[생생경제] 탄소중립으로 가는 핵심 기술, CCUS..우리나라도 활발히 연구 진행 중

■ 방송 : YTN 라디오 FM 94.5 (15:00~16:00)
■ 진행 : 전진영 PD
■ 방송일 : 2021년 8월 12일 (목요일)
■ 대담 : 제갈성 한국전력 전력연구원 연구전략실장
* 아래 텍스트는 실제 방송 내용과 차이가 있을 수 있으니 보다 정확한 내용은 방송으로 확인하시기 바랍니다.

[생생경제] 탄소중립으로 가는 핵심 기술, CCUS..우리나라도 활발히 연구 진행 중

◇ 전진영 PD(이하 전진영)> 기후 위기를 극복하기 위한 탄소 중립 노력. 그 의미와 방안에 대해 오늘 자세히 알아보도록 하겠습니다. 한국전력 전력연구원 제갈성 연구전략실장 전화 연결돼 있습니다. 실장님 안녕하십니까?

◆ 제갈성 한국전력 전력연구원 연구전략실장(이하 제갈성)> 네, 안녕하세요. 한전전력 연구원 제갈성입니다.

◇ 전진영> 이번 여름, 다들 느끼셨겠습니다만 더위가 굉장히 매서웠습니다. 지금은 좀 꺽인 느낌이 들고요. 그래도 앞서 제가 오프닝에서 말씀을 드린 대로 전 세계가 지금 폭염으로 몸살을 앓고 있는데, 이렇게 날씨가 힘들 정도로 더운 것. 지구 온난화의 영향이라고 봐야겠죠?

◆ 제갈성> 네, 그렇게 봐야할 것 같습니다. 말씀하신대로 6월 말 캐나다, 미국 서부에서 최고온도가 섭씨 50도까지 올라갔고요. 유럽에도, 모스크바에서 35도 까지 올라갔다고 그러고. 게다가 건조한 날씨까지 합쳐져서 미국 서부와 남유럽, 시베리아까지 대규모 화재도 발생하고 있고요. 우리나라도 몇 년 전 섭씨 40도 까지 올라간 적도 있었죠. 게다가 최근에는 중국이나 유럽에 엄청난 폭우로 인해서 많은 인명과 재산 피해까지 있었는데요. 이런 현상들을 전 세계 기후 전문가들은 천 년에 한 번 나올 정도의 전 지구적인 이상기후라고 보고 있습니다. 이 원인으로, 주로 이야기를 하는 것이 대기 중에 배출된 온실가스의 증가를 핵심원인으로 보고 있는데요. 산업혁명이 일어났던 1800년대 이후에 현재까지 지구의 평균온도가 약 섭씨 1.2도 정도 올라갔다고 합니다. 근데 이게 섭씨 2도 정도 증가한다면 이러한 이상기후가 10년마다 일어날 수도 있다고 경고하고 있는데요. 게다가 최근 기후학자들은 이 온도가 섭씨 1.5도로 증가한다면, 아무리 노력을 해도 다시 기후를 되돌릴 수 없는 임계온도가 될 것이라고 하는데. 이 1.5도에 도달하는 시기가 2050년 경으로 봤는데요. 최근 분석으로는 2040년 경이 될 것이라고 경고도 하고 있습니다. 그래서 여러모로 온실가스 배출을 줄여서 지구 온난화 영향을 감소시키는 것이 아주 중요한 것으로 얘기하고 있습니다.

◇ 전진영> 그러니까 임계온도라고 정의가 된 1.5도가 증가하는 그 도달 시기가 2040년이라고 하면 지금 20년도 채 남지 않았기 때문에 정말 코 앞에 와있는 것이거든요.

◆ 제갈성> 저는 엄청난 노력이 필요하다고 생각을 합니다.

◇ 전진영> 맞습니다. 그래서 전 세계 포함해서 국가적인 노력이 굉장히 절실한 시점입니다. 그래서 온실 가스 배출을 줄이기 위한 앞서 말씀을 드린 탄소 중립이라는 것이 전 세계적인 화두로 떠오르고 있는데요. 탄소중립, 말은 들어봤지만 사실 자세하게 어떤 의미인지는 모르겠거든요. 좀 설명을 부탁드리겠습니다.

◆ 제갈성> 알겠습니다. 탄소중립이라는 그 말이 온실가스 배출을 최대한 줄이고, 남아 있는 온실가스는 흡수, 제거해서 실질적으로 배출되는 양을 제로로 한다는 의미입니다. 탄소중립이 세계적으로 이슈가 되면서. 전 세계적으로 기후위기를 극복하기 위해서 2050년까지 온실가스 배출 제로 선언하고 이행계획을 수립하고 있는데요. 우리나라는 2030년까지 2017년 온실가스 총배출량이 한 7억 톤 되는데. 이것에 대해서 24.4%까지 되는 한 1억7천만 톤을 감축하고. 2050년에는 탄소배출을 0으로 만드는 2050 탄소중립을 선언하면서 온실가스 감축을 위해 노력하고 있습니다. 2020년 말 기준으로 보면 우리나라를 포함하여 121개국이 탄소중립을 선언한 바가 있고요. 계속 이것이 확대되고 있는 추세입니다. 특히 주요 선진국 9개 국가는 이미 입법화까지 하겠다고 서두르고 있는 상황입니다.

◇ 전진영> 네, 그렇군요. 2050년까지 탄소배출을 0으로 만들겠다. 자, 그럼 이 탄소를 줄일 수 있는 방법. 어떤 것들이 있을까요?

◆ 제갈성> 탄소를 줄이는 방법으로는, 크게 3가지로 정리해 볼 수 있는데요. 첫 번째는 지금보다는 탄소가 적게 나오게 하는 것입니다. 예를 들면 효율이 높은 가전기기를 사용한다거나 공장과 건물에서 에너지효율을 높여서 에너지를 적게 사용하거나. 탄소가 많이 배출되는 예를 들면 석탄발전소를 천연가스 발전소로 바꾸는 방법 등. 이렇게 탄소배출을 줄이는 것이고요. 두 번째는 탄소배출이 아예 없는 방식으로 바꾸는 것입니다. 전력분야를 예로 든다면 태양광이나 풍력과 같은 재생에너지를 늘려가는 것입니다. 하지만 이게 날씨에 따라서 생산의 변화가 큰 편이거든요. 탄소배출이 없는 다른 안정적인 발전방법인 수력과 원자력. 이런 것들이 어느 정도 기본적인 베이스를 받쳐 줘야 할 것으로 보고 있고요. 그리고 자동차를 예로 든다면 전기자동차나 수소자동차로 바꾸는 것도 탄소배출이 없는 방법일 것이고요. 그리고 세 번째 방법으로는, 이렇게 노력을 했는데도 대기 중으로 나오는 탄소가 있다면. 이런 것들은 잡아서 땅속에 묻거나 다른 물질로 바꾸는 것입니다. 이것을 탄소포집활용저장, 이렇게 부르는데. 줄여서 영어로 CCUS라고 합니다. 저희 한전연구원에서도 국내 환경에 맞는 재생에너지를 개발하고 CCUS 기술을 이용해서 탄소를 없애는 그런 기술을 개발하기 위해서 열심히 노력하고 있습니다.

◇ 전진영> 이 탄소를 줄이는 3가지 방법을 이야기를 해주셨는데, 일반적인 국민의 입장에서 할 수 있는 것은 일단 탄소가 적게 나오는 효율이 높은 가전기기를 사용을 한다거나. 일상생활에서 좀 탄소를 덜 배출을 할 수 있는 일상적인 노력들은 저희들은 어느 정도 이해가 가는데. 세 번째로 설명을 해주신 탄소를 잡아서 땅속에 묻거나, 없애는. 이런 부분은 사실 저희가 일반적으로 할 수 없는 부분들이고 지금 실장님께서 계시는 전력 연구원 같은 전문 기관에서 해주셔야 하는 것이잖아요. 이런 탄소 포집을 위한 어떤 연구를 하고계시는지 궁금합니다.

◆ 제갈성> 네. 이산화 탄소포집 저장활용 기술에 대해서 다시 설명을 드리면, 말씀을 하신 대로 가정에서는 하기가 힘들고요. 발전소라든가, 공장이라든가 대규모로 이산화탄소를 배출을 하는 그런 곳에서 굴뚝에서 나오는 배기가스 중에 포함된 이산화탄소만을 뽑아서 육지나 바다의 땅 밑에 저장하거나, 다른 유용한 물질로 바꾸어 활용하는 것인데요. 국제기구의 분석에 의하면, 이 기술을 통해서 탄소 저감할 수 있는 것에 한 15% 정도 기여할 수 있다고 하고 있습니다. 저희 전력연구원에서는 2000년 초부터 액체나 고체형태의 탄소 포집 물질을 개발을 해서, 발전소에서 배기가스로 나오는 이산화탄소를 습식이나 건식 방법으로 잡아내서 그런 연구를 했고요. 현재 국내 최대 규모인 10MW급 이산화탄소 포집 시험설비를 보령하고 하동에 있는 발전소에 직접 설치하여 성공적으로 운영을 하고 있습니다. 참고로 10MW급이면 하루에 이산화탄소를 200톤 정도를 뽑아서 처리할 수 있는 설비입니다.

◇ 전진영> 그 이산화탄소를 포집하는 기술에 대해서 설명을 해주셨는데요. 이산화탄소를 활용을 할 수 있는 기술도 있다고 설명을 해주셨잖아요? 활용은 어떻게 하는 것인가요?

◆ 제갈성> 이산화탄소 활용기술은 포집된 이산화탄소를 다른 유용한 물질로 전환하는 것을 말하는 것인데요. 예를 든다면 메탄가스나 메탄올과 같은 우리가 쓸 수 있는 연료로 만들어 사용하거나, 아니면 가정용 세제나 빵 만들 때 사용하는 베이킹 소다라고 들어보셨나요? 그런 중탄산소다라는 물질로 바꾸는 그런 방법입니다. 중탄산소다는 국내에서 연간 20만 톤 정도 소비를 하고 있는데요. 지금까지 전량 외국에서 수입을 하고 있습니다. 그런데 이것을 국내에서 이산화탄소를 바꾸어서 활용한다면 수입대체 효과도 있겠죠. 그리고 직접 활용을 하는 방법으로는 우리가 마시는 탄산음료를 만들 때, 넣는 탄산으로도 쓸 수 있고요. 온실에 보면 식물재배용으로도 CO2를 씁니다. 그런 곳에 사용할 수 있고요. 이거 외에도 화학적, 생물학적 방법으로 플라스틱, 비료, 건축자재 등을 만드는데 다양하게 활용할 수가 있거든요. 어떤 것들은 벌써 이미 연구를 통해서 상업적으로 활용되고 있습니다. 저희 전력연구원에서는 10kW급 중탄산소다, 베이킹 소다를 생산하는 기술과 공정을 만들어서, 민간 기업하고 같이 상용화를 추진하고 있고요. 생물학적 방법으로는 탄소를 메탄가스로 바꾸는 미생물을 활용해서 이산화탄소를 처리하는 시스템을 개발하였습니다. 이 기술은 바꾸는 과정에서 에너지 소비가 적고 공정이 단순하다 보니 많은 국가에서 주목하는 기술입니다.

◇ 전진영> 네, 설명을 해주신 이야기를 들으니까 굉장히 이 필요한 기술이기도 하고, 잘만 활용이 되면 집에서 이런 베이킹 소다는 세제로도 많이 쓰기도 하고. 수입대체 효과가 있다는 점도 굉장히 장점인 거 같고. 이산화탄소라는 것이 발생을 하면 무조건 해로운 것이라고 생각을 했는데, 이렇게 다양한 방법으로도 또 쓸 수 있다고 하니 굉장히 유용할 거 같은데요. 이산화탄소 이 포집 활용기술은 앞으로 굉장히 발전 가능성이 높을 거 같거든요. 어떻습니까?

◆ 제갈성> 전 세계적인 탄소감축 목표하고 정부가 탄소중립 선언 때문에 탄소배출 저감은 더욱 중요하게 될 것인데요. 이런 포집 활용 기술을 전력분야 이외에도 철강, 시멘트, 석유화학 같은 이산화탄소 배출이 불가피한 분야에서는 이게 필수적인 탄소감축 수단이라고 할 수 있습니다. 그래서 이제 향후에는 전력분야에서도 천연가스발전소가 석탄발전소에 비해서는 탄소가 적게 나오지만, 그래도 절반 정도는 나오는 편이라. 향후에는 천연가스발전소에서의 탄소포집을 추진을 하는 것이 굉장히 중요할 거 같고요. 나중에 궁극적으로 탄소중립이 되려면 공기 중의 탄소를 포집하는 것도 향후에 이슈가 될 수도 있을 것으로 보이고, 외국에서도 벌써 연구를 시작을 하고 있는 상황입니다. 점점 발전할 가능성이 높다고 봐야하겠죠.

◇ 전진영> 네, 그렇군요. 자, 지금 전력 연구원에서 진행을 하고 있는 이산화탄소 포집기술에 대해서 좀 자세하게 설명을 들어봤고요. 이 외에도 또 다른 어떤 연구를 진행을 하고 계시나요?

◆ 제갈성> 네, 저희는 이산화탄소 포집기술 외에도, 기후변화에 대응하기 위해서 화석연료가 아닌 재생 가능한 에너지를 사용하기 위한 기술을 연구하고 있는데요. 정부는 2017년에 ‘재생에너지 3020 이행계획’이라는 것을 발표를 했습니다. 2030년까지 전력 생산량의 한 20% 정도를 재생에너지로 공급하겠다는 내용인데요. 이는 2017년에 15.1GW 규모의 신재생에너지 설비를 2030년까지 63.8GW로 확대하겠다는 계획입니다. 참고로 원자력 발전소1기가 한 1에서 한 1.3GW정도 되거든요? 그렇다면 원자력 발전소 한 30에서 40개 정도에 해당하는 재생에너지를 더 건설을 해야 한다는 의미인데요. 재생에너지발전은 태양광, 풍력, 수력, 바이오에너지 등 다양한 기술이 있는데, 2030년까지 신규로 공급되는 재생에너지의 95% 정도를 태양광이나 풍력으로 공급해야 되는 그런 계획입니다. 그래서 전력연구원에서도 태양광 분야와 풍력, 특히 해상풍력 분야 기술개발에 열심히 노력 하고 있습니다.

◇ 전진영> 그럼 그 태양광 발전 기술에 대해서는 구체적으로 어떤 연구가 진행이 되고 있습니까?

◆ 제갈성> 대표적인 재생에너지라고 할 수 있는 태양광은 그 동안 전 세계적으로 기술개발과 보급이 활발히 진행이 되었고요. 유럽, 중국, 미국 등 전 세계적으로 2/3 지역에서 이미 태양광 발전원가가 화력발전 원가와 비슷하거나 거의 그 이하인 수준까지 내려왔습니다. 그만큼 활용도가 높아졌다는 의미인데요. 태양광 관련된 기술개발 방향을 말씀을 드리면 주로 2가지 방향으로 추진하고 있습니다. 첫 번째가 태양광을 전력으로 전환하는, 효율을 높이는 방향이고요. 두 번째는 태양광발전을 할 수 있는 장소를 점점 넓혀가는 방향입니다. 우리나라와 같이 국토가 작은 나라에서는 태양광 발전을 할 장소가 적다보니 산비탈에 태양광 설비를 설치해서 산림훼손과 안전성 문제가 발생하기도 했거든요. 그래서 태양광 발전 할 수 있는 장소를 확대 한다는 의미와 전기를 사용하는 곳 근처에서 발전하여 바로 사용하자는 개념인 분산형 발전 개념이 최근에 많이 진행이 되고 있고요. 그래서 이제 많이 이용을 하는 것이 도심에 있는 건물에다가 태양광을 설치하는 방법이 많이 쓰고 있습니다. 그래서 그 동안에는 주로 건물 옥상이나 아파트 배란다, 벽에다 태양광 판넬을 설치하고 있었는데요. 이것이 여러모로 미관상으로 안 좋다 보니 최근에는 지붕 자체나 건물 유리 자체를 태양광 판넬로 만드는 기술을 개발하고 있고요. 전력연구원에서도 도심 건물의 유리창으로 쓸 수 있는, 반투명 고효율 유리창 일체형 태양전지 기술을 개발을 하고 있거든요. 이 기술은 태양전지가 반쯤 투명하기 때문에 미관상으로도 보기가 괜찮고요. 빛도 줄여주는 차광효과도 있습니다. 그래서 이제 도심 빌딩에 자체적으로 전력을 생산, 사용할 수 있고, 그러다 보니 전력공급의 효율을 높일 수 있어 탄소중립에 있어서 중요한 기술이 될 거 같고요. 그래서 저희는 이 기술을 개발을 해서 전력연구원 건물의 유리창으로 설치하여 운영하려고 열심히 노력하고 있습니다.

◇ 전진영> 네, 저도 아파트나 일반 건물, 지붕이나 이런 배란다 쪽에 판넬이 설치가 되어 있는 것은 봤는데. 약간 불편할 수도 있겠다는 생각도 했었거든요. 근데 말씀을 해주신 대로 이런 지붕 자체나, 건물 유리에 이런 태양전지 기술이 아예 일체형으로 나오면 정말 편리하고 보기에도 좋고, 굉장히 효율적일 거 같다는 생각이 듭니다. 태양광 발전에 대해서 저희가 설명을 들어봤고. 이번에는 풍력발전 기술은 어떻게 연구를 하고 계신지도 소개를 해주시죠.

◆ 제갈성> 전력연구원에서는 풍력발전 중에서도 해상풍력 발전 분야에 독보적인 기술을 보유하고 있는데요. 육상풍력은 설치할 수 있는 장소가 여러모로 제한적이고 규모도 좀 적은 편이어서. 저희보다는 민간 기업이 수행할 영역이라고 저희는 보고 있고요. 해상풍력은 용지 확보하는 것에도 약간 쉬운 편이고. 육지보다는 강한 바람을 지속적으로 얻을 수 있고. 주빈들에 대한 영향도 최소화할 수 있어서 상당히 유리한 편이었는데. 초기 대규모 투자비가 필요하다 보니 민간 기업이 개발하기 어려운 점이 있었습니다. 그래서 해상풍력 확대가 전 세계적으로 진행이 되고 있고. 그런 해상 풍력 확대의 밑거름이 되기 위해서 한전과 공기업이 마중물 역할을 하는 것이 바람직하지 않나 생각하고 있습니다.

◇ 전진영> 관련해서 그럼 전력 연구원에서 진행을 하고 계신 연구도 있습니까?

◆ 제갈성> 저희 연구원에서는 풍력터빈 중에서도 하부구조물 분야에 우수한 기술을 가지고 있는데요. 풍력터빈이라던가, 이런 것은 국내에서도 여러 민간 기업에서 추진을 하고 있고요. 그런데 일반적으로 보면 바다에 풍력 터빈 설치를 하려면 육지에 건물을 지을 때처럼 바다 속 땅속에 쇠기둥을 때려서, 하부구조물을 설치를 하고. 그 위에다가 터빈을 결합하는 방식을 이용을 합니다. 그러다 보니 바다에 진동과 소음이 많이 발생하고 기간도 많이 걸리는 단점이 있었거든요. 그래서 전력연구원에서는, 우리나라 서해 해저 지형에 적합한, 석션버켓이라는 방식을 적용을 했는데. 이 방식은 단단한 모래와 뻘이 많은 해저에 삼각대 모양의 구조물을 압력을 이용해서 하루 만에 소음과 진동 없이 설치할 수 있는 친환경 공법입니다. 이 방법으로 지금 현재 운영이 되고 있는 서남해 해상풍력단지에 실제 설치하여 잘 운영되고 있고요. 최근에는 이제 이 기술을 확대하여 해상풍력 일괄설치시스템을 세계 최초로 개발을 하였는데요. 기존에는 바다에다가 가서 먼저 하부 기초를 설치하고 이후 상부에 있는 블레이드라고 하는데, 터빈을 해상에서 이동하고 조립하여 설치하다 보니. 해상풍력 설치 기간이 한 90일정도 걸렸는데요. 저희가 이번에 활용한 방식은 바닷가 부두에서 하부 구조하고 터빈 전체를 조립을 해서 특수한 배를 이용을 해서 해상에다 운반을 하여서 석션 공법으로 한 번에 설치하는 것으로, 기존의 공사 기간이 90일이었던 것을 단 10일로 단축시키는 획기적인 기술입니다. 그래서 최근에 이 기술을 이용해서 올 7월초에 군산 앞바다에 실제로 풍력터빈을 설치를 성공한 바 있습니다.

◇ 전진영> 그렇군요. 저희가 오늘 탄소 중립의 의미에 대해서도 한 번 정리를 하면서 우리가 왜 탄소 중립을 이제 지켜야 하는지, 그리고 탄소 중립이라는 목표를 달성하기 위해서 어떤 연구들이 진행이 되고 있는지를 쭉 설명을 드렸습니다. 여러 가지 태양광이든, 탄소 중립을 위한 친환경 발전 방식들을 많이 설명을 해주셨는데. 이런 것들은 저희가 약간은 알고 있는 부분이고요. 끝으로 전력연구원에서 하고 있는 또 다른 에너지 신기술 연구 부분이 있다면 알려주시죠.

◆ 제갈성> 최근의 극심한 기후변화 현상에 대응하기 위해서 탄소중립과 재생에너지로의 에너지전환은 이제 반드시 해야만 하는 거대한 변화의 물결이라고 할 수 있는데요. 재생 가능한 에너지를 적극적으로 확대를 해야 할 것이고요. 재생 에너지는 날씨에 따라 출력이 변하고 이에 따라 전력계통의 안정성 문제가 발생할 수 있기 때문에. 출력변동을 잘 예측하고 제어하는 그런 새로운 전력망 기술이 필요합니다. 물론 탄소중립을 달성하는데도 많은 비용이 들 수 있거든요. 그렇지만 기후변화에 따른 대규모 피해보다는 아마 적은 비용이 될 것입니다. 그래서 저희 전력연구원도 이런 시대의 흐름을 맞추어서 탄소중립. 특히 전력망 안정화 기술을 통해서 국민 여러분에게 안전하고 편리한 전기를 공급할 수 있도록, 에너지신기술의 연구에 적극 매진하겠습니다.

◇ 전진영> 네, 알겠습니다. 오늘 말씀 잘 들었습니다. 고맙습니다.

◆ 제갈성> 네, 감사합니다.

◇ 전진영> 지금까지 한국전력 제갈성 전력연구원 연구전략실장이었습니다.