탄소중립

한국과학기술연구원 엮음

출판사 문학과지성사 | 발행일 2022년 12월 20일 | ISBN 9788932041001

사양 변형판 138x205 · 216쪽 | 가격 17,000원

책소개

■ 추천사

전 세계 국가들과 글로벌 기업들은 왜 지금 탄소중립을 외치고 있을까? 거부할 수 없는 미래, 저탄소 사회로의 전환을 위해 한국 사회는 어떤 솔루션을 가지고 있을까? 탄소중립의 가장 중요한 퍼즐이 될 기술들의 현재와 미래가, 과학자들의 글을 통해 생생하게 전해진다.
유영숙(전 환경부 장관, 기후변화센터 이사장)

탄소중립 이슈는 과학적 상식이 없으면 그 본질을 이해하기 어렵다. 지구적 과제인 탄소중립을 어떻게 하면 쉽게 이해할 수 있을까? 이 책 속에 연구자들의 고민이 고스란히 녹아 있다. 저탄소 혁신에 사활을 걸고 있는 기업인은 물론, 관심 있는 시민 모두가 친절히 안내를 받아보길 권한다.
정창화(포스코홀딩스 미래기술연구원 원장)


2050년, 탄소중립에 근접한 나라가 세계를 리드한다!
거부할 수 없는 미래,
저탄소 사회로의 전환을 위한 한국 사회의 솔루션

탄소중립은 기후 위기를 맞아 새롭게 떠오른 화두다. 탄소 배출을 무작정 막을 수 없다면, 배출한 만큼 흡수하는 대책을 세워 실질 배출량을 0으로 만들자는 것이다. 탄소중립은 경제적 차원에서도 거스를 수 없는 흐름이 되었다. 이미 구글, 애플 같은 글로벌 기업들은 ‘RE100’(기업 활동에 필요한 전력을 100퍼센트 재생에너지에서 얻는 캠페인)에 참여하면서 협력 업체들에도 이 캠페인에 따를 것을 요구하고 있다. 반면 RE100 동참을 선언한 한국 기업 70여 곳의 사용 전력에서 재생에너지의 비중은 2퍼센트에 불과하다. 지난해에는 한국 정부가 2030년 재생에너지 발전 비중 목표치를 30.2퍼센트에서 21.6퍼센트로 낮추겠다고 밝히면서, 세계적 흐름에 역행한다는 비판이 안팎으로 제기된 바 있다.
『탄소중립』은 이처럼 국가와 기업의 생존 문제로 떠오른 탄소중립의 기본 개념을 과학기술 연구자들은 어떻게 이해하고 있으며, 또 이를 실현시키기 위해 현재 어떤 연구를 수행 중인지 살펴보는 책이다. 특히 탄소중립의 핵심을 ‘에너지 기술’로 파악해 에너지의 생산과 유통, 소비에 이르는 전 과정을 검토하고, 탄소 배출량을 줄일 과학기술을 구체적으로 제시한다. 여기에는 태양광발전이나 풍력발전 등 신재생에너지 생산방식의 효율을 높이는 것은 물론, 에너지의 저장·전달 방식을 최적화하는 것이나 건물, 교통·운송 수단의 에너지 소비 효율을 높이는 것, 산업 전체 탄소 배출량의 70퍼센트를 차지하는 석유화학, 철강, 시멘트 산업을 저탄소 구조로 바꾸는 것까지 아우른다. 한발 더 나아가 대기 중 탄소를 포집·저장하는 방법까지, 어느 것이 되었든 과학기술을 통한 혁신적 연구 개발은 공통적으로 필요하다.
탄소중립을 위해서는 시민 개개인이 할 수 있는 일, 기업과 국가가 할 수 있는 일이 있다. 이 책 『탄소중립』은 과학기술이 할 수 있는 일에 주목한다. 수소에너지와 바이오매스, 스마트그리드 등 다방면에서 활약 중인 전문가 27인의 글을 한데 모아, 탄소중립을 목표로 각각의 연구 결과에 적용된 과학적 원리를 소개하고 기술적 난점과 가능성을 아울러 짚어본다. 무엇보다 실생활과 산업 현장에서의 도입 현황을 국내외 데이터로 풍부하게 제공함으로써, 탄소중립을 향한 기업과 국가 들의 움직임을 한눈에 알아보기 쉽게 했다. 아직 재생에너지 공급량이 턱없이 부족한 우리나라로서는 탄소중립을 강조하는 세계적 추세가 위기처럼 보이지만, 다른 한편으로 “기회도 될 수 있는 중대한 변화”라고 이 책은 말한다. 미래 주도권을 얻기 위한 치열한 경쟁 속에서 이 책은 한국 사회의 청사진을 그릴 기회가 되어줄 것이다.


신재생에너지에서 스마트그리드를 거쳐
전기 차와 제로 에너지 빌딩에 이르기까지
미래 산업 주도권의 열쇠가 되어줄 과학기술의 개념과 원리

이 책은 크게 5부로 나뉜다. 먼저 1부 「왜 탄소중립일까」에서는 기후 위기의 현실과 이를 둘러싼 국제사회의 움직임을 살펴본다. 지구가 정말 뜨거워지고 있는지, 우리나라를 비롯한 세계 각국은 어떤 노력을 기울이고 있는지를 보여주는 한편, 이 노력의 일환으로서 탄소중립이 의미하는 바는 무엇인지를 들려준다. 2부 「새로운 에너지원을 찾아서」는 화석연료를 대체할 신재생에너지원을 다룬다. 현재 전력 생산의 상당 부분을 차지하는 화력발전은 에너지 생산과정에서 어마어마한 양의 탄소를 대기 중으로 내뿜는다. 따라서 화력발전을 대체하는 것은 탄소중립의 중요한 방안이 된다. 이 책은 대표적 신재생에너지원으로 태양광발전, 풍력발전, 수소에너지, 그리고 바이오매스 에너지를 소개한다. 그런데 이 중에서 태양광발전과 풍력발전은 기상 조건에 따라 효율이 크게 달라지는 만큼 전력 저장의 문제가 뒤따른다. 이것이 3부 「에너지 관리의 최적화」의 주제다. 에너지는 저장하고 전달하는 과정에서 손실이 일어난다. 특히나 재생에너지의 경우에는 발전 기술 자체도 중요하지만, 잉여 전력을 저장해두었다가 나중에 사용할 수 있게 하는 기술 또한 중요한 것이다. 어떻게 하면 손실을 최소화하면서, 효율적으로 에너지를 옮기고, 오랫동안 저장할 수 있을까?
4부 「더 적게, 더 효율적으로」에서는 건물과 교통·운송 수단, 고탄소 산업의 에너지 소비 효율을 높이는 방안을 살펴본다. 건물과 교통·운송 수단은 우리 문명의 거대 인프라를 이룬다. 이 부문에서 탄소중립을 추구하지 않는다면, 다른 부문에서의 노력도 빛이 바랠 것이다. 이곳에서는 탄소를 적게 배출하면서도 실내 온도를 관리하고 사람과 사물을 운반하며, 생활 곳곳에 쓰이는 물건들을 만드는 새로운 기술을 들여다본다. 마지막으로 5부 「탄소 술래잡기」에서는 탄소를 어떻게 ‘제거’할 수 있을지 살펴본다. 이미 배출된 탄소를 포집하고, 저장하며, 더 나아가 재활용하는 것 역시 대기 중 탄소 농도를 줄이는 데 기여할 수 있는 중요하고 실효성 있는 방안이다. 이 기술들이 어디까지 발전해 있으며, 어떤 분야에서 유용하게 사용될 수 있을지 확인한다.
마지막으로 각 부의 끝마다 ‘우리가 할 일’을 덧붙였다. 기후 위기에 대처하자는 시민들의 공감대는 점차 넓어지고 있다. 하지만 탄소중립은 시민의 자발적인 사회운동만으로 실현되지 않는다. 시민과 기업, 국가 차원에서 무엇을 할 수 있는지, 또 실제로 무엇을 하고 있는지를 함께 이야기한다.


■ 책 속으로

석탄, 석유 이후 이제는 전 세계가 신재생에너지에 주목하고 있다. 여기에는 반드시 기후변화에 대응할 목적만 있는 것은 아니다. 채굴 기술이 발전한 덕분에 석유 같은 화석연료는 계속 발굴된다. 50년 전에도 70년 치밖에 남지 않았다던 석유는 지금도 70년 치가 남아 있다. 문제는, 앞으로 석유의 단위당 발굴 비용이 상승할 일만 남았다는 것이다. 오죽하면 ‘오일머니’로 유명한 중동 국가들마저 최근 들어 신재생에너지에 관심을 갖겠는가. 석유가 압도적으로 저렴한 시대는 이미 지나가고 있다. (18쪽)

기업들의 이런 움직임은 주요국 정부가 벌이는 탄소중립 주도권 경쟁과도 맞물려 있다. 먼저 유럽연합은 2023년 탄소 국경 조정 제도 시행을 추진하고 있다. 수입 제품이 유럽연합 회원국의 제품보다 탄소 배출이 많은 경우에는 세금을 부과하는 제도로서, 철강이나 자동차, 석유화학 등 탄소 배출이 많은 산업군이 주력 수출 분야인 우리나라에 직격탄이 될 것으로 보인다. 미국도 조 바이든 대통령이 기후·환경 의무를 제대로 이행하지 않는 국가의 집약적 상품에 대해서는 탄소 국경 조정세나 쿼터를 부과할 수 있다며 관련 내용을 통상 정책 보고서에 담아 의회에 제출한 바 있다. (33~34쪽)

석탄과 석유로 에너지를 만드는 시대에는 거대한 자본과 설비가 필요했다. 생산자와 공급자가 분리되어, 국가 경제뿐 아니라 개인의 생활에도 막대한 영향을 미쳤다. 그러나 미래 친환경 시대의 태양광발전 기술은 누구나 쉽게 에너지의 생산자가 되는 진정한 에너지 독립화 시대를 앞당길 것이다. (53쪽)

우리나라처럼 특히 연료 연소 부문에서 탄소 배출량이 많은 경우, 에너지 효율화로 전체 에너지 사용량을 줄이는 한편 에너지원을 신재생에너지로 전환하는 방법이 탄소 배출량 감소에 가장 효과적이다. 〔……〕 문제는, 온실가스를 줄이는 동시에 경제성장이 가능하냐는 것이다. 이를 일컬어 탈동조화라고 한다. 서로 연관된 것으로 간주되는 두 요인이 같은 방향으로 변화하는 현상이 동조화라면, 탈동조화는 동조화에서 벗어난 때를 가리킨다. (102쪽)

에너지 저장이 전력 계통 내에서 전기에너지 사용의 시간적 제약을 해소하는 핵심 기술이라면, 스마트그리드는 양방향 통신, 즉 스마트미터를 통해 에너지 활용을 극대화한 새로운 전력 계통을 뜻한다. 전자 통신, 전력 전자 기반 특수 설비, 국가 간 에너지 연계 등 제어 가능한 모든 요소를 동원해 효율성을 높이는 것이다.
탄소중립 시대에 전력 생산이나 공급에서 신재생에너지와 같은 제어 불가능한 요소가 생긴다면, 반대로 소비에서는 제어 가능한 수요 반응이라는 개념이 생길 것이다. 말 그대로 수급 상황에 따라 수요가 반응해 불균형을 해소한다는 뜻이다. 〔……〕 지금의 전력 계통은 전기 요금 체계로 정해진 비용을 전기 사용량에 따라 청구하지만, 만일 전기 가격이 실시간으로 변하고 전력 수요가 이에 반응한다면 수요와 공급을 맞출 수 있을 것이다. (123~124쪽)

에너지 저감이 탄소 저감으로 전환되는 과정에서 건축계에 새롭게 등장한 개념이 ‘제로 에너지 건물’이다. 화석연료를 사용하며 발생하는 온실가스를 최소화하기 위한 대안으로 떠오른 것이다. 제로 에너지 건물은 화석연료를 사용하지 않는 건물, 또는 탄소를 배출하지 않는 건물을 가리킨다. 〔……〕 개념은 이렇지만, 에너지원이 화석연료든 아니든 일단 에너지를 적게 소비하도록 짓는 것이 우선이다. 그다음 신재생에너지 같은 탈탄소 에너지원을 건물에 공급하는 것이 순서다. 또한 냉난방을 비롯해 조명, 급탕시설, 가전, 사무기기, 엘리베이터 등 건물에서 소비하는 모든 에너지를 감축 목표로 삼아야 한다. (149쪽)

탄소중립 맥락에서 기업들은 국내외로 경영전략의 변화를 요구받고 있다. 무역 환경은 기후변화 대응 기조를 점차 강화하고 있고, 국내적으로는 그린 뉴딜 정책과 장기 저탄소 발전 전략이 시행되면서 경영 환경이 바뀌고 있다. 이러한 변화에 발맞추려는 기업의 생존 전략은 그린 산업의 창출, 그린 비즈니스를 통한 그린 시장의 선점으로 나타난다. (185쪽)

탄소중립이라 하면, 대개 에너지를 만들거나 사용할 때 배출하는 탄소를 최소화하는 기술이 떠오른다. 즉 탄소가 발생하는 것부터 막는 기술이라는 것이다. 여기서 더 나아가, 이미 존재하는 탄소까지 줄이는 건 어떨까. 배출된 탄소를 붙잡아서 격리하는 기술이 있다면, 기후변화를 일으키는 탄소를 더욱 줄일 수 있을 것이다. (189쪽)


■ 〈#해시태그_과학〉 시리즈 론칭

인류의 미래는 과학기술이 만든다
〈#해시태그_과학〉 1차분 ‘기후 위기’ 편 2권 출간!

문학과지성사와 한국과학기술연구원KIST이 새로운 과학 시리즈 〈#해시태그_과학〉을 함께 선보인다. 〈#해시태그_과학〉은 우리 사회가 마주하고 있는 첨예한 이슈에 대해 한국 과학기술 연구자들의 관점과 성과를 한눈에 볼 수 있는 시리즈다. 이번에 출간된 1차분 2권은 ‘기후 위기’라는 큰 틀에서 ‘탄소중립’과 ‘미세먼지’라는 주제로 독자들을 찾아간다.
올겨울 “역대 다섯번째로 추운 겨울이 될 것”이란 관측이 나오는 가운데, 북반구 곳곳을 강타 중인 이상 한파의 원인으로 지구 가열이 지목된다. 지구가 뜨거워진 탓에 극지방의 찬 공기를 가둬두던 제트기류가 약화되면서, 중위도지방까지 찬 공기가 내려왔다는 분석이다. 그런가 하면 2100년에는 한반도 대부분이 아열대기후로 바뀔 것이라 전망된다. 기후 위기는 당장 우리 일상에서 체감되는 위협이다.
지구 가열의 원인으로 거론되는 것은 온실가스다. 그렇다면 온실가스와 미세먼지를 다량 배출하는 화석연료를 적게 쓰는 것이 답이겠지만, 말처럼 간단하지는 않다. 경제 활동에는 에너지가 들며, 오랜 기간 정착된 화석연료 기반의 시스템을 하루아침에 바꾸기는 어렵기 때문이다. 경제성장과 기후 위기 억제라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 대안은 어떻게 마련될 수 있을까?
인류의 미래는 이제 과학기술이 좌우한다 해도 과언이 아니다. 〈#해시태그_과학〉은 지금 여기의 사회문제를 풀어나가기 위해 과학기술이 어디까지 도달해 있는지를 확인하는 자리가 될 것이다. 해시태그 기호(#)가 사회 이슈를 주제어로 띄워 올려 대중들을 연결시키는 것처럼, 이 시리즈는 각 분야의 최전선에서 이루어지는 과학기술을 독자들과 연결해나갈 예정이다.

목차

■ 차례

들어가며 인류의 미래는 과학기술이 만든다

1부 왜 탄소중립일까
1 석유의 시대는 끝났다
2 국제사회, 행동해야 할 시간
3 탄소중립의 진짜 의미
우리가 할 일 1

2부 새로운 에너지원을 찾아서
1 태양광발전
2 풍력발전
3 수소에너지
4 바이오매스 발전
우리가 할 일 2

3부 에너지 관리의 최적화
1 재생에너지 저장
2 스마트그리드
우리가 할 일 3

4부 더 적게, 더 효율적으로
1 제로 에너지 건물
2 친환경 교통·운송 수단
3 고탄소 산업의 저탄소화
우리가 할 일 4

5부 탄소 술래잡기
1 이산화탄소 포집·활용·저장
우리가 할 일 5

미주
지은이 소개

작가 소개

한국과학기술연구원 엮음

1966년 2월 출범한 최초의 정부 출연 연구 기관으로, 16개의 전문 출연 연구소의 모태가 되었으며 설립 초기 산업화의 싱크탱크로서 국가 경제성장을 견인하였다. 이후 1980년대 선진 기술 추격 연구, 2000년대 원천 기술 선도 연구 시기를 거쳐, 현재는 세계 최고의 혁신 연구를 지향하며 기후 위기, 치매, 감염병과 같은 미래 어젠다에 대응하고 있다.

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