지구 온난화 등 이산화탄소 배출이 환경에 끼치는 악영향에 대한 우려가 점점 커지고 있는 가운데 세계 각국은 이런 문제를 해결하기 위해 매년 노력과 투자를 늘리고 있다.
특히 일본은 직접적인 이산화탄소 저감은 물론 에너지 소비 효율화 등 관련 분야에서 세계 최정상의 기술을 보유, 개발하고 있다. 일본은 기업의 기술 개발과 정부의 종합적인 로드맵 제시가 함께 보조를 맞추는 모범 사례다. 이는 전통적인 일본의 관(官) 주도 산업정책에 기인하는 바도 크겠지만 환경이라는 ‘공공재’ 특성상 정부와 산업계의 협력이 필수적이라는 판단도 작용했다.
이런 측면에서 올해 3월 일본 경제산업성이 발표한 ‘Cool Earth-에너지 혁신 기술 계획’ 보고서가 우리나라 기업과 정부에 시사하는 점은 무척 많다. 이 글에서는 이산화탄소 배출을 획기적으로 줄이기 위해 일본 정부가 2050년까지 집중적으로 추진키로 한 혁신기술 21개 중 우리와 관련이 깊은 대표적인 10개 기술을 살펴보고, 이들이 우리에게 주는 시사점은 무엇인지를 짚어보고자 한다.(그림1 ‘일본이 2050년까지 중점적으로 추진할 탄소 저감기술’ 참조)
‘Cool Earth’ 보고서의 기술은 2050년 완전 실용화가 목표다. 현재 실용화되었거나 기존 기술의 연장선상에 있는 이산화탄소 저감 기술은 제외했으며, 적어도 2030년까지 어느 정도의 실용화가 기대되는 것들을 대상으로 삼았다. 보고서 원문은 발전·송전, 운송, 산업, 일상생활 등 다양한 분야에 걸쳐 21가지 탄소저감 기술을 소개했다. 이 글에서는 이 가운데 핵심적인 중요 기술 10가지를 소개한다. 괄호 부분은 보고서 내용에 추가한 필자의 해설 또는 부가적인 지식이다.
고효율 석탄 화력발전
석탄은 매장량이 상대적으로 많아 석유나 천연가스 등에 비해 경제성, 수급 안정성 측면에서 우수하다. 일본은 석탄 화력발전의 효율을 높이고 다른 발전 방식에 비해 이산화탄소 배출량이 많은 한계를 극복하기 위해 기존의 초초임계압발전(A-USC) 방식을 개선하고 석탄가스화복합발전(IGCC), 석탄가스화연료전지복합발전(IGFC) 등의 기술 개발을 진행할 예정이다.
(개선된 초초임계압발전은 기존 방식보다 더 높은 고온고압의 증기를 활용한 발전효율 향상 기술이다. 2015년까지 섭씨 700도급의 A-USC를 개발하면 발전효율을 46% 높일 수 있을 것으로 보인다. IGCC는 석탄을 가스화해 가스·증기 터빈으로 발전하는 것이다. 기존의 석탄 화력발전에 비해 발전효율을 2010년 46%, 2030년 이후 57% 높이는 것이 목표다. IGFC는 IGCC에 연료전지를 조합해 발전효율을 높이는 기술이다. 발전 효율을 기존의 석탄 화력발전에 비해 2025년 55%, 장기적으로는 65% 높이는 것이 목표다)
이산화탄소 회수 및 저장 (CCS, Carbon Dioxide Capture and Storage) 기술
CCS는 화력발전 등 대규모 배출원의 배기가스에서 이산화탄소를 분리하고 이를 회수해 땅속이나 해저에서 장기간 저장 및 격리하는 기술이다. CCS는 대기 중의 이산화탄소를 단기간에 크게 줄일 수 있는 기술로 주목 받고 있다. 현재 이산화탄소 1톤을 회수하기 위해 4200엔 정도가 들지만 2020년까지는 비용이 톤당 1000엔대까지 줄어들 것으로 예상된다.(이 기술은 특히 탄소를 대량으로 배출하는 산업에서도 배출량을 0에 가깝게 억제할 수 있는 장점이 있다. 때문에 북미, 유럽 등 선진국뿐 아니라 중국에서도 연구가 활발하다)
혁신적 태양광 발전
태양광 발전은 이산화탄소 배출이 없는 환경친화적 발전 방식이다. 현재 주류는 결정실리콘 태양전지를 사용하는 1세대 기술이다. 2세대 기술(2030년까지 개발)은 현재보다 얇은 실리콘 부품을 사용하거나, 실리콘을 다른 소재로 대체함으로써 비용을 절감하는 것이 목표다. 3세대 태양광 기술(2050년까지 개발)은 양자나노구조 등 새로운 재료와 구조를 활용해 발전 효율을 극대화하는 것을 목표로 하고 있다.
초전도 고효율 송전
이것은 초전도 물질을 활용해 송전 시 발생하는 손실을 억제하는 기술이다.(초전도는 특정 물질이 저온에서 전기 저항이 0이 되는 현상이다. 초전도 현상을 이용하면 전선에 전류가 흐를 때의 에너지 손실을 크게 줄일 수 있다) 이트륨계 철강을 활용하면 2020년 이후 현재의 3분의 1 수준으로 송전 손실을 줄일 수 있을 것으로 전망된다.
지능형 고속도로 교통시스템 (ITS, Intelligent Transport System)
ITS는 정보기술을 활용해 사람·도로·차량을 네트워크로 연결, 교통사고나 정체 문제를 해결하는 기술이다. 이를 활용할 경우 2050년까지 차량 1km 주행당 이산화탄소를 약 25% 저감하는 것이 가능할 전망이다.
일본은 단기적으로 2012년까지 프로브(probe) 교통정보(자기위치 정보를 제공하는 프로브 차량을 통해 입수·가공·처리한 주행 교통정보)를 이용한 신호제어 기능의 실용화를 목표로 하고 있다. ITS의 완전 실용화는 2020년대에 가능할 것으로 보인다.(일본과 우리나라는 모두 자동차 생산이 주요 기간산업이다. 미래에는 특히 제조와 서비스를 연계하는 비즈니스 모델이 더욱 일반화될 것으로 전망되는 가운데 우리나라 기업들도 교통 효율화 시스템 구축과 노하우에 대한 역량을 갖추는 것이 필요하다)
