대한민국 탄소중립의 현실과 미래

탄소중립이라는 도전을

어떻게 기회로 바꿀 것인가?

날로 심각해지는 기후변화와 에너지 위기 속에서 2050년 탄소중립 목표를 달성하기 위해 세계 각국이 치열한 노력을 경주하고 있다. 《대한민국 탄소중립의 현실과 미래》는 21세기 가장 중요한 화두로 떠오른 ‘탄소중립’과 관련한 다양한 첨단 기술과 시사 이슈를 다룬 책이다. 에너지, 국제관계, 환경과학기술 등 각 분야의 전문가 9인이 세계와 우리나라가 처해 있는 탄소중립의 현 상황을 개괄하고, 구체적인 탄소중립 실현 방안을 다각도로 분석한다. 러시아-우크라이나 전쟁, 중동 분쟁 등 국제 정세 변화에 따른 에너지 안보 문제부터 친환경 에너지 전환을 위한 각국의 탄소중립 정책과 첨단 기술 경쟁에 이르기까지 다양한 쟁점을 살펴보고, 특히 소형모듈원자로(SMR), 페로브스카이트 태양전지, 이산화탄소 포집 및 활용(CCU) 기술 등 우리나라가 경쟁력을 가진 탄소중립 혁신기술들의 개발 현황을 소개한다. 《대한민국 탄소중립의 현실과 미래》는 탄소중립의 미흡한 현실적 문제들을 지적하고 그 해결 방안을 모색할 뿐 아니라, 탄소중립이라는 도전적 과제가 우리에게 새로운 도약의 기회가 되리라는 희망찬 비전을 제시한다.

마지막 방어선 1.5℃를 지켜라!

2050 탄소중립 목표

기후변화로 인해 전 세계가 몸살을 앓고 있다. 날로 심각해지는 기상이변과 자연재해로 인한 전 세계적 피해들은 국제사회가 더 이상의 지구온난화를 막기 위해 적극적으로 행동하도록 촉구하고 있다. IPCC(기후변화에 관한 정부간 협의체)는 지난 2018년 특별보고서에서, 지구 평균기온을 산업화 이전 대비 1.5℃ 상승 이내로 억제해야만 더 이상의 피해를 예방할 수 있다고 발표했다. 그리고 이를 위해 2030년까지 이산화탄소 배출을 2010년 대비 45% 이상 감축하고, 2050년까지 ‘탄소중립’을 실현해야 한다는 목표를 제시했다.

탄소중립이란 기후변화의 주요 요인인 온실가스(이산화탄소)의 배출량(주로 화석연료 연소로 발생)과 흡수량(산림의 광합성 등)을 같게 만들어, 순배출을 0으로 만드는 것으로, ‘넷제로(Net-Zero)’라고도 한다. 현재 전 세계 150여 개 나라가 탄소중립을 약속하였고, 우리나라도 2020년에 2050 탄소중립 달성 계획을 UN에 제출하였다.

글로벌 에너지 위기 속에

어떻게 탄소중립 대전환을 이룰 것인가

《대한민국 탄소중립의 현실과 미래》는 에너지, 국제관계, 환경과학기술 등 각 분야의 전문가 9인이 세계와 우리나라가 처해 있는 탄소중립의 현 상황을 개괄하고, 구체적인 탄소중립 실현 방안을 다각도로 분석한 책이다.

책은 먼저 현재 세계가 직면한 두 가지 에너지 위기를 진단한다. 첫째는 에너지 안보로, 러시아-우크라이나 전쟁, 중동 분쟁, 미중 패권 갈등으로 에너지의 안정적 수급이 어느 때보다 중요해졌다. 둘째는 에너지 전환으로, 악화일로에 있는 기후변화로 인해 화석연료에서 청정에너지로의 녹색 전환이 불가피해졌다. 에너지 안보 불안을 해소하는 가운데 성공적으로 친환경 에너지 전환을 이루어내야 한다는 현 상황의 난점을 복잡한 국제 정세틀 안에서 거시적으로 분석한다.

다음으로, 탄소중립을 위해 EU, 미국, 중국, 일본, 영국 등 세계 각국이 기울이고 있는 노력을 소개하고, 특히 탄소세와 탄소관세, 탄소배출권거래제(ETS) 등 탄소중립 정책들을 개괄한다. EU나 영국 등에 비해 다소 뒤처져 있는 우리나라의 온실가스 감축목표, ETS 현황과 문제점(유동성 부족, 가격 불안정 등)을 살펴보고, 적정 여유 배출권 유지, 배출권 이월 제한 폐지, 건물/수송 부문 배출권거래제 확대, 전기요금 현실화 등의 구체적 해법을 제시한다.

1부에서는 이 밖에도 기후변화에 따른 4가지 국제적 트렌드를 소개하고, 6가지 탄소중립 실천 방안을 설명한다. 2부에서는 소형모듈원자로(SMR), 페로브스카이트 태양전지, 이산화탄소 포집 및 활용(CCU) 기술 등 우리나라가 경쟁력을 가진 탄소중립 혁신기술들의 개발 현황을 자세히 소개하고, 탄소중립이라는 어려운 도전이 우리에게 21세기 새로운 도약의 기회가 될 수 있다는 희망찬 비전을 제시한다.

친환경 에너지 기술 개발을 위한

우리나라의 주력 분야들

원자력 발전은 기존의 화석연료를 사용하는 방식에 비해 이산화탄소를 직접적으로 배출하지 않아 친환경 에너지원으로 새로이 떠오르고 있다. 하지만 안정성과 폐기물 처리 문제라는 안전성의 문제도 안고 있다. 원자력 발전의 장점을 살리면서 리스크는 줄이는 방안으로 급부상한 것이 바로 소형모듈원자로(SMR)다. SMR은 기존의 대형 원자로에 비해 월등히 적은 비용으로 빨리 지을 수 있으며, 출력을 유연하게 조정해 더 안전하게 운용할 수 있다. 현재 미국, 캐나다, 러시아, 중국, 유럽 등에서 80여 종이 개발 중이며, 우리나라도 SMART, i-SMR 등 상용화 가능한 SMR 개발로 세계적 경쟁력을 갖춰나가고 있다.

신재생에너지 중 현재 가장 각광받는 분야는 태양광 발전이다. 하지만 2050년 탄소중립 에너지 전환 목표를 달성하려면 앞으로 매년 675기가와트의 태양전지를 설치해야 하는데, 현재의 실리콘 소재 전지로는 달성하기 어렵다. 이보다 성능과 단가가 더 우수한 새 기술이 절실히 필요하다. 이 책에서는 2012년 등장 후 빠르게 고효율을 달성하여 실리콘 전지의 대안으로 떠오르고 있는 ‘페로브스카이트’ 태양전지의 기술적 특성을 설명하고 상용화 전망을 살펴본다.

또한 탄소중립 기술 중 가장 대표적인 것이 탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술이다. 석유, 석탄, 천연가스 등 화석연료를 사용하는 과정에서 발생한 이산화탄소가 대기 중으로 배출되지 않도록 포집하고, 부가가치가 높은 화학물질로 전환하여 활용하고, 육상 또는 해양 지중에 영구 저장하는 기술을 총칭한다. 이 책에서는 발전소 배가스 이산화탄소 포집 기술, 이산화탄소 활용 메탄올 제조 기술, 온실가스 감축형 합성가스 및 초산 제조 기술, 바이오매스 및 이산화탄소 동시 전환을 통한 플랫폼화합물 제조 등 한국화학연구원의 CCU 기술을 소개한다.

탄소중립을 달성하기 위한

우리나라의 전략 방향

이 책의 마지막 장에서는 우리나라가 탄소중립을 위해 주력해야 할 5가지 중점 방향을 제시한다.

첫째, 세계 에너지 파운드리에서 일익을 담당할 수 있는 체계를 구축해야 한다. 탄소중립 기술이 충분히 경쟁력이 있는 우리나라는 반도체 분야에서처럼 에너지 분야에서도 중요한 파운드리 역할을 할 수 있다,

둘째, 에너지 안보와 전환 양면에서 광물과 염기 자원의 중요성이 커지는 만큼, 배터리와 수소연료전지에 필요한 광물들은 물론, 광물에서 금속을 추출할 때 그리고 이산화탄소를 포집·저장할 때 필요한 염기를 안정적으로 확보할 필요가 있다.

셋째, 이산화탄소 배출량을 정량화하고 공시하는 방법을 개발하고 주도해야 한다. 여기에는 각종 제품의 생산, 수송, 소비에서 발생하는 이산화탄소 배출량뿐 아니라 사용과 폐기까지의 배출량도 포함해야 할 것이다.

넷째, 국제협력을 통해 이산화탄소 감축분을 확보해야 한다. 우리나라는 2030년까지 약 3,300만 톤의 온실가스를 국외에서 줄이는 것을 목표로 하고 있다. 최근 몽골 쓰레기 매립지에서 메탄가스 포집, 우즈베키스탄 매립지에 발전소 건설 등으로 국외감축분을 인정받는 성과를 거두었다.

다섯째, 이산화탄소 배출이 불가피한 제조업이 발달한 나라들에서 발생량을 줄이는 것만으로는 한계가 분명하다. 이산화탄소를 포집·활용·저장하여 이산화탄소의 새로운 순환 사이클을 만들어내는 CCU 기술 개발이 필수적이다.

지은이 : 최종현학술원

최종현학술원(CHEY Institute for Advanced Studies)은 故 최종현 SK 그룹 선대 회장 20주기를 기념하여 2018년 출범한 글로벌 지식 교류 플랫폼입니다. 한반도와 주변국을 둘러싼 지정학 위기, 날로 가속화하는 과학기술 혁신이 가져올 도전과 기회를 분석함으로써 미래를 향한 대응 전략을 모색하고 있습니다. 세계 주요 대학 및 연구소와의 협력, 창의적인 학제 간 연구 지원 등 새로운 지식 창출과 확산에 기여하는 다양한 활동을 추진 중입니다.

최종현학술원은 ‘반도체’ ‘배터리’ 등 우리 사회에서 가장 주목받고 있는 과학기술 분야의 최신 연구 동향을 대중을 대상으로 쉽게 풀어 쓴 ‘과학기술혁신 시리즈’를 펴내왔습니다. 이 시리즈의 신간 《대한민국 탄소중립의 현실과 미래》에서는 21세기 주요 화두인 ‘탄소중립’과 관련한 다양한 첨단 기술과 시사 이슈를 다루었습니다.

축사

발간사

I. 국제 정세와 에너지 전환

1 글로벌 에너지 위기의 현황 __이재승(고려대학교 국제대학원 교수)

2 에너지 위기와 국제질서의 변화__남정호(한국언론진흥재단 미디어본부장)

3 글로벌 탄소시장의 동향 및 시사점__김용건(연세대학교 국제학대학원 교수)

4 탄소중립을 위한 대전환__김종남(한국에너지기술연구원 18대 원장)

5 기후변화 대응과 탄소중립 달성을 위한 핵심 요소__정태용(연세대학교 국제학대학원 교수)

II. 한국의 탄소중립을 위한 에너지 전환과 노력

1 원자력에너지의 이해와 SMR 개발 현황__임채영(한국원자력연구원 원자력진흥전략본부장)

2 태양전지의 이해와 앞으로의 과제__박남규(성균관대학교 화학공학·고분자공학부 종신석좌교수)

3 탄소중립의 게임체인저-CCU 기술__이영국(한국화학연구원장)

4 탄소중립 비전과 대한민국의 새로운 기회__남기태(서울대학교 재료공학부 교수)

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