점점 고갈되는 화석에너지, 대체 방법은 결국 ’청정에너지’

 

지구에 널린 자원 활용…환경오염도 고갈 걱정도 없어

올여름의 기나긴 장마나 100년만의 폭우 등은 한반도의 기상이변이 점차 심각해지고 있음을 말해준다. 여러가지 자연적 원인이 있겠지만 그 중에서도 온난화로 인한 자연환경 변화가 가장 큰 원인으로 꼽힐 정도다.

이 온난화야말로 인류가 석탄이나 석유 등 화석원료를 과다 사용함으로써 촉진되고 있다는 과학계의 경고로 어제 오늘의 이야기가 아니다. 그렇다고 현재의 인류가 누리고 있는 석유에너지를 통한 문명의 이기를 포기하기란 불가능에 가까운 일이다. 

현대문명의 이기인 도로 위를 달리는 자동차, 하늘을 나는 비행기, 바다를 가르는 선박 등을 움직이는 힘의 원천은 누구다 알고 있다시피 '화석연료(석탄, 석유, 천연가스 등 지하매장 자원을 이용하는 원료)'를 이용한 에너지다.

인간 사회와 경제 구도의 대변혁을 가져온 산업혁명 역시 석탄을 에너지로 사용 가능했기에 가능했다. 그야말로 화석연료의 발견은 인류의 문명을 한 단계 업그레이드 시킨 원동력이었던 셈이다.

그러나 화석 연료의 양에는 한계가 있고 묻혀있는 곳조차 편중이 심하다. 우리나라의 경우 '석유 한 방울도 안 나오는 나라'로 석유 값이 급등하거나 판매가 중지되면 심각한 위기에 도달하게 된다.

특히 화석연료를 사용하는 공장과 자동차의 배출 가스는 대기 오염의 주범이며, 최근 지구 온난화에 따른 가뭄과 폭우 등 상시적 기후이변의 원인으로도 지적되고 있다. 이에 세계 각국은 저마다 화석에너지를 대체할 또 다른 에너지 개발에 심혈을 기울이고 있다.

화석에너지 대체할 '청정 에너지'로서 '원자력'은 무조건 좋을까

 화석연료를 대체하기 위한 에너지로 제일 주목을 받았던 것은 '원자력'이었다. 그러나 원자력은 최근 후쿠시마 사고에서 보듯 완벽한 안전성을 담보하지 못하는 한 인류의 생명까지 위협하는 매우 위험한 시스템이다.

또 쓰고 남은 폐연료를 어떻게 처리할지도 아직 완벽하게 연구되지 않아 화석연료를 대체할 에너지원으로 자리잡기에는 시간이 걸릴 것으로 예측된다.

그렇다면 화석연료와 원자력의 단점을 커버해 줄 수 있는 안전한 에너지에는 어떤 것이 있을까. 그것은 바로 '청정 에너지'다.

청정 에너지란 화석연료 같이 폐기물에 의한 환경오염이 생기지 않거나 공해가 적은 자연에너지를 말한다. 태양열, 풍력, 조력, 미세조류, 수소 등이 여기에 속한다.

태양열 에너지는 지구로 날아오는 태양 복사광선을 각각의 열에너지와 빛에너지 등으로 분류해 집열판 또는 집광판을 이용, 전기나 열에너지로 변환한 뒤 사용하는 대체에너지다. 최근에는 태양열 에너지 건설비와 이용 가격이 저렴해지고 있는 추세로 집이나 회사 등에 태양열 판넬이 설치된 곳을 자주 볼 수 있다.

특히 태양은 끊임없이 지구로 빛을 쏘기 때문에 무궁무진한 에너지원을 가지고 있으며 공해물질 배출도 없어 그야말로 '청정에너지'라 할 수 있다.

미국처럼 땅이 넓은 나라들은 실제로 서부 사막 등에 태양열 판넬을 깔아놓고 에너지를 저장하고 있다. 여기에 모인 에너지는 이미 대도시 하나를 커버할 수 있을 만큼의 어마어마한 양이 된다.

미국처럼 땅이 넓지 않은 나라에서 개발할 수 있는 청정에너지도 있다. 바로 '미세조류(광합성 색소를 가지고 광합성을 하는 단세포생물들에 대한 통칭)'다.

미세조류는 바이오에너지로 변환시킬 수 있는데, 작은 연못 등에서 대량으로 키울 수 있고 햇빛이 좋을수록 빨리 자라는 장점이 있다. 미국 캘리포니아에서는 이미 미세조류를 키워 에너지를 생산하는 기술에 집중하고 있다.

 

유채씨나 콩, 해바라기씨, 야자 등 전통적인 식용유 기름을 원료로 해서 만드는 '바이오디젤'기술도 친환경적이다. 바이오디젤은 바이오디젤과 경유의 혼합 정도에 따라 제품이 몇 가지로 나뉘는데 그 중 바이오디젤 20%와 경유 80%를 혼합한 'BD20'은 경유 대체에너지로도 사용 가능해 미국·유럽연합 등에서는 이미 품질기준도 마련돼 있다.

그러나 청정에너지에도 문제점은 있다. 바이오디젤의 경우 식량에서 에너지를 뽑는 것이 과연 효율적인가라는 문제가 존재한다. 최근 국내날씨에서 알 수 있듯 열대야 기후가 지속 되면서 가뭄이 이어지다 갑자기 폭우가 쏟아지는 등 예측할 수 없는 기후변화에 과일과 야채 값이 폭등하는 양상을 보이고 있다. 전에 없던 현상이다. 때문에 식용작물에서 얻는 바이오디젤이 과연 사회적, 경제적 효율성을 지니고 있느냐에 대해 의견이 분분한 상태다.

또 땅이 좁고 4계절 또한 뚜렷해 365일 태양열을 많이 받을 수 없는 국내에서 태양열과 미세조류를 얼마나 잘 활용할 수 있을 것인가도 미지수다.

그럼에도 과학자들은 '청정에너지 기술개발에 손 놓고 있을 수 없다'고 말하고 있다. 고갈의 위험이 있는 화석에너지만 바라보고 있다가는 석유파동과 동시에 에너지 고갈사태가 일어나 에너지를 얻기 위한 세계전쟁까지 벌어질지도 모르기 때문이다.

이에 국내에서도 청정에너지를 연구하기 위한 노력에 박차를 가하고 있다. 특히 KIST는 원내에 청정에너지연구센터를 설치하고 수소, 바이오, 청정연료 개발에 필요한 요소기술과 시스템 개발에 주력 중이다.

청정에너지연구센터(센터장 주오심)의 주요 연구분야는 ▲수소에너지 제조기술 ▲바이오 및 청정연료 제조기술 ▲친환경 신공정 개발 등으로 식용이 아닌 이미 경작돼 나온 나무에서 바이오에너지를 추출하는 연구와 태양광 에너지와 이산화탄소를 화학원료로 바로 만들 수 있는 연구, 지구에 널려있는 자연에너지와 물을 이용해 수소를 얻는 연구 등을 진행하고 있다. 이 외에 환경친화적인 새로운 공정을 개발하는 등 엔지니어링 연구도 병행 중이다.

청정에너지연구센터는 올해만 기술이전 4건(약 12억 원)을 완료했으며 SCI 논문 60편을 게재했고, 2010년에는 연구원내 센터 평가에서도 상위권을 차지할 정도로 KIST 내에서도 우수한 연구조직으로 평가받고 있다.

주오심 청정에너지연구센터장은 "지금 화석에너지가 값싸고 모든 엔진 또한 화석 에너지에 맞춰져 있어 청정에너지 개발이 쉽지 않지만 손 놓고 있을 수는 없는 일"이라면서 "센터 구성원들이 일당백으로 열심히 일하는 만큼 오염물질을 배출하지 않고 사이클이 가능한 청정에너지를 만들기 위해 최선을 다하겠다"고 말했다.