석탄 사회

“2030년, 한국 1인당 CO2 배출량 세계 1위 예상”

─글로벌카본프로젝트

세계 1위 조선 산업 · 10위 자동차 산업에 필요한

철 1킬로그램 생산 시, 약 1킬로그램의 석탄 소비

탄소중립의 걸림돌,

현대 산업의 로제타석,

석탄이 그리는 산업의 미래

바야흐로 기후 위기의 시대다. 한국 정부는 석탄을 재생 가능한 에너지로 대체하고자 노력하고 있고, 그에 따라 2050년까지 이산화탄소 순 배출량을 0으로 줄여 탄소중립에 다다를 것을 약속했다. 그러나 2012년 기준으로, 한국은 1인당 이산화탄소 배출량이 세계 7위인 국가다. 심지어 2030년에는 1인당 이산화탄소 배출량이 세계 1위로 상승할 것으로 예상되는데, 이는 세계 10위권인 한국의 자동차 산업과 세계 1위권인 조선 산업과 관련 있다. 자동차 산업과 조선 산업에 필요한 철 1킬로그램을 제련하려면 약 1킬로그램의 석탄을 사용해야 하는데, 그 과정에서 많은 양의 이산화탄소가 배출되기 때문이다.

철강 산업의 미래라고 여겨지며 전 세계적으로 기술 개발을 서두르고 있는 수소환원제철도 완전한 해결책은 아니다. 탄소 소비량을 혁신적으로 감축시킴에도 불구하고, 수소환원제철이 이산화탄소의 배출을 줄이는 제철 기술일 뿐 탄소 독립 기술은 아니기 때문이다. 이 책에서는 ‘에너지원’으로서의 석탄과 ‘소재’로서의 석탄을 구분하면서, 석탄 의존적인 한국의 주요 산업들과 석탄의 상관관계를 다루고, 기후 위기에 따른 탄소 배출 억제가 필요함에도 왜 ‘탄소제로’가 아닌 ‘탄소중립’에 주목해야 하는지를 이야기한다.

산업혁명을 일으킨 검은 돌,

석탄을 해부하다!

대중교통 활용도, 분리수거 참여율, 폐자원의 재활용 비율이 높은 국가임에도, 한국은 왜 온실가스 감축 모범 국가가 아니라 최대 이산화탄소 배출국으로 나아가고 있을까? 포항공과대학교 환경공학부 황동수 교수와 포스코 이상호 연구위원은 이러한 배경에 ‘석탄’이 있다는 사실을 지적하며, 실현 가능한 탄소중립으로 나아가기 위해서라도 석탄과 이를 둘러싼 산업 그리고 미래 기술을 이해해야 한다고 말한다.

이 책의 1부에서는, 전 세계에 공급되는 에너지자원의 약 90퍼센트를 차지하는 화석연료가 어떻게 선사시대의 생물을 구성하던 유기물로부터 생성되는지 그 기초부터 설명하며, 탄소 수에 따라 천연가스, 휘발유, 디젤 등으로 분별 증류되는 이러한 화석연료가 어떻게 공기 중의 산소와 결합해 이산화탄소로 돌아가는 이른바 ‘탄소 순환’을 일으키는지를 이야기한다. 또한, 철 1킬로그램을 생산하기 위해 약 30만 평의 산림을 필요로 하던 기술적 제약으로부터 인류를 해방시키며 ‘환경친화적 에너지’로 여겨지던 석탄이 어떻게 산업혁명의 실질적인 도화선이 되었는지, 어떻게 유럽연합의 전신인 유럽석탄철강공동체를 비롯해 오늘날의 화석연료 중심의 산업구조가 형성되었는지를 밝히며 석탄의 기본 특성과 그 역사를 짚어본다.

2부에서는, 석탄의 기본 특성을 바탕으로 무연탄, 갈탄, 아탄, 이탄 등 석탄의 다양한 종류를 구분하고, 에너지원뿐만 아니라 소재로서 석탄이 어떻게 현대 산업과 일상에서 활용되어 왔는지를 기술적으로 분석한다. 또한, 이러한 기술적 활용의 발전을 설명하면서 파이넥스 공법, 석탄가스화복합발전, 이산화탄소 포집 및 저장 기술, 수소환원제철 등 오늘날 주목받는 석탄 활용 기술이 자동차 산업이나 조선 산업과 같은 한국의 주력 산업들과 어떻게 연계되어 있는지를 조망한다.

‘탄소제로(carbon zero)’가 아닌

‘탄소중립(carbon neutral)’인 이유

의학 저널 《랜싯》에 따르면, 2013년에서 2017년까지 중국에서 대기오염에 노출되어 사망한 사람은 약 124만 명이며, 2000년 이후 중국의 대기오염으로 사망한 사람의 수는 3,000만 명 이상으로 추산된다. 한편 국제에너지기구의 보고서에 따르면, 중국의 이산화탄소 배출량은 2005년부터 2019년 사이 약 80퍼센트 증가했는데, 이러한 중국의 대기오염과 이산화탄소 배출의 주된 원인이자 기후 위기의 주범으로는 언제나 화력발전소, 제철소 그리고 겨울 난방용 재료에 쓰이는 석탄이 지목된다.

3부에서는, 이렇게 급격하게 달라진 석탄 및 화석연료의 위상과 그 배경인 기후 위기의 심각성에 주목한다. 먼저 화석연료가 발생시키는 대기 중 이산화탄소가 어떻게 온실효과로 이어지는지 과학적으로 그 원리를 설명하고, 이러한 온실효과가 어떻게 대기 탄소량의 2배가 넘는 탄소를 함유한 ‘영구동토’를 녹이며 기후 위기를 가속하는지를 살핀다. 또한, 탄소 배출을 당장 중단하더라도 21세기 말이면 인류가 섭씨 2도 수준의 지구 가열에 직면할 위험을 지적하며, 탄소 배출을 억제하는 일이 불가피한 숙제라는 점을 강조한다.

4부에서는, ‘에너지원’로서의 석탄과 ‘소재’로서의 석탄을 구분하고, 탄소 배출 억제가 필요함에도 왜 ‘탄소제로’가 아닌 ‘탄소중립’에 주목해야 하는지를 이야기한다. 에너지원으로서의 석탄 및 화석연료의 대안으로 주목받는 태양광발전이나 풍력발전과 같은 재생 가능한 에너지 사용의 한계, 스리마일섬, 체르노빌, 후쿠시마 원전 사고에서 드러나는 원자력에너지 사용의 한계에도 불구하고, ‘에너지원’으로서의 석탄은 단계적으로 사라질 것이라고 내다본다. 그럼에도 ‘소재’로서의 석탄이 급격하게 퇴출되는 경우 나타날 수 있는 문제점을 지적하며, 철강 산업을 기준으로 어떠한 대안과 추가적인 노력이 나타날지를 설명한다.

화석연료로 굴러가는,

욕망이라는 이름의 전차

“우리는 무엇을 원하기를 원하는가?” 이는 『사피엔스』에서 유발 하라리가 21세기의 가장 중요한 물음으로 꼽은 질문이다. 저자들도 석탄이나 석유와 같은 화석연료보다도, 우리의 욕망이 지속 가능한 것인지 되물어야 하는 시점이라고 말한다. 그 이유를 설명하기 위해, 저자들은 1800년대 스웨덴의 어느 과학자에게 친환경 에너지원이 무엇인지 물으면 무엇이라고 답했을지를 질문한다. 그는 분명 석탄이나 석유라고 답했을 것이다. 그러나 2010년도 미국 오바마 정부의 에너지 정책 수립에 관여한 과학자에게 친환경 에너지가 무엇인지 묻는다면, 원자력이라고 답했을 것이다. 2100년의 과학자라면 어떨까? 태양광발전이나 풍력발전을 환경친화적이라고 답할까? 녹지 활동의 저해와 산사태, 에너지저장시스템의 빈번한 화재와 짧은 태양광 패널의 수명으로 인해 발생하는 폐기물 처리 비용 등을 고려해, 저자들은 그렇지 않을 것이라고 말한다. 이러한 예에서도 드러나는 것처럼, 저자들은 결국 모든 에너지원이 가치 중립적이라는 점을 기억하고 우리의 욕망과 생활양식이야말로 다시 한번 재검토해야 할 때라고 말한다.

황동수

해양환경학자. 바다숲 재생과 이산화탄소 저감에 대해 연구하고 있다. 포항공과대학교에서 화학공학 학사, 석사, 박사 학위를 받고, 이후 캘리포니아주립대학교 샌타바버라캠퍼스에서 오티스-윌리엄(Otis-William) 박사후 연구원으로 지냈다. 2010년부터 포항공과대학교 해양대학원 및 환경공학부 교수로 재직 중이다.

이상호

철강공학자. 제철 기술을 연구하며 파이넥스(FINEX) 기술 담당 임원으로 기술의 상업화에도 참여하였고, 차세대 수소환원제철 공정인 하이렉스(HyREX) 개발에 관여하고 있다. 포항공과대학교에서 신소재공학 박사 학위를 받고, 포스코 기술연구원 연구위원, 포항공과대학교 철강·에너지소재대학원 수소환원철강연구소 소장을 겸임하고 있다.

들어가며

1부 석탄에서 시작된 현대 문명

1. 석탄의 출현

2. 환경친화적 에너지, 석탄

3. 산업혁명의 방아쇠, 석탄

4. 석탄, 제철 그리고 경제 부흥

5. 20세기 석탄 산업의 글로벌화

6. 석탄 공동체 유럽연합

2부 기술적 의미의 석탄

7. 소재로서의 석탄

8. 현대 산업과 석탄의 발자취

9. 산업화와 함께 발견된 석탄

10. 탄소에너지 활용 기술의 진보

11. 석탄의 종류와 활용법

12. 화석연료 활용 기술의 고도화

13. 금속 내부 석탄을 활용한 철강 기술 개발

14. 석탄 대신 수소로 제철하는 기술의 개발

3부 대자연이 날린 기후변화라는 펀치

15. 석탄의 어제와 오늘

16. 온실효과의 개요

17. 영국의 재앙적인 스모그

18. 100년 뒤 중국의 미세먼지

19. 대기 중 온실가스의 영향

4부 석탄으로 얻고 잃은 것들

20. 석탄과의 거리 유지

21. 원자력에너지는 편법인가 해결책인가

22. 석탄의 급진적 퇴출의 문제점

23. 수소경제에도 필요한 석탄

24. 오래된 미래, 탄소 소재

나오며

주