[사이언스칼럼]기후변화 대응, 친환경 석탄으로

최영찬 한국에너지기술연구원 청정연료연구실 책임연구원

▲최영찬 한국에너지기술연구원 청정연료연구실 책임연구원

최근 우리나라 화석연료 의존도는 85.2%에 달하고 있어 기술개발을 통한 기후변화 대응이 절실한 상황이라는 정부의 발표가 있었다. 이러한 화석연료의 지속적 사용은 온실가스 배출 등의 직접적인 문제로 지구온난화에 의한 기후변화를 부추기고 있다. 하지만 사용이 편하고 연료의 안정성이나 화석연료 기반의 설비, 새로운 연료기술 개발의 부재 등으로 화석연료 사용량을 줄이지 못하고 있으며, 이러한 사용 증가는 정책적인 문제와 함께 유가 상승을 초래하고 지구를 지속적으로 덥게 만드는 원인이 되고 있다.

우리나라를 포함한 많은 선진국에서는 온실가스 배출을 신재생에너지의무할당제(RPS, Renewable Portfolio Standard)와 탄소배출권 거래제도(Cap-and-trade system) 같은 규제로 제한하고 있다. 또한 온실가스 감축 의무화로 기후변화 대응 시장은 매년 가파르게 성장하고 있지만 이를 대응하기 위한 기술개발은 이렇다한 성과를 내지 못하고 있다. 이에 우리나라에서는 2020년까지 태양전지, 연료전지, 바이오에너지, 이차전지, 정보통신, 이산화탄소 포집ㆍ처리(CCS)의 6대 핵심기술에 국가연구개발투자를 증가시켜 1,200만t의 이산화탄소를 감축하고 약 217조원의 매출을 달성시켜 국가 경제 활성화에 기여하려는 목표를 세웠다. 즉, 범정부 차원에서 전 세계적인 이슈로 떠오른 기후변화에 대응하고 이를 새로운 산업과 시장 창출로 이어가려는 것이다.

이중 직접 사용하거나 휘발유 또는 경유와 섞어 차량연료를 대체할 수 있는 바이오에너지는 바이오매스를 통해 생성되는 에너지로, 식물체의 당분 발효를 통한 바이오에탄올, 식물성 기름 추출을 통한 바이오디젤, 유기질 폐기물에서 생성되는 바이오가스로 크게 나누어진다. 물론, 액체나 기체상태의 바이오에너지는 매우 친환경적이며 기존 공정에서 쉽게 이용이 가능하다는 장점이 있지만, 석탄과 같은 고체상의 에너지를 사용하는 화력발전소에는 이용이 어려우며, 제조과정에서 상당한 에너지가 소요되는 문제점도 내포하고 있다.

이에 석탄 화력발전소에서 직접적인 이용이 가능하며 제조과정이 간단한 하이브리드 석탄(HCK, Hybrid Coal by KIER)은 액상의 바이오매스(사탕수수, 당밀, 글리세롤, 바이오 오일 등)를 석탄 기공내에 함침시켜 두 연료를 하나의 연료로 전환시킨 '투인원 연료(Two-in-one fuel)'로 반응성이 완전히 다른 액상의 바이오매스를 인공의 탄소ㆍ휘발분으로 전환하여 석탄과 같은 연소성질로 전환시킨 연료이다. 이러한 하이브리드 석탄은 바이오매스를 이용하여 저급 석탄의 고품위화가 가능하기 때문에 직접적인 이산화탄소 배출 및 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있다.

하이브리드 석탄의 연구개발은 지속적으로 이뤄지고 있으며, 실증플랜트 건설을 통해 수년 내 상용화될 것으로 예상된다. 적용 가능한 바이오매스는 연구개발을 통해 당밀, 사탕수수 및 글리세롤뿐 아니라 폐리그닌, 목질계연료, 바이오오일, 미세조류 등 다양화가 가능하며, 특히 바이오에너지 생산공정에서 발생되는 부산물이 하이브리드 석탄 제조 공정과 연계될 경우 폐기물의 자원화(waste to wealth) 측면에서 시너지효과를 낼 수 있을 것으로 평가된다.

최근 정부에서 발표한 '기후변화대응 핵심기술 개발전략'은 기술을 중심으로 한 기후변화 대응의 의지를 확고히 한 것으로서 기후변화 대응 기술시장에 투자를 고려하고 있는 다양한 주체들의 판단에 긍정적인 신호로 작용할 것이다. 이번에 발표된 전략이 성공적으로 추진되어 우리나라가 세계 최고의 기후변화 대응 기술경쟁력을 확보하고 세계 기후변화대응 시장에서 영향력을 확대해 가는 초석의 역할을 할 것으로 기대한다.