없다는 장점이 있다. 풍력에너지는 고갈 걱정이 없고 태양광 발전에 비해 출력 단위 면적이 1/4로 적다. 발전단가도 타 대체에너지에 비하면 낮은 편으로 연간 평균적으로 25%의 전력을 생산할 수 있다.

올해 대체에너지 보급 더욱 활성화 예정

우리 정부는 기존의 석유와 석탄, 원자력, 천연가스 등을 대체할 에너지로 태양열과 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지 등 재생에너지 8개 분야와 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지 등 신에너지 3개 분야를 규정하고 있다. 

이 중 수소에너지가 주목된다. 지난해 2월 정부는 세계 최초로 ‘수소 경제 육성 및 수소 안전 관리에 관한 법률’(수소법)을 시행하고 수소 경제로의 전환에 박차를 가하고 있다. 문 대통령은 지난해 10월 ‘수소경제 성과 및 수소 선도국가 비전 보고(수소, 대한민국이 주도하는 첫 번째 에너지!)’에서 “탄소경제에서 수소경제로의 전환은 거스를 수 없는 대세이고 미래의 국가경쟁력과 직결되고 있다”며 “청정수소 선도국가를 대한민국의 핵심 미래전략으로 삼아 강력히 추진해 나가겠다”는 의지를 표명한 바 있다. 

이에 R&D(연연구개발와인프라, 수소차, 충전소, 안전, 표준 등 수소 경제 전환을 위한 6대 분야별 정책을 마련하고 지난 27일 산업통상자원부와 한국전력공사, 발전 6개사, 전력거래소, 석유·가스공사 등 14개 에너지 공공기관이 참여한 에너지공공기관 수소경제협의회를 발족했다. 

올해 정부는 태양광과 수소 등 에너지 기술개발에 1조2460억원을 투입한다. 이는 전년 대비 10% 증가한 투자 규모다. 지난 26일 열린 ‘탄소중립 미래를 여는 E-Tech 콘퍼런스’에서는 올해 주요 에너지 기술개발 연구 성과가 공유됐다. 

태양광 분야에서는 한국화학연구원이 폴리머 필름 기반 유연 페로브스카이트 태양전지의 효율을 세계 최고 수준(21.03%, 0.1㎠ 기준)으로 끌어올렸고 공동연구개발기업인 유니테스트는 페로브스카이트 태양전지의 상용화를 준비하고 있다.

풍력 분야에서는 유니슨이 대용량 풍력 발전기 설계·제작기술을 개발해 8㎿급 발전기 성능시험 표준 개선안을 제시했다.

수소 분야에서는 STX에너지솔루션이 국내 최초로 건물용 1㎾, 2㎾ 고체산화물연료전지(SOFC) 시스템의 KS 인증과 신제품 인증을 획득하고 국산 SOFC 시스템기술 고도화를 통한 건물용 연료전지 시장 진출도 추진 중이다.

에너지신산업 분야에서는 서울에너지공사가 양방향 열거래를 통한 분산형·독립형 마이크로 열에너지 네트워크 실증과 저온열 기반의 다단식 냉난방 실증에 잇달아 성공했고 효율향상 분야에서는 한양대가 고출력 압전·광전 에너지 하베스터 기술개발을 바탕으로 압전 소자 및 저조도 실내 환경 광전 소자 개발과 모듈 실증을 완료했다.

이처럼 정부가 대규모 연구개발 투자를 진행 중이고 수소 경제 전환을 목표로 삼은 가운데 ESG와 탄소중립을 앞세운기업의 참여도 점차 늘어날 전망이다.