[사이언스칼럼] 최악의 온실가스 '메탄'

장태선 한국화학연구원 CO₂에너지연구센터 연구위원

장태선 한국화학연구원 CO₂에너지연구센터 연구위원

최근 가뭄, 홍수, 태풍, 고온 등 극단적 기상현상이 삶을 위협하면서 온실가스를 없애거나 줄이고자 하는 방안에 관심이 고조되고 있다. 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC) 보고서에 의하면 메탄(CH4)의 단기적인 온실효과는 이산화탄소의 약 80배에 달하기 때문에 가장 강력한 '최악의 온실가스'로 표현하고 있다. 하지만 관리되고 있는 메탄은 총배출량의 13% 정도로 파악하고 있으며 국가별로 차이가 클 것으로 예상된다. 메탄은 지구온난화지수(Global Warming Potential)가 이산화탄소에 비해 21배가 크며, 기후변화 기여도도 이산화탄소(88.6%)에 비해 두 번째(4.8%)로 높다. 비록 이산화탄소가 대기 중 함유량이 더 많고 더 오래 머물지만, 각각의 메탄 분자는 단일 이산화탄소 분자보다 더 강력한 온난화 효과를 보인다.

메탄가스 배출량을 줄이기 위한 감축안과 함께 실행하는 방안에 대해서도 국제사회를 중심으로 중요하게 논의되고 있다. 2021년 11월 2일 제26차 유엔기후변화협약 당사국 총회(COP26)에서 EU와 미국은 '글로벌 메탄 서약'(Global Methane Pledge)을 발표했다. 이미 2020년 9월 처음 제안한 이 서약에 한국을 포함한 100개국 이상이 서명했고 전 세계 메탄가스의 배출량을 2020년 대비 30% 감축하는 계획안 등이 포함됐다. 2019년 대기 중의 메탄 배출량은 기록적인 수준에 도달했었고 산업화 이전과 비교하면 2.5배 정도에 이른다. 그동안 지구 온난화를 억제하기 위한 노력의 초점은 이산화탄소에 머물렀다. 하지만 메탄가스 감축은 '가까운 미래의 지구 온난화를 제어하는 가장 효과적인 방법의 하나'이며 '가장 쉽게 달성 가능한 목표'로 평가하고 있다.

한국은 해외 에너지 자원에 대한 의존도가 높은 국가로, 2022년 미화 약 500억 달러를 천연가스 구매에 지출했다. 에너지 부문의 메탄 배출량의 약 71%는 탈루(운송·저장과정에서 의도치 않게 누출)돼 발생하는 것으로 알려져 있는데, 이렇게 탈루되는 메탄을 포집해 상당 부분 손실을 보전할 수 있다. 한국은 '글로벌메탄서약'에 가입해 2030년까지 국내 메탄 배출량을 2018년 대비 최소 30% 감축하겠다고 밝혔다. 전 세계적으로 메탄 감축을 강조하는 방향으로 변화하고 있어서 한국은 에너지, 폐기물, 농업, 산업용 건물 등을 포함한 모든 부문에 걸쳐 법적 규제를 시행해야 한다.

일상생활 속에서 메탄은 기체로 존재하지만 익숙하다. 그 중 도시가스인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 천연가스 중에 함유된 탄산가스, 황화수소 등의 불순물을 제거하고 남은 메탄을 주성분으로 하며 에탄, 프로판 등 일부 함유된 가스를 -162℃로 냉각시켜 그 부피를 600분의 1로 압축한 무색·투명 액체를 기화시켜 배관을 통해 각 사용처로 공급하는 가스를 말한다. 원래 부산물 형태로 대량 발생하는 곳은 철강, 석유화학 등 사업장인데, 대부분 연료로 활용되고 있다. 그 외에도 축산업에서 발생하는 메탄가스는 가축의 트림과 방귀, 분뇨가 주요 원인으로 알려져 있고 음식물쓰레기를 처리하는 과정에서도 발생하고 있다. 사실 메탄은 탈루되지 않고서는 연료로 사용되는 과정에서 산화돼 이산화탄소로 발생하므로, 메탄 저감을 위해서는 축사에서 발생하는 경우에 집중돼 기술이 개발되고 있다.

메탄을 줄일 수 있는 축산 기술로서 가스 포집(회수해 에너지화), 축분 활용, 저탄소 사료 개발 등이 있으나 과도한 설치비, 운용비 또한 부담되고 있다. 또한 기존 메탄 회수 기술은 큰 규모의 공장에 집중화된 대형설비를 위주로 하고 있어 소형 사업장 및 축사 등 실거주 환경에서 발생하는 메탄 저감 문제에 적극 대응하기는 힘든 실정이다.

우리나라의 경우 메탄 포집을 통해 에너지 효율을 향상할 수 있으며, 수백만 시민들의 호흡기 건강을 보호할 수 있다. 정부출연연구소를 비롯한 과학계에서는 '글로벌 메탄 서약'이 마련된 전·후를 기점으로 더욱 체계적이고 조직적으로 대응하고 있으며 이산화탄소와 함께 기후변화를 해결할 수 있는 방안으로 기대하고 있다. 장태선 한국화학연구원 CO₂에너지연구센터 연구위원