[서정권]이산화탄소 저감 화학기술

[사이언스칼럼]서정권 한국화학연구원 환경자원연구센터장

고대 동식물이 화석화된 석유자원은 오늘날 인류문명의 근간이 되어왔다. 인류는 수 억 년 동안 축적된 화석원료를 근 200여 년간 사용하면서 비약적으로 발전했지만 이제 값비싼 대가를 요구받고 있다. 지구온난화라는 심각한 환경문제의 해결이다.

▲ 서정권 한국화학연구원 환경자원연구센터장

태양에서 방출된 빛에너지는 지표에서 흡수된 후 열에너지나 파장이 긴 적외선으로 바뀌어 다시 대기로 방출된다. 이렇게 방출되는 에너지의 반 정도는 외계로 나가지만 나머지는 이산화탄소, 구름 등에 의한 온실효과로 기체에 흡수되었다가 지표로 되돌려 보내진다. 이러한 온실효과는 지구를 일정한 온도로 유지하기 위한 중요한 작용을 한다. 그러나 온실효과를 일으키는 이산화탄소 등의 기체들이 과다하게 대기 중에 방출되면 지구의 온실효과가 강해진다. 이에 따라 지구의 온도가 지나치게 상승하는 지구 온난화 현상을 야기하는 것이다.

UN의 정부간기후변화위원회(IPCC)가 6년간 130개국의 2500여명의 과학자가 참여한 연구결과를 2007년 4차보고서를 통해 발표했다. 보고서는 대기 중의 이산화탄소 농도는 산업혁명 이전인 1800년대 280ppm(1백만분의1) 이었으나 2005년에는 379ppm으로 증가했고 이 추세라면 2050년에는 550ppm에 이를 것이라고 밝혔다.

이에 따라 지구의 기온이 2100년까지 섭씨 1.8도에서 4.0도 상승할 것으로 예상했다. 아울러 지구의 온도가 1.5도에서 2.5도 오르면 20-30%의 생물종이 사라질 우려가 있고 3도 오르면 아시아에서 연간 700만명이 홍수의 위협을 받을 것이며 세계인구의 1억명 이상이 식량부족 위험에 처할 것이라고 예고했다. 2000년 7월 NASA는 지구온난화로 그린란드의 빙하가 녹아내려 지난 100년 동안 해수면이 약 23cm 상승하였다고 발표했다. IPCC는 2100년까지 해수면이 15에서 95㎝정도 상승할 것으로 예측했다.

인류의 60% 정도가 살고 있고 농경지의 70%정도가 위치한 곳이 해수면에서 1m이내라는 것을 감안한다면 지구온난화의 위협은 치명적이라 할 수 있다. 지구문명의 근간이 되어 온 화석연료의 사용결과 발생한 이산화탄소 저감을 위한 노력은 인류의 생존을 위한 문제가 되고 있다. 이러한 환경에서 정부는 건국 60주년 기념사에서 대통령이 “저탄소 녹색성장”을 비전으로 제시했다.

화석에너지의 이용도가 90%에 가까운 우리나라에서 이산화탄소의 저감의 문제가 시급하고 중요한 패러다임으로 등장한 것이다. 이산화탄소의 배출량을 줄이려면 산업에너지 사용량을 감소시키면 된다. 그러나 산업에너지 사용을 감축하면 산업생산이 위축되고 경제성장과 국민소득이 감소하게 된다.

따라서 이에 대한 대안으로 제시되고 있는 방안이 이산화탄소의 회수와 재활용이다. 이산화탄소를 재활용하기 위해서는 화학적, 생물학적, 광학적, 전기화학적인 방법 등을 이용해 다양한 화학물질을 합성하는 방법이 제안되고 있다. 그러나 이산화탄소를 화학물질로 재활용하기 위해서는 처리 효율이 높고 생성된 화합물의 수요와 활용잠재력이 커야 할 것이다.

이에 따라 기존의 공정기술에 접목하기 쉬운 화학적 방법을 이용해 이산화탄소를 화학산업에 널리 이용되는 메탄올이나 탄화수소 등의 기초물질 또는 에너지 제품 등으로 전환하는 방법이 부각되고 있다. 지구의 온난화를 일으키는 환경파괴의 주범으로 문제가 되는 이산화탄소로부터 우리가 필요로 하는 화학제품 또는 에너지를 만드는 기술은 환경과 경제 성장이라는 두 마리의 토끼를 잡는 새로운 대안이 될 수 있을 것이다.