ecoroko

‘자전거로 CO₂ 다이어트’라는 말은 참 잘 만들어진 문구이다. 심리적으로 사람들에게 자전거를 타면 CO₂를 줄일 수 있다는 의미를 전달하기도 하지만, 사람들은 이 문구에서 ‘다이어트’에 끌리기 때문이다.

많은 사람들이 다이어트를 위해서 수많은 노력을 하고 있고, 대한민국의 변하지 않는 관심사가 ‘살과의 전쟁’이라는 면에서 본다면 더욱 그러하다. 문구를 통해서 직접적으로 자전거가 살을 빼기 위한 도구임을 말하지 않더라도 ‘CO₂  다이어트’라는 감각적인 문구를 통해서 자전거를 타는 것이 건강에도 또 환경에도 도움이 됨을 효과적으로 드러낸다. 

 

참고자료

http://news.hankooki.com/ArticleView/ArticleViewSH.phpurl=life/201105/sp20110515124313109540.htm&cd=2401&ver=v002

http://www.co2diet.or.kr

cocologic 녹색네트워크 CO2, SK 이노베이션, 노보 노디스크, 북극곰, 온실가스, 이산화탄소, 자전거, 자전거 캠페인, 자전거로 CO2 다이어트

1.     6대 온실가스와 메탄

흔히 온실 가스하면 이산화탄소를 많이 생각하는데요. 물론 이산화탄소가 기여도 면에서는 제일 높다고 할 수 있지만 온난화 지수 면에서는 6대 온실가스 중 가장 낮습니다. 온실효과를 내는 온실가스는 수증기, 탄산가스, 메탄, 이산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황, 오존, 프레온 가스 등을 말합니다. 자연적이고 가장 온실효과가 큰 가스는 수증기이지만 인위적인 것 중 가장 큰 기여도는 이산화탄소가 크기 때문에 주로 이산화탄소에 대한 규정을 많이 정하고 있습니다. 다음 표는 IPCC에서 발표한 지구온난화 지수(GWP)입니다. 이산화탄소의 온난화 지수를 1이라고 했을 때의 나머지 5개의 대표적인 온실가스의 온난화 지수와 기여도 입니다.

 온실효과에 대한 자세한 정보나 기후변화 관련정보는 아래 사이트에서 자료를 얻으실 수 있습니다.  

http://co2.kemco.or.kr/index.asp

http://www.gihoo.or.kr/portal/index.jsp

2.    메탄 저감기술

대기 중 메탄 비율을 감소 하는 기술은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 생성 자체를 줄이거나 생성된 메탄을 천연가스와 섞어 연료로 사용합니다.

첫 번째, 생성 자체를 줄이는 기술들 입니다.

1)동물 사료에 첨가물을 넣어 메탄가스 발생 저감

 생산되는 메탄의 25%정도가 소와 같은 동물에게서 나오는 것이라고 합니다. 따라서 동물이 메탄을 생성하는 것을 줄이는 것도 연구가 많이 되고 있습니다. 주로 동물의 사료에 첨가물을 넣어 소화과정에서 메탄 생성을 막습니다. 또는 이번에 CJ에서는 동물 사료에 섞을 메탄생성세균을 파괴하는 박테리오파지를 개발하고 있습니다.

2)메탄이 발생되는 매립지에 식물덮개를 사용하여 감소, 이산화 탄소도 감소.

 메탄은 쓰레기더미, 처리 후 슬러지 등에서 발생합니다. 식물 덮개를 이용하는 것은 비용도 적게 들고 친환경적이라고 할 수 있습니다.

3)헤어리베치 이용으로 비료와 농경지의 메탄 생성 감소

헤어리베치는 해외에서 들여온 화학비료를 대신 할 수 있는 질소고정 녹비작물(식물을 이용한 비료)입니다. 녹비식물이라는 것도 친환경적이라고 할 수 있으나 메탄 생성 감소 효과도 있다고 합니다. 우리나라 식물도 이러한 효과가 있는 식물이 있기를 기대해 봅니다.

두번째, 메탄 가스를 연료로 사용하는 사례들 입니다.

메탄은 천연 가스의 주요 성분이기도 하며 매립지 등에서 나오는 메탄 가스를 이용하여 다양한 곳의 연료로 이용할 수 있습니다. 제일 대표적인 것이 메탄 가스를 이용한 자동차입니다.

 하수처리장에서 생성된 바이오 메탄으로 운행되는 자동차

3.     코멘트

 환경 재앙의 가장 큰 예인 기후 변화에 아무래도 대표적인 것이 이산화탄소다 보니 탄소에 집중해서 제어하는 것이 맞다고 볼 수 있습니다. 하지만 제 생각에는 온실가스에는 이산화탄소 말고도 여러 기체들이 있는 데 탄소만 제어하면 지구 온난화가 완전히 해결될 것 같은 글이나 활동 들을 보기도 했습니다. 그래서 온실기체는 다른 기체들도 있고 어떠한 기술들이 있는 지 알리기 위해 이번 글을 쓰고 싶었고요. 그래도 메탄이 온실가스의 기여도 지수가 높은 만큼 메탄 저감 기술들이 많이 개발 되고 있습니다. 어떠한 기술이 그러하듯이 단지 오염물질을 적게 배출한다고 녹색기술이 아닌 진정한 생태계에 피해가 가지 않는 기술들이 많이 나오기를 기대합니다.

참고자료

http://www.greendaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=11828

https://naver.nanet.go.kr/dl/CommonView.php?u=CHKU6%2BTY6Qgj4Ri6pqJnAQUR5NmdPjQ5xMySfWRRj2jsUP60ZwkG4mpWP1Od%2FCKKd0QDUcaGIGPw7Yl11smJnw%3D%3D

International Journal of Environmetal Technology and Management-호주과학자

http://www.konetic.or.kr/?p_name=dbsv&query=view&sub_page=env_lib&unique_num=52020

http://www.giti.kr/news/view.html?section=80&category=246&page=7&style=title&no=36952&osort=bnum

soy1 녹색기술 IPCC, 기후변화, 매립지, 메탄, 메탄 생성 세균, 메탄 저감, 바이오메탄, 바이오메탄 자동차, 온난화 기여도, 온난화 지수, 온실가스, 하수처리장

온실효과의 숨은 원인들.

  온실가스의 주범으로 인식되고 있으며, 탄소배출권, 탄소저감 정책 등으로 많은 이슈가 되고 있는 이산화탄소 이외에도 많은 요인들이 있습니다. 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 산화 질소(N2O) 등이 자연적, 산업적으로 모두 방출되며, 수소 불화 탄소(HFSc), 과불화탄소(PFCs), 육불화 황(SF6) 는 매우 강력한 온실가스로 자연적으로는 발생하지 않고, 다양한 산업 활동에 의해 발생하게 되었습니다.

  다른 온실효과의 주범들의 컨텐츠에 뒤이어 산업활동으로 발생한 수소불화탄소(HFSc), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6) 에 대해서 간단히 소개하고자 합니다.

수소 불화 탄소(HFCs)

  위 그림은 수소불화탄소(HFCs) 의 한 예입니다. 오존층 파괴물질인 프레온가스인 CFC(염화불화탄소)의 대체물로 개발되었던 HFCs 대기권내에서의 수명이 짧고, 염소를 포함하지 않아 성층권에서의 오존 손실을 막을 수 있는 대체물로 여겨 지고 있으며, 현재도 많은 곳에 사용되고 있습니다.

과불화 탄소(PFCs)

  냉매, 소화기 및 폭발방지물, 분무액, 솔벤트 용제, 발표제 등에 쓰이는 가스입니다.

  CFC(염화불화탄소)를 대체하여 쓰이고 있으나, 온실가스의 하나로 알려져 있으며, 해마다 차지하는 비중이 늘어 가고 있습니다. 우리나라의 경우 전량 반도체 제조공정에 사용되며, 국내 온실가스 총 배출량의 4.2%를 차지합니다.

육불화 황(SF6)

  플루오린과 황의 화합물로, 황 원자를 중심으로 플루오린 원자가 정팔면체 구조를 취하고 있습니다. 열적 안정성이 좋고, 열 전달성이 뛰어나,1960년대 부터 절연제 등으로 넓게 사용되고 있습니다. 또한, 이러한 높은 절연성으로 변압기, 절연 개폐장치 등의 절연 매체로 사용되며, 이외에도 반도체 제품이나 액정 판넬의 제조 과정에서도 사용됩니다. 특수하게는 어뢰의 엔진 연료에도 사용 됩니다.

  이 세가지 온실가스는 합쳤을 때 인공적으로 발생하는 온실가스의 전체의 3.8% 정도 차지 한다고 합니다. 하지만, 수명이 길고, 사용량 또한 증가하고 있는 추세여서, 온실효과와 관련된 기관에서는 이 물질들에게도 초점을 맞추고 있지요.

  지구온난화 지수를 보면, 왜 위험한지 알 수 있는데요. GWP 는 이산화탄소를 1 정도의 온실효과를 발생한다고 하였을 때 다른 물질의 상대적인 온실효과 발생 정도를 나타낸 것입니다. 다른 물질보다는 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황은 거의 이산화탄소의 만 배가 넘게 작용하고 있지요. 특히나 육불화황은 수명도 천년 단위이며, 온실효과도 이산화탄소의 23900배나 됩니다.

  여기서 위 두그림을 보았을 때 의문점이 드시는 분도 계시겠죠. 이산화탄소 88 X 1 = 88 이고, 3.8% 의 세 화합물은 그 효과가 평균 10000배 니까, 3.8 X 10000 = 38000 으로 해서 나머지 화합물에 의한 지구온난화 영향이 더 큰 것 아닌가 의문점이 드실 것입니다. 저 또한 그렇습니다. 물론, 대기 상에 존재하는 양을 모두 합쳤을 때는 이산화탄소에 의한 영향이 가장 크다고 볼 수 있겠죠. 다른 화합물에 비해 엄청나게 많기 때문이죠.

  중요한 사실은, 결국! 산업이나 인공적인 작업으로 인해 발생하는 온실가스들 중, 가장 위협이 되는 것은 결국 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황 이 세가지가 아닌가 생각됩니다.

코멘트

  지구온난화를 초래하는 온실가스, 이산화탄소가 지구온난화의 주범이라는 설이 발탁되고, 각국에 제제가 들어 가기 시작하면서, 탄소배출권은 또 하나의 경제시장을 만들어 내었습니다. 하지만, 이산화탄소만이 온실효과의 주된 범인은 아닙니다. 이산화탄소나 메탄, 아산화질소 등은 자연적인 발생량도 있기 때문에  자연적 균형 측면에서 이것을 정화할 수 있는 능력 또한 자연이 어느정도 지니고 있다고 볼 수 있지요. 하지만, 산업공정에서만 발생한다는 수소불화탄소나, 과불화탄소, 육불화황은 수명이 긴 점에서 볼 수 있듯이 자연이 이 화합물들을 없애거나 정화할 수 있는 능력이 거의 없을 것으로 보입니다. 실제로도 거의 영구적으로 존재한다고도 하네요. 이 때문에 2000년대를 기점으로 이 화합물들에 대한 규제도 들어 갔고, 점점 강화되고 있다고 합니다. 특히 수소불화탄소는 프레온가스를 대체하는 물질이지만, 온실효과를 발생하죠. 이 때문에, 두 화합물을 정화하는 공정이 어떤 것이 비용이 적게 드는지, 많은 연구와 실험이 있었다고 합니다. 결과는 수소불화탄소를 잡아 내는 것이 비용이 더 적게 든다고 합니다.

reference

1. 위키피디아

2. 그린 투데이 "과불화탄소 [PFCs (perfluorocarbons)]" http://www.giti.kr/news/view.html?section=200&category=216&PHPSESSID=771364d7ddcced3f838526211d61652f&no=1589&PHPSESSID=771364d7ddcced3f838526211d61652f

3. 유넵한국위원회 "기후변화 방지 및 오존층 보호 방안 보고서" http://www.unep.or.kr/board.php?BID=board04&GID=root&mode=view&adminmode=&UID=269

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N₂O란?

상온에서 무색이며 약간 달콤한 향기가 나는 가스로, 상온에서는 안정적인 성질을 갖고 물에 잘 녹습니다. 흡입 시에는 가벼운 경련과 함께 마치 웃는 모습을 짓게 하여서 웃음가스라고도 합니다. 심리적인 안정이나 진통효과를 지니고 있어 여러 의료분야에서 이용되고 있습니다.

이러한 N2O는 온난화효과가 CO2에 비해 310배에 이르며 120년의 분해기간이 소요될 만큼 대기 중에서 매우 안정하여 성층권에서 오존층을 파괴하는 물질로 알려져 있습니다.

  이러한 N2O의 주 배출원은 질소질 비료 및 가축분뇨에 의해 농경지에서 일어나는 것과 산업공정에서 발생되는 N2O로 나눌 수 있습니다. 농경지에서 아산화질소 배출은 첫째, 질소를 시용한 토양에서 직접 배출되는 과정, 둘째, 농경지에 시용된 질소의 일부가 대기나 수계를 통해 유출되고 이동하여 아산화질소로 배출되는 간접배출, 셋째, 작물잔사의 소각에 의한 아산화질소로 배출 3가지의 경로로 배출됩니다. 산업공정에서 발생되는 N2O는 주로 질산, 아디프산, 카프로락탐과 같은 화학약품 제조공정 및 유동층 석탄발전 등에서 발생됩니다.

저감과 관련된 기술 및 노력

1. 농경지에서의 N2O 저감 노력 

 

농촌진흥청에서 “온실가스 저감을 위한 밭작물 재배 기술”이라는 책을 발간하였습니다.(http://lib.rda.go.kr) 이 책의 경우 농업에서 배출되는 아산화질소(N2O)를 줄 일수 있는 재배기술을 담았습니다. 이 책은 총 90여 쪽 분량으로 아산화질소의 배출에 관한 내용과 발생 감축을 위한 재배기술을 소개 하였습니다.

이 책의 주요 재배기술에 녹비작물인 헤어리베치를 화학비료와 섞어 시용하면 화학비료만 시용한것과 비교해 아산화질소를 65.5% 줄일 수 있는 것으로 조사되어 있습니다. 또한 물 관리로 일정한 토양수분장력을 유지하면 아산화질소를 18.8% 줄일 수 있으며, 질산화 억제제로 토양처리를 하면 아산화질소 배출량을 감소 할 수 있다는 내용도 포함되어 있습니다.

2. 산업공정에서의 N2O 저감기술

코멘트

 

verde. 녹색기술 N2O, 아산화질소, 오존층, 오존층파괴, 온실가스, 일산화질소, 저감

  정부가 지난 16일, ‘온실가스 • 에너지 목표관리 운영 등에 대한 지침’을 확정 및 고시함에 따라 국내 기업들도 국제적인 환경 규제에 따른 온실가스 감축과 에너지 절약에 본격 돌입하게 되었다.

  현재 <온실가스 • 에너지 목표관리제>는 총괄기관인 환경부와 부문별 관장기관인 농심수산식품부, 지식경제부, 국토해양부 등에서 시행하고 있으며 운영지침이 고시됨에 따라 지난해 9월에 지정된 총 468개 관리업체들은 명세서를 부문별 관장기관에 제출해야 하고 오는 9월 온실가스 감축목표와 에너지 절약목표를 설정하고 이를 시행하는 과정을 2013년 초에 첫 검증 • 평가 받게 된다.

  이번 지침과 관련 온실가스 • 에너지 목표관리제 총괄기관인 환경부는 “EU나 미국 호주 등 관련 법령과 함께 IPCC^[각주:1], ISO^[각주:2] 해당 규정을 분석하고 온실가스 산정과 보고, 검증체계를 구축하는 주력했다”고 밝혔는데 이는 향후 배출권 거래제와 국제 탄소 시장 기반 마련에 중점을 두었다는 설명이다.

  목표관리제는 기업과 정부가 온실가스 감축계획을 매년 협의하고 이행하는 제도이므로 실질적으로 우리나라 온실가스의 60%를 내뿜고 있는 기업들을 관리할 제도로는 현재 유일하다. 하지만 정부가 산업계의 온실가스 감축을 위해 도입한 온실가스 • 에너지 목표관리제가 사실상 제 역할을 하지 못할 것으로 평가 받고 있다. 
 
  관련 규제가 ‘솜방망이’ 수준에 불과한데다 자발적인 감축을 유도할 만한 제도적 장치도 빈약하기 때문이다. 이러한 제도를 통해 기업들의 온실가스 감축을 강제할 수 있다고 생각하기엔 어려운 실정이다. 이는 우리나라가 온실가스 배출량을 줄여나갈 수 있을지에 대한 근본적인 문제로 연결된다. 현재 배출권 거래제는 2년 미루어 졌고, 탄소세 등 보완적인 정책수단에 대한 사회적 공감대도 미약하기 때문이다.

 

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그렇다면 어떻게?

  정부는 2020년까지 온실가스 예상 배출량의 30%를 감축한다는 내용의 <국가 온실가스 감축목표>를 2009년 국내외에 발표한 바 있다. 10년도 채 남지 않은 상황에서 목표를 달성하려면 산업부문에서 효과적인 감축이 시급하다는 것이 전문가들의 공통적인 시각이다.

 

탄소배출권 거래제와 탄소세


  배출권 거래제는 기업들끼리 온실가스 배출 권한을 사고파는 제도로서 온실가스 배출의 자율적 조정을 촉진하여 최소의 사회적 비용으로 적정한 환경을 유지하고자 고안된 재산권제도의 하나이다.

  특히  배출권 거래제는 온실가스 배출량을 직접 관리하는 정책수단으로서 국가가 배출총량을 정한 후 개별 기업들에 배출권을 제한적으로 할당하기 때문에 감축 확실성이 높다는 점이 큰 장점이다. 또한 기업들에 추가 감축의 동기를 부여한다는 점도 장점에 속한다. 그러나 배출권 가격의 변동성이 커 투기에 이용될 수 있다는 점뿐만 아니라 배출권 시장 자체가 제대로 형성되지 않을 수도 있다는 단점을 가지고 있기도 하다.

  탄소세는 소비세로 화석연료의 탄소성분에 따라 제품을 생산하는 과정에서 배출되는 탄소에 대해 부과된다. 탄소세는 모든 배출 단위에 부과되는 이산화탄소배출세, 화석연료에 포함된 탄소량에 부과하는 탄소세 혹은 연료의에너지 함유량에 대한 에너지세 등의 형태를 취하며 생산자와 소비자 차원에서 모두 부과될 수 있다.

  이러한 탄소세는 가격 확실성이 높고 사회적 합의만 이루어진다면 즉시 도입할 수 있다는 장점이 있지만 조세가 늘어나는 만큼 기업이나 국민의 동의를 얻기 어려울 뿐만 아니라 배출할 수 있는 탄소의 양이 지정되지 않으므로 규정된 배출량 이하의 탄소 배출에 관해서는 규제가 어렵다는 단점이 있다.


따라서


  지금 필요한 것은 시장을 공정하게 관리하면서 대기업들의 온실가스 배출량을 실질적으로 줄일 수 있는 거래제 방식과 탄소세 도입에 관한 논의라고 하겠다.


참조

• 온실가스 배출 468개社, 내년부터 감축 의무화, 2011.03.15. 아이뉴스24
• 온실가스 에너지 목표관리제 확정고시, 2011.03.16. mk뉴스
• [온실가스 목표관리제 ‘유명무실’]온실가스 마구 내뿜어도 2015년까지 ‘무방비’, 2011.03.16. 내일뉴스
• '온실가스.에너지 목표관리 운영지침' 고시, 2011.03.15. 에너지경제신문
• 온실가스 감축 절박…‘배출권거래제’ 미룰 때 아니다. 2011.03.13. 한겨례신문

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1.      해당산업 기술 개요

  온실가스 감축을 의무화한 교토의정서가 발효된 후, 각국의 정부와 기업들은 이산화탄소 감축이라는 과제가 '발등의 불'이 되었다. 이산화탄소를 감소시키기 위한 녹색기술들은 여러 가지 존재한다. 현재 CCS 기술이 많이 논의되고 있지만, 이산화탄소를 고체화 시켜, 공기 중으로 방출되는 양을 줄여 주는 기술이기 때문에, 보관시의 여러 위험 요소로 인해 사고의 위험이 발생하기 마련이다.

  그렇다면 이산화탄소를 변환하는 기술은 없는 것일까? 이산화탄소가 온실효과의 원인 중 하나로 주목 받기 시작하면서 이산화탄소를 다른 물질로 변환시키는 기술들을 연구하기 시작하였다. 인공적으로 광합성을 만드는 기술이 많이 시도 되었지만, 비용문제와 변환시키는 양이 적어 큰 이슈는 받지 못했다.  하지만 2010년 현대중공업과 한국화학연구소의 공동연구로 작년 말 이산화탄소를 이용해 하루 50kg의 메탄올을 만들어 내는 소형 플랜트를 개발했다. 올해는 하루 10t의 메탄올을 생산할 수 있는 새 연구에 도전한다고 한다.

2.      기술분석

  화학제품의 원료 등으로 많이 쓰이는 메탄올은 청정연료로 주목을 받고 있는 바이오디젤의 주성분이기도 하다. 그렇다면 이산화탄소을 원료로 어떻게 메탄올을 만들어 낼 수 있는가. 이 연금술을 가능하게 하는 것은 한 작은 알갱이이다. 연구진들 사이에는 '마법의 알갱이'로 불리는 이 알갱이는 이산화탄소를 메탈올로 변환시켜 주는데 아주 큰 역할을 하는 촉매이다.

  이산화탄소를 메탄올로 변환하는 과정은 이산화탄소( CO₂)에 물(H₂O)과  메탄(CH₄:천연가스의 주성분)을 섞어 촉매에 통과시키면 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)가 나온다. 이 일산화탄소와 수소를 다시 새로운 촉매에 넣어 합치면 메탄올(CH₃OH)이 된다.

CO₂ + 2H₂O +3CH₄    --(촉매)-->     4CO + 6H₂

CO + 2H₂       --(새로운 촉매)-->     CH₃OH

  위의 반응식을 보면, 언뜻 쉬워 보일 수 있다. 

하지만 기술적으로 문제가 되긴 하는데, 변환 과정에서 위의 식에서는 보이지 않지만, 탄소가루가 발생할 가능성이 존재 한다. 탄소 가루는 기계장치의 배관을 막으며, 촉매를 부숴버리기도 한다. 이산화탄소를 다른 물질로 변환시키는 기술은 수많은 연구가 진행되었지만, 이 탄소가루 문제를 해결하지 못한 탓에 현재까지 큰 진전이 없었다.

현대중공업과 화학연구소의 공동연구를 통해 알아낸 탄소가루 문제의 해결방법은 나노기술이었다. 연구를 통해 세라믹 위에 니켈과 마그네슘 등으로 만든 촉매 물질을 더하고, 이것을 10나노미터 크기로 잘게 부수어 균일화시킨 후, 코팅해서 만들어 낸 촉매를 탄생기켰다. 이 촉매는 탄소가루를 발생시키지 않았다. 구리와 아연 등을 사용해 일산화탄소와 수소를 메탄올로 바꿔주는 촉매도 개발했다.

  나노 기술을 통해 촉매를 나노 사이즈로 균일화 시킨 것은 촉매가 반응에 작용하는 접촉면을 넓혀 주는 효과를 주는 것이다. 촉매가 효과를 발휘하기 위해서는 모든 반응물들과 만나야 하는데 나노 사이즈로 균일화된 촉매는 이것을 가능하게 하는 것이다.

3.      기술동향

  현대중공업과 한국화학연구소, 일간지의 한 기자는 '플랜트 설계와 제작의 달인' 과 '촉매의 달인' 이 만났다고 한다. 기술의 융합이 실현된 것이다. 현대중공업에서는 한창 새로운 공정 설계가 한창이다. 현재 10t 급 플랜트의 설계에 착수했다고 한다.

  플랜트 설계에서의 핵심은 이산화탄소가 일산화탄소와 수소로 바뀌는 반응기 안의 온도와 압력유지이다. 연구진은 반응기 내부에 열 공급장치와 센서를 부착에 반응기 전체를 균일한 온도와 압력으로 유지할 계획이라 한다. 효율을 가장 높일 수 있는 열 공급장치와 센서의 부착 위치를  찾는 것이 관건일 것으로 보인다.

  현대 중공업에서는 향후 1500t 급 설비까지 개발할 예정이라고 한다. 우리 나라의 연간 메탄올 수요가 170만t에 달하는데, 철강회사나 화학회사에서 발생하는 이산화탄소를 모두 메탄올로 바꾸는 경우 이를 충분히 충당할 수 있으며, 실현 가능성 또한 충분하다.

4.      코멘트

  신재생에너지로 각광 받고 있는 바이오 에너지, 그것의 주원료인 메탄올, 이산화탄소를 통해 만들어 낸다는 아이디어는 온실효과의 원인을 줄이는 동시에 친환경에너지를 생산해내는 '일석이조'의 효과를 보일 수 있다. 현재 태양전지나 풍력, 조력 에너지 등은 개발이나 설비 가격에 비해 큰 효율을 얻지 못하는 것이 대체 에너지 산업의 문제이자 해결해야 할 과제이다. 하지만 이 기술을 통해 비용을 절감하고, 에너지 생산효율을 크게 성장시킬 수 있을 것으로 보인다.

 이산화탄소 메탄올 변환 기술이 현재 존재하는 CO2 가 발생하는 발전소에 적용됨으로써 전기만 생산해내는 발전플랜트를 넘어서 생산의 부산물까지 이용해 바이오 에너지를 생산함으로써 커다란 에너지발전소로가 만들어 지길 기대해 본다.

5.      참조

- 조선일보 비스 : http://biz.chosun.com/ "온난화주범' CO₂서 청정연료 메탄올 뽑아낸다"

- 파퓰러사이언스 : http://popsci.hankooki.com/ "신 에너지원으로 거듭나는 이산화탄소"

- 기후변화대응기술정보센터 : http://www.cctech.or.kr/ "이산화탄소, 메탄올전환 촉매개발"

- 동아사시언스 : http://news.dongascience.com/ "태양에너지 + 물 + 이산화탄소 = 메탄올?"

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  최근 우리 나라에서는 바이오연료 혼합의무사용제(RTS) 도입 추진으로 인한 여러 가지 입장으로 갈팡질팡 하고 있습니다. 환경보호의 입장에서는 찬성이지만, 우리 나라의 사정상 바이오연료를 대부분 70% 이상 수입해야 하기 때문에, 우리 나라의 연료 해외 의존도만 더욱 높아지는 것이 아닌가 우려하는 입장도 많습니다. 

  여러 입장이야 어찌 되었든 환경이 중요한 사회적인 이슈가 됨에 따라 기존의 연료를 대체할 수 있는 많은 대체 에너지 중에 하나인 바이오연료가 주목받고 있습니다. 

바이오 연료는 많은 곳에 사용될 수 있는 대체 에너지 자원입니다. 그 종류로 자동차연료로 사용될 수 있는 바이오에탄올, 디젤엔진과 혼합하여 사용하는 바이오디젤 등 으로 나누어 지며, 바이오연료를 이용한 바이오연료전지 등 또한 개발 중에 있어 주목을 받고 있습니다. 

  최근에는 새로운 원료의 발견과 기술의 발전으로 바이오연료를 항공기에 사용하는 시도를 하는 나라와 기업들이 많아 지고 있어 신기할 따름입니다. 식물로 항공기를 띄우는 것이지요. 

  보잉사와 버진 애틀랜틱 항공사가 2008년 런던에서 암스테르담까지 비행하는데 바이오디젤을 사용하였습니다. 바이오디젤엔진과 제트연료를 2:8로 섞은 것이었지요. 또한 미공군은 전투기에 바이오연료를 사용하는 테스트를 하고, 시험비행기를 제작하였죠. 또한, 캐나다의 Bombardier 사는 6개 기업이 참여한 컨소시엄에서 단거리 상업항공기인 Q400 에 새로운 바이오연료를 도입하는 테스트를 시행하고 있으며, 독일의 루프트한자 항공, 일본의 JAL 항공 또한 바이오연료 도입을 추진하며, 2020년 이내 상용화를 목표로 하고 있습니다. 영국 또한 영국항공과 롤스로이스가 합작하여 항공기용 비이오연료 실용화를 목표로 연구 개발 중이며, 상용화를 앞두고 있습니다. 

  특히, 독일의 루프트한자 항공은 올해 세계 최초로 바이오연료를 사용한 항공기를 4월부터 6개월 동안 운항할 예정입니다. 운항되는 Airbus A321 aircraft 는 제트 연료와 바이오연료가 5:5로 사용되는 것으로 높은 이산화탄소 저감이 예상됩니다.

   <루프트한자 항공>

이렇게 많은 회사들이 열심히 개발하고 있는 이유가 있습니다. 

  최근 몇 년간 항공사와 항공기 제조업체들은 항공기가 환경파괴의 또 다른 주범이라는 비난을 받고 있기 때문이지요. 항공기는 이륙할 때 엄청난 양의 온실가스가 나오게 되는데, 이는 지구온난화의 주범 중 하나로 꼽힙니다. 이로 인해 금액적으로나

  항공연료로 사용되는 항공유(제트유)는 같은 양의 일반 기름을 연소하는 것 보다 3배 정도 많은 이산화탄소를 배출한다고 합니다. 미국만해도 항공기에서 나오는 온실가스(이산화탄소, 산화 질소, 각종 미세먼지)가 교통수단에서 배출되는 온실가스의 10%를 차지 합니다. 점점 항공기 이용이 늘어 나고 있기 때문에 점점 온실가스의 배출양 또한 증가한다고 볼 수 있죠. 몇 년전에 측정 했을 때, 항공기로 인한 온실가스 배출이 현재 세계 온실가스 배출의 3% 정도가 된다는 정보가 있었습니다. 현재는 더 증가하였다고 볼 수 있겠죠. 이렇게 되면, 점점 항공업계는 항공기가 환경파괴의 주범이라는 말을 피할 수 없게 되며, 온실가스 배출에 관한 비용을 부담해야 하는 것이지요.

  잠깐, 중요한 사실을 집고 넘어가야지요. 

  바이오연료가 왜 친환경적이라고 말할 수 있나요. 기름과 마찬가지로 생명체에도 탄소,질소 등이 같이 있기 때문에 기름과 같은 양의 에너지를 배출하려면, 온실가스양도 비슷해 지지 않을까요? 

  물론 바이오연료도 엔진의 연소 때, 대기중에 이산화탄소를 배출합니다. 하지만 그 양은 바이오연료 식물이 자랄 때 대기중에서 흡수한 이산화탄소의 양을 넘지 않는 것이지요. 실험을 통해 알려진 바론 합성연료로 연소시에 배출되는 이산화탄소의 양은 기존의 항공유인 JET A의 연소시 보다는 적다는 것이 밝혀 졌습니다. 질소산화물(NOx)와 미세먼지의 배출양 또한 마찬가지구요. 

  그렇다면, 항공기에 가장 적합한 바이오연료의 자원은 어떤 것일까요. 지구상에서 대륙 대부분에서 자라나는 연료들 중에 적합한 바이오 연료 자원이 있을까요? 과거에 주목받던 옥수수나 감자가 그것이지만, 전셰계적인 식량 수급 불안정을 초래할 수 있기 때문에 조심스러운 입장입니다. 그렇기 때문에 아마도 각 나라에 따라 각 지역에 따라 바이오연료의 자원은 다를 것으로 보여 집니다. 

  아시아 지역에서는 Camelina 가 풍부하며, 오스트레일리아, 멕시코 그리고 남아메리카의 일부지역에서는 자트로파가 재배에 이상적이라고 합니다. 북미지역은 그 지역의 석탄과 천연가스의 풍부함으로 아마도 합성연료가 더 이치에 맞을 것 같습니다. 북미지역을 장기적인 관점에서 보면, 지구상에서 가장 빠르게 성장하는 생물체(부화에서 수확까지 14일)인 Algae의 재배와 연료화가 주목받고 있습니다. 

<Powered by biofuel>

  환경을 지키고자하는 과학기술적인 노력이 중요한 Green Technology 의 시대를 맞이하여, 많은 대체연료들과 함께 바이오연료는 이제 항공기에 까지 사용할 수 있는 연료로서 이목을 집중받고 있습니다. 하지만, 자원 수급문제도 해결해야 하는 상황이며, 비용 측면 또한 항공기의 경우 소비자 부담의 반이 연료비이기 때문에 고려해야 합니다. 기술적으로는 항공기 연료는 폭우가 쏟아져도 불이 붙어야 하며, 영하 40도 아래로 내려 가더라도 연료의 상태가 변하지 않아야 합니다. 현재의 바이오연료는 0도씨 안팎에서 얼기 때문에 어려움이 따를 것으로 보입니다. 보잉사나 루프트한자 항공같이 바이오디젤과 제트 연료를 반반 정도의 비율로 섞어 시험운행하는 이유가 이것에 있지요. 

  즉, 위의 기술적,환경적인 문제점과 자원의 수급을 따져 봤을 때, 현재로써는 많은 기업에서 합성연료가 테스트비행할 연료의 대상입니다. 하지만 이 합성연료도 홉합비율과 바이오디젤의 배합이 테스트 비행에 성공한 기업들의 Top Secret 되고 있는데, 그 연료는 알려진 연료와 아직 알려지지 않은 연료의 배합 등이 있어, 연료의 배합에대한 정보를 얻기 위한 노력이 계속 되고 있다고 합니다. 

< 친환경항공기 개발의 노력 >

머지 않은 미래에 운항 중인 모든 항공기를 바이오 연료를 사용하는 항공기로 바꿀 수 있는 시대가 오지 않을까 생각한다. 물론 단숨에 모두 바꿀 순 없겠지만, 친환경 항공기술의 발전은 계속되고 있으며, 현재 이 글을 쓰는 필자처럼 지구를 살리기 위한 사람들의 의지 또한 점차 강해지고 있기 때문이다. 

<Reference> 

항공우주연합회 발췌 글 

http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do?blogid=0ReaZ&articleno=83#ajax_history_home

환경부 정책 블로그

http://blog.daum.net/mepr_greenwing/7632955

조선일보 블로그

http://blog.chosun.com/blog.log.view.screen?blogId=20831&logId=3664714

네이버 캐스트 : 환경을 생각한다! 녹색 가솔린

http://navercast.naver.com/science/chemistry/2030

Vonham's Blog

http://nozvonham.tistory.com/

THE HUFFINGTON POST

http://www.huffingtonpost.com/2010/11/29/lufthansa-first-biofuel-p_n_789181.html

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온실가스에 의한 지구온난화 현상의 가장 큰 요인은 무분별한 이산화탄소(Co2)배출입니다. 이 이산화탄소를 줄이기 위해 대체에너지를 개발하고 에너지효율을 높이는 기술을 연구하는 등 전세계가 노력하고 있는데요, 최근 이산화탄소를 줄이는 또 다른 방법이 등장했습니다.

이산화탄소를 가두는 CCS기술

말 그대로 CCS(Carbon Capture and Storage)는 이산화탄소를 대기 중으로 방출시키는 대신 포집하여 영구적으로 바닷속이나 지표면 아래에 저장하여 가두는 기술입니다. 즉 기존의 기술들이 이산화탄소의 발생량 자체를 줄이는 데 집중했다면 CCS기술은 이산화탄소를 대기 중으로 방출시키지 않는데 초점을 둔 기술이죠. 지구상에서 발생되는 이산화탄소 중 40%가 화력발전소 같은 특정 장소에서 배출이 된다는 점을 감안하면, 이같이 특정장소의 이산화탄소를 잘 포집시켜 저장하는 CCS기술은 온실효과(green house effect)를 크게 줄일 수 있을 것이라 생각합니다. 이산화탄소의 배출을 억제하기 위해 기존의 산업구조를 갑작스레 변화시키는 것이 어렵기 때문에 CCS는 이상적인 해결책이 아닌 현실적인 해결책인 셈이죠.
 

<CCS기술을 적용한 시설의 모식도>

(사진 출처 : http://www.geos.ed.ac.uk/sccs/public/teachers/)

위 그림에서 보듯이 CCS기술은 크게 포집-운송-저장의 단계로 나눠집니다.

포집 과정의 경우 배출가스에서 이산화탄소를 분리하는 공정이 활발히 진행되고 있습니다. 이산화탄소와 친화력이 있는 흡수제를 사용하는 방법의 경우, 흡수제 재생시 에너지효율이 높고 부식에 강하며 폐수가 발생하지 않는 건식흡수방법, 배출가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 투과시켜 회수비용을 대폭 낮추는 막분리법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 포집기술은 전체 공정비용의 70%를 차지하기 때문에 이러한 연구는 매우 중요합니다.

운송과정의 경우는 위 그림에서 보다시피 이산화탄소를 포집한 장소에서 바로 저장이 어렵고 저장 가능한 장소가 한정되어 있기 때문에 운송방식의 경제성이 요구되며, 저장 단계에서는 누출과 환경오염이 없는 안전한 저장 기술과 저장 장소 확보가 관건입니다.

그렇다면 문제점은?

첫째, 경제성.

거의 모든 신기술들이 가지고 있는 문제점이 경제성인데 CCS도 예외일 순 없습니다.

포집-운송-저장 과정에서 발생되는 비용이나 기술적인 문제 외에도 탄소배출권 시장에서 거래되는 이산화탄소(30달러/톤)에 비해 CCS를 통해 이산화탄소를 처리하는 비용(100달러/톤)이 상대적으로 너무 비싸다는 문제점이 있습니다.

둘째, 안정성.

저장 후 적어도 수백 년 이상은 이산화탄소가 땅 위로 누출되지 않고 안정적으로 저장되어 있어야 하기 때문입니다. 이를 위해서는 누출 및 환경오염이 없는 저장기술 개발이 중요합니다.

앞으로의 전망은?

이처럼 아직은 갈 길이 멀지만 CCS기술은 현재의 화력발전 중심의 산업구조에서 가장 현실적인 대안이기에 기술 개발에 중점 투자할 필요가 있으며, 원천기술 확보를 위한 국가적 차원의 투자, 정부의 지원과 여러 기업의 합작을 통해 사업 리스크를 줄여 나가는 방안이 모색되어야 할 것입니다.

참조- 그린 데일리, 미래산업전망대(삼성경제연구소 엮음)

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그린데일리 / 최호 기자 / 2010.05.26

[전문] http://www.greendaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=7884

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탄소배출권 거래제는 환경보호라는 도의적인 책임감과 동시에 시장경제의 원리를 반영했기 때문에 자연스럽게 주목을 받고 있다. 배출권 거래제는 온실가스를 배출하는 기업이나 사업장에 탄소 배출량을 정해주고 남거나 부족한 배출권을 거래하는 제도로, 온실가스 감축을 위한 가장 효과적인 수단으로 인정받고 있다. 기업 입장에서는 온실가스 감축을 위해 직접 에너지효율향상과 온실가스 저감 장치 증설에 투자를 할 수도 있지만, 막대한 비용이 투입될 수 있기 때문에 시장에 나와있는 배출권을 구입하는 것이 더욱 경제적일 수가 있다. 또, 배출권 거래제는 경제성 있는 온실가스 감축 기술을 개발하게 하는 동기를 부여한다. 적은 비용으로 온실가스 배출량을 절감할 수 있는 기술은 곧 배출권을 판매할 때 높은 이윤을 남길 수 있기 때문이다.

배출권 거래제 도입을 위해서는 총량제한거래 방식에서 배출량의 할당의 과제가 해결되어야 한다. 할당 방식에는 기업이 배출권을 경매로 구입해야 하는 유상경매 방식과 정부가 무상으로 분배하는 방식이 있다. 무상으로 배출권을 할당하면 기업들이 가만히 앉아서 돈을 벌게 될 수 있고, 과도한 배출권의 할당은 배출권 가격 하락을 불러일으켜 배출권의 거래 자체를 무의미하게 할 수도 있다. 필요한 배출권을 국가로부터 구입해야 하는 유상 경매 방식은 국외로 공장을 이전하는 이탈효과가 일으킬 수 있다. 거래제의 도입에 앞서 충분한 협의를 거쳐야 할 것이다.

ECOROKO 녹색성장 온실가스, 탄소배출권

[출처]

포스트코펜하겐기훕변화협상시나리오.pdf

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작년 12월 코펜하겐에서 개최된 기후변화 정상회의는 선진국과 개도국 간의 의견 불일치로 인해 법적 구속력을 가지는 결과물 도출에 실패하였다. 이번 협상은 192개 참가국 전체의 합의가 필요했고, 협상의 범위도 온실가스 감축을 넘어서 국제 무역, 거시 경제 등의 다양한 주제가 다루어져야 했다. 그래서 제대로 준비가 이루어지지 않은 상황에서 의욕이 지나치게 앞섰고, 각국의 이익관계가 첨예하게 대립하였다.

코펜하겐 협상에서는 배출량 목표치 설정 및 의무 부과의 기본 목표 수립에는 실패했지만, 몇몇 성과를 거두었다. 선진국들은 과거의 교토 협약 체계를 유지하고, 개도국들은 자국이 스스로 제시한 틀 안에서 감축 행동을 이행하기로 하였다. 그리고 온난화에 의한 기온 상승을 최대 2도 내에서 억제하는 것과 이를 위해 전지구적인 배출량 감축이 필요하다는 데에 동의가 이루어졌다. 특히 삼림 보호 분야에서 명시적 행동과 필요 자원을 모으기 위한 메커니즘을 제시하여 소기의 성과를 거두었다. 마지막으로 후발 개도국에 대한 금융 지원의 틀에 합의하였다.

코펜하겐 합의에 따라 지난 1월 말까지 각국은 UNFCCC에 감축목표를 제출하였고, 3월 중순까지 102개 국가의 목표치가 제시되었다.

올해 12월 멕시코에서 진행될 기후변화협상에서는 새로운 협약이 도출될 수 있는 3가지의 시나리오가 존재한다.

첫째, 교토 협약을 잇는 새로운 기후변화협약의 성립이다. 구속력 있는 목표치와 시한을 설정하는 것인데, 구체적인 감축 목표를 먼저 정하고 이를 준수하기 위해 목표치를 각국이 배분해나가는 방식으로 전개될 것이다. 유럽 연합이 적극적으로 주도하고 있으며, 이러한 방식은 온실가스 배출권 거래 시장의 확대 등의 효과를 거둘 수 있다.

둘째, 글로벌 협약 대신 각국이 자신의 상황에 맞는 온실가스 감축방안을 개별적으로 추진하는 것이다. 자신들의 경제 성장 단계를 감안한 감축 방식을 도입하는데, 이 방식은 각국의 참여는 쉽게 이끌어 낼 수 있지만, 전지구적인 감축 목표 달성은 어려워질 수 있다.

셋째, 교토 협약 시한의 종결 시기를 넘기는 상황이다. 협상이 실패하면 온실가스를 매개로 한 국가별 무역장벽이 확산될 것이고, 유럽 만의 단일 시장 형성의 움직임이 필요할 것이다.

어떤 시나리오대로 전개되느냐에 따라 우리에게 미칠 영향은 상당히 달라질 것이다. 2010년의 12월은 2009년처럼 되풀이되지 않도록 완벽한 준비가 선행되길 바란다.

ECOROKO 녹색네트워크 UNFCCC, 기후변화, 온실가스, 코펜하겐