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Writer. 구본혁_ 헤럴드 경제 기자

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위기의 지구촌 살릴 해법

기후변화에 대응한

신재생에너지 기술

 

세계 곳곳에서 기록적인 더위와 폭설, 가뭄과 한파가 지속적으로 발생하고 있다. 그뿐만 아니라 북극에서는 빙하가 녹아내리고 생태계가 서서히 파괴되고 있다. 이러한 현상이 벌어지고 있는 이유는 바로 기후변화 때문. 위기의 지구촌을 살릴 해법이 절실한 지금, 세계 각국에서는 기후변화에 대응해 신재생 에너지를 창출하는 기술 개발이 활발하게 진행되고 있다.

 

 

온실가스 감축을 위한 새로운 미래 에너지

그동안 석유와 석탄 등의 화석연료는 인류의 생존에 필수적인 에너지원으로 활용돼왔다. 하지만 이 연료는 이산화탄소(CO2)로 대표되는 온실가스를 발생시켜 지구온난화 등 심각한 기후변화를 초래했다. 이 같은 사실을 방증하듯 최근 전 세계적으로 지구 온도와 해수면이 상승하고 강력한 태풍과 쓰나미가 발생하고 있다. 이 같은 이상 기후변화 현상이 빈발해지면서 인적·물적 피해도 점점 커지고 있다. 전문가들은 지금처럼 온실가스를 저감하지 않고 대량 배출한다면 오는 2100년경에는 지구 평균기온이 3.7도, 해수면은 63cm 이상 상승할 것으로 전망하고 있다. 위기에 처한 지구촌을 구하고 기후변화로 인한 난제를 풀 해법으로 세계 각국은 온실가스 감축을 위한 새로운 신재생에너지 기술 개발에 사활을 걸고 있다. 신재생에너지란, 기존의 화석 연료를 재활용하거나 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 일컫는다. 태양, 지열, 해양, 풍력뿐만 아니라 바이오, 연료 전지 등이 이에 속한다. 에너지 수입 의존도가 97%에 달하는 우리나라는 세계 10대 에너지 소비국이다. 따라서 석유자원의 고갈과 교토 협약에 따른 온실가스 규제로부터 자유로운 고효율 청정에너지원이 시급히 필요하다.

 

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정부의 탈원전 정책과 맞물려 원자력을 대체해나갈 차세대 에너지원으로 최근 급부상한 것은 바로 핵융합 에너지다. 생산효율은 화력발전과 맞먹고 원자력 발전보다 뛰어나다는 점에서 큰 주목을 받고 있다. 핵융합에너지는 바닷물을 연료로 사용해 거의 무한대로 생산할 수 있고, 에너지 생산효율은 화력발전과 맞먹으며 원자력 발전보다 뛰어나다. 특히 원자력 발전과 달리 고준위 방사성폐기물이나 심각한 사고 위험이 없기 때문에 세계 선진국들이 상용화에 박차를 가하고 있다. 국가 핵융합연구소는 한국의 '인공태양'이라 불리는 초전도 핵융합연구장치(KSTAR)를 개발하고, 선진국들을 능가할 우수 연구성과를 잇따라 내놓으면서 핵융합에너지 상용화를 위한 연구개발에 역량을 집중시키고 있다.

 

 

다양한 신재생에너지 발굴은

선택이 아닌 필수

현재 세계 각국은 지구의 대부분을 차지하는 바다를 활용한 해상 풍력, 파력과 같은 해양 기반 신재생에너지에도 과감한 투자를 진행하고 있다. 이와 관련하여 새롭게 부각되는 기술이 민물과 해수의 염분 농도 차이를 이용하는 염분 차 발전기술이다. 해양 염분 차 발전은 화석연료를 전혀 사용하지 않고 발전 과정에서도 이산화탄소를 포함한 오염물질을 전혀 배출하지 않는다. 염분 차 발전의 총 에너지 잠재량은 2.6테라와트(TW)로, 이는 2600기의 원전에서 연간 생산하는 전력과 맞먹는다. 또한 풍력, 태양광과 달리 시간이나 날씨 같은 환경 조건에 영향을 받지 않으면서 무한 자원에 가까운 바닷물을 활용해 대량의 전력을 생산할 수 있다는 점에서 큰 주목을 받고 있다.

 

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또한, 최근에는 재생 가능한 자원을 바탕으로 바이오 연료 개발도 활발히 이뤄지고 있다. 그 중 경유를 대체할 수 있는 환경친화적 연료로 손꼽히는 것은 바이오 디젤이다. 이 연료는 주로 식물성 기름이나 동물성 지방의 에스터 교환 반응을 통해 만들어진다. 우리나라에서는 카이스트 생명화학공학과의 이상엽 교수팀이 세계 최초로 유전자 변형 대장균에서 가솔린을 생산하는 원천기술을 개발했다. 이 기술은 나무 찌꺼기와 잡초 등 비식용 바이오 매스를 이용해 기존 화학제품을 생산할 수 있다. 유전자 변형 대장균을 통해 최초로 가솔린을 생산하는 것이다.

 

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이외에도 국내 자동차업계가 주목해야 할 연구성과도 있다. 한국에너지기술연구원 장보윤 박사 연구팀은 전기자동차용 리튬 이온전지의 제조가격은 낮추고 효율을 높일 수 있는 신소재 기술 개발에 성공했다. 전기자동차 배터리는 자동차 가격의 절반 이상을 차지하고 있지만 긴 충전시간과 기존 내연기관 자동차보다 떨어지는 주행거리 성능이 단점이다. 이를 극복하기 위해 배터리 제조 가격을 절감하고 에너지 용량을 상승시킬 수 있는 전극 신소재의 개발이 매우 중요한 상황이다.

연구팀은 나노기술을 기반으로 하는 리튬 이온전지 음극 소재인 산화규소(SiOx) 나노분말 제조기술과 노하우를 개발하고 이를 국내 중소기업에 기술 이전하는 성과를 거뒀다. 또한 한국생산기술연구원의 배터리팩의 부피를 획기적으로 줄이고 수명도 기존보다 5배 개선한 차세대 '전고체 전지' 개발에 성공했다. 이를 통해 전기자동차의 본격 상용화를 위한 충전 주행거리 증가와 안전성을 확보하게 될 전망이다. 기후변화로 위태로운 지구를 되살리기 위해서는 이처럼 다양한 신재생에너지 기술 개발이 필수이다.