"탄소중립, 재생에너지만으로 역부족…수소·탄소포집 기술 동반돼야"

▲석탄발전소(사진=AP/연합)

전 세계 발전체계를 태양광·풍력 등의 재생에너지로 전환해도 탄소 중립을 달성하기엔 어려울 것이란 전망이 제기됐다. 탄소 중립은 지구온난화와 기후변화의 주범으로 꼽히는 이산화탄소를 배출한 만큼 이를 흡수하는 대책을 세워 실질적인 배출량을 제로(0)로 만들겠다는 계획인데 단순 재생에너지만으로는 역부족이란 의미다.

국제에너지기구(IEA)는 최근 ‘2020 에너지 기술 전망 보고서’를 통해 이같이 제시하면서 발전부문을 재생에너지로 전환시키는 것은 글로벌 탄소 중립을 위한 기여도가 3분의 1에 불과할 것이라고 지적했다. IEA는 이와 함께 운송, 중공업, 산업, 건물 난방 등 전반적인 분야에 대한 배출감소 기술의 개발과 도입을 촉구했다.

IEA는 전기차 대중화, 재생에너지 시장의 성장에도 불구하고 글로벌 온실가스 배출량이 획기적으로 감소하지 못할 것으로 내다보고 있다. IEA는 "온실가스의 감축을 촉구하는 목소리는 매년 커지고 있는 추세지만 현재 배출량은 높은 수준에 머물고 있다"며 "올해의 경우 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 사태로 온실가스 배출량은 줄겠지만 에너지 시스템에 중대한 변화가 따르지 않을 경우 이는 일시적인 현상에 불과할 것"이라고 강조했다.

특히 IEA는 가장 우려스러운 지역으로 아시아를 꼽았다. 아시아 신흥국이 경제 개발에 속도를 내면서 최근 건설된 석탄발전소, 제철소, 시멘트 가마 등이 앞으로 수십 년 동안 운영될 것으로 예상되고 있기 때문이다. IEA에 따르면 현재 활용중인 에너지 인프라로 발전분야와 중공업에서 온실가스 배출량이 전체 대비 60% 차지하는데 이를 방치할 경우 배출비중이 2050년까지 거의 100%까지 오를 것으로 경고됐다.

이에 따라 IEA는 수소, 바이오에너지, 탄소 포집 등 배출량을 감축시킬 수 있는 기술들을 거론했는데, IEA는 특히 수소에 대한 중요성을 부각했다. IEA는 "수소는 발전과 산업을 연결시키는 다리 역할을 함으로써 세계가 탄소 중립을 이루는데 기여할 것"이라고 설명했다. 산업의 전기화를 통해 화석연료에 대한 의존도를 낮추기 위해서 수소의 활용도가 확대되어야 한다는 해석이다.

수소는 생산과정에서 온실가스 배출 유무에 따라 구분된다. 천연가스 등 화석연료에서 탄소를 떼어 내서 만드는 회색 수소, 탄소 포집 및 저장기술이 동반된 청색 수소, 그리고 탄소를 전혀 배출하지 않는 재생에너지로 수전해 하는 방식인 녹색 수소 등이 있다.

수소는 온실가스를 배출하지 않기 때문에 전 세계가 수소 개발에 박차를 가하고 있지만 현재 대부분의 수소가 천연가스 추출 등 화석연료를 기반으로 생산되는 만큼 친환경성 논란이 지속되고 있다. 이에 IEA는 기후 목표를 달성하기 위해선 수전해 장치의 규모가 현재 0.2 기가와트(GW)에서 2070년까지 3300GW로 확장되어야 한다고 진단했다. 이는 현재 중국이 생산하는 전력의 두 배에 달하는 수준이다.

이와 함께 탄소포집에 대한 중요성도 제기됐다. 특히 천연가스 가격이 저렴한 지역에서 생산되는 회색 수소를 탄소포집 기술을 통해 청색 수소로 바꿔야 한다는 지적이다.

탄소포집은 또한 이산화탄소가 대기 중으로 방출되기 전에 포집하고 저장하는 ‘탄소포집저장’에서 한발 더 나아가 이를 경제적 가치를 가진 합성 연료로 전환시키는 탄소자원화에도 큰 역할을 맡는다.

실제 이미 미국, 독일 등 주요국은 관련 기술 개발에 나서고 있다. 미국에서는 정부가 탄소자원화 기술을 국가전략기술로 채택했으며 현재 100개 이상의 탄소자원화 프로젝트가 추진 중인 것으로 알려졌다. 카본엔지니어링은 대기에서 뽑아낸 이산화탄소로 가솔린과 같은 합성 연료를 대량 생산하는 기술을 개발하고 있다.

독일에서도 화학회사 바스프, 바이엘 등은 이산화탄소를 원료로 메탄올, 폴리머 등 다양한 합성 연료를 생산하는 프로젝트를 진행하고 있다.

아울러 IEA는 2070년까지 세계가 탄소 중립을 이루기 위해서는 바이오연료 등과 같은 바이오에너지의 규모도 현재 대비 약 3배 늘어야 한다고 분석했다.

IEA는 "세계가 탄소 중립을 이루는데 소요되는 시간은 전기화, 수소, 바이오에너지, 탄소포집 기술에 대한 혁신 속도에 좌우될 것"이라며 "코로나19에 대응하기 위한 경기부양책이 청정에너지와 기후 목표를 지원하면서 경제를 활성화시킬 수 있는 중요한 기회를 제공할 수 있다"고 밝혔다.

▲시나리오별 탄소중립을 위한 청청에너지 기술과 요구사항.

IEA가 제시한 ‘지속가능 발전 시나리오’에 따르면 세계가 2070년까지 탄소중립을 이루기 위해 글로벌 재생에너지 발전설비가 매년 521GW 증가하고 바이오연료에 대한 수요도 13% 가량 늘고 60억 톤의 이산화탄소가 매년 포집되어야 한다. 또한 수소에 대한 수요도 연간 2억 8700만톤 늘어 매년 40GW의 전해조가 설치되면서 이를 뒷받침해야 한다.

IEA는 또 2050년까지 세계의 탄소중립을 전제로 한 ‘혁신 가속화 시나리오’를 제시했다. 이에 따르면 IEA는 재생에너지 발전설비 설치량이 당초 지속가능 발전 시나리오에서 제기된 규모보다 50% 추가된 수준을 요구했다. 수소와 바이오에너지에 대한 수요 또한 각각 50%, 3% 가량 추가로 늘어나 매년 45GW의 전해조가 설치되어야 하고 이산화탄소 포집량도 연간 60억 톤에서 90억 톤으로 늘어나야 한다.


[에너지경제신문 박성준 기자]