별책 : 탄소감축의 이해
기여할 수 있는 10대 유망기술
동남아 현지에서만 재배할 수 있을 것으로 여겼던 망고는 어느새 국내산으로 빙수를 만들어 먹을 정도로 재배가 활발해졌다. 한반도의 아열대화, 즉 기후변화가 우리의 예상보다 빠르게 진행됨을 짐작할 수 있다. 2015년 ‘파리협정’에 따라 산업화 이전 대비 지구 평균온도 상승을 1.5℃ 이내로 억제하기 위한 노력이 이어지고 있으며 우리나라 역시 세계적 흐름에 동참해 산업과 에너지 구조를 바꾸는 ‘2050 탄소중립 선언’을 토대로 나아가야 할 방향을 설정하고 정책들을 발표했다. 그중에서도 2030 국가온실가스감축목표는 2030년까지 2018년 총 배출량 대비 40%를 줄이겠다는 명확한 목표로, 경제의 지속적인 성장과 국가경쟁력 제고를 위한 도전적 과제다. 그러나 온실가스 배출량을 줄이는 방법과 속도에 대해서는 논의가 필요한 상황이다. 탄소중립을 위한 에너지 전환 가속화에 따라 5~10년 후 한국 사회에 커다란 변혁이 다가올 수 있기 때문이다. 한국과학기술기획평가원(KISTEP)에서는 2030 국가온실가스감축목표 달성에 기여할 수 있는 10대 유망기술을 선정하고, 심층분석을 진행했다. 기술을 선정할 때 산업, 수송·교통, 에너지 등 분야별 균형과 사회적 보급 시작 시점을 고려했다.
① 이산화탄소 포집 및 전환 기술: 화석연료 기반 에너지에서 재생에너지로의 완전한 전환까지 상당 수준의 시간과 재원이 소요되므로, 탄소중립을 달성하기 위해 발생한 이산화탄소를 포집, 저장 및 활용함으로써 탄소배출을 억제하는 기술개발의 병행이 필요하다.
② 바이오 기반 원료·제품 생산기술: 석유화학 분야의 기초원료인 나프타, 올레핀 등을 저탄소·친환경 바이오 원료로 전환해야 한다. 바이오 기초원료 생산기술, 바이오 응용원료 생산기술, 바이오 플라스틱 합성·중합·제조·생산 기술 등으로 분류할 수 있다.
③ 탄소저감형 고로-전로 공정기술: 국내 철강 분야의 기존 고로-전로 공정 효율은 세계 최고 수준으로, 공정 탄소 사용량이 이론적 최소 필요량에 거의 근접했다. 따라서 탄소계 연·원료 대체, 스크랩 다량 사용 전로 기술, 순산소 고로 기술, 이산화탄소 포집 및 전환 기술 연계 등을 통한 탄소배출량 감축이 필수적이다.
④ 고용량·장수명 이차전지 기술: 신재생에너지 및 에너지저장장치(ESS), 친환경 자동차의 보급 확대가 이루어지면서 이차전지가 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다. 이차전지 산업뿐만 아니라 후방산업인 소재·부품·장비 산업 및 전방산업인 전기차, 전력저장, 전자기기 등이 동반성장해 일자리 창출 등 한국 경제에 긍정적 효과가 예상된다.
⑤ 청정 수소 생산기술: 이산화탄소를 배출하지 않거나, 현저히 적게 배출하는 방법으로 수소를 생산하는 기술이다. 생산방법에 따라 그린수소, 블루수소 등으로 분류한다. 인프라 신규투자 및 전환 비용이 확대되면서 사회적 수용에 난항을 겪을 수 있다.
⑥ 암모니아 발전기술: 화력발전의 기존 연료인 액화천연가스(LNG)·석탄을 무탄소 배출이 가능한 암모니아 연료로 전환하는 기술로, 설비투자 및 변경을 최소화함과 동시에 중단기 국산화 기술 개발이 시급한 실정이다. 석탄화력발전의 비중이 높은 한국, 중국, 일본, 동남아 등에서 암모니아 수요가 가속화될 것으로 전망된다.
⑦ 전력망 계통연계 시스템: 기존 교류 전력망에 새로운 직류 전력망을 연계해 전력의 흐름을 자유롭게 제어하고 높은 변동성과 불확실성하에서도 상호 보완적인 운영으로 전력망의 안정성을 확보하는 기술이다. 대용량 장거리 송전에서 벗어나 지역에서 생산된 전력을 동일 지역에서 소비하고, 최소한의 전력을 인근 지역과 융통하는 형태의 전력공급 체계로 전환된다.
⑧ 고효율 태양전지 기술: 한계효율 극복을 위한 차세대 태양전지 기술로, 고효율형 결정질 실리콘 기술인 탑콘(TOPCon)과 이종접합 태양전지가 높은 점유율을 보일 것으로 예측된다. 매년 전 세계 설치량이 지속적으로 성장하고 있으나 기술개발을 통한 출력 개선과 제조비용 절감 등이 필요하다.
⑨ 초대형 해상풍력 시스템: 해상풍력 시스템을 초대형화해 설치 및 운영하는 기술로 단지 설계, 부품, 시스템, 설치 및 시공, 운영 및 유지보수를 모두 포함한다. 현재 해외의 제너럴일렉트릭(GE), 베스타스(Vestas), 지멘스 가메사(Siemens Gamesa) 등에서 발전용량 14MW 내외, 로터(rotor) 지름 200m 이상인 풍력발전기를 실증 및 출시했다.
⑩ 유용자원(희토류) 회수기술: 폐자원이 발생하는 도시 광산으로부터 희토류를 회수, 자원화 및 재활용하는 기술이다. 신재생에너지 수요의 증가로 영구자석에 필요한 희토류 수요가 높아지고 있으므로 자원 무기화에 대응하기 위해 공급망을 다변화하면서도 희토류 사용을 줄이고 대체재를 개발할 필요가 있다.
상기 10대 유망기술은 상호 보완적 관계를 나타내고 있어, 2030 국가온실가스감축목표에 기여하기 위한 긍정적 시너지를 낼 것으로 전망된다. 고효율 태양전지와 초대형 해상풍력 시스템을 기반으로 청정 수소를 생산하고, 여기에 전력망 계통연계 시스템과 고용량 이차전지 기술로 전기에너지 관리를 효율화하는 등 상호 기술가치를 높여줄 수 있다. 이러한 10대 유망기술을 초석으로 온실가스 감축의 긍정적인 영향을 최대화하고 부정적 영향은 최소화해 신성장동력 확보는 물론 일자리 창출 기회도 제공하는 밝은 미래를 기대해본다.
