대기중 이산화탄소 이용 시나리오

지구온난화의 속도를 늦추고 기후위기 문제를 해결하기 위해서는 이산화탄소를 배출하지 않는 것이 가장 먼저 할 일이다. 그러나 배출 속도를 필요한만큼 저지하지 못하고 있는 현상황에서는 대기중의 이산화탄소를 제거하는 일도 동시에 필요하게 되었다. 이에 과학자들이 11,000개가 넘는 연구 논문들을 종합하여 실현가능한 이산화탄소 이용 시나리오를 계량화하여 내놓았다.

원문 보기 : Sonnenseite. 2019. 11. 8. “How to capture and use atmospheric CO2”
논문 보기 : Hepburn, C., Adlen, E., Beddington, J., Carter, E., Fuss, S., Mac Dowell, N., Minx, J., Smith, P., Williams, C., The technological and economic prospects for CO2 utilisation and removal, 2019, Nature.
번역, 편집 : 황승미 (녹색아카데미)


이산화탄소는 지구온난화를 일으키는 주요한 온실 가스이지만, 한편으로는 원료이기도 하다. 예를 들어 화학물질, 건축 자재, 새로운 연료, 미래 식량 개발을 위한 조류(algae) 농업에 필요한 비료 등을 생산하는 데 사용될 수 있다. 또한 대기 중 이산화탄소를 포집해서 농업 생산량을 높이는 데 이용될 수도 있다.

이러한 가능성에 대해 2050년까지의 전망을 계량화한 연구가 최근 발표되었다(Nature. 2019. 11.). 이 연구는 영국, 미국, 네덜란드, 독일(MCC)의 연구소들의 협력을 통해 이루어졌다.

[그림 1] 대기 중 이산화탄소 흐름 경로. 노랑, 빨강, 보라색 화살표(1~10번)는 이산화탄소 순환, 이산화탄소 이용과 제거 경로를 나타낸다. 푸른색 블럭 화살표는 연간 대기 중의 이산화탄소 유입과 제거를 의미하며, 2008~2017년 기간 동안의 평균값이다.(출처 : Nature)

연구 종합 방법(research synthesis methods. 4분기별로 다양한 분야의 전문가들이 1차 연구의 결과들을 종합하고 검증하는 방법이며 저널로 발행된다.)을 이용하여, 대기중 이산화탄소 이용에 관련된 과학적 연구 11,000개 이상을 대상으로 하였다.

이러한 평가 정보에 기반을 두고, 전문가 검토 결과와 결합하여 2050년까지 이용할 수 있는 가능성과 손익분기점을 계산하였다. 이산화탄소를 이용할 수 있는 가장 중요한 10개 분야는 매우 인상적이다. 장기적인 관점으로 봤을 때, 각 분야에서 매년 이용가능한 이산화탄소 양은 적어도 5억 톤은 된다. 

그러나 제한적인 면도 있다. 포집된 이산화탄소가 건축자재로 만들어진 경우에는 백 년 이상 갇혀있을 수 있지만, 메탄올같은 연료로 바뀌었다면 몇 주 후면 다시 대기 중으로 나오게 되기 때문이다.

“대기중 이산화탄소의 이용가능성은 체계적으로 분석되어야만 합니다. 대기중 이산화탄소를 포집해서 이용하는 것은 대부분의 산업 분야에서 제한적일 수 있습니다. 그러나 이산화탄소를 이용하는 것은 온실가스 배출 중립(neutrality)으로 가기 위해서는 매우 중요한 수단이기도 합니다. 예를 들어, 새로운 비즈니스 모델을 만들어지고 틈새시장이 형성된다면 이산화탄소 제거 기술 개발이 가속될 수 있습니다. 그러면 장기적으로 볼 때 기후변화를 막는 비용도 내려갈 수 있습니다.”

– 얀 밍크스 교수(Jan Minx. 연구 참여진. MCC 지속가능한 응용과학 워킹그룹)
[그림 2] 대기중 이산화탄소 이용과 제거를 통한 순환 과정. (출처 : Nature)

그러나 기후변화를 막기 위해서 가장 먼저 해야할 일은 배출량 자체를 줄이는 것이다. 이와 관련하여 이 연구에서 지적하고 있는 오해 한 가지가 있다.

“만약 우리가 산업시설에서 이산화탄소 1톤을 포집해낸다 하더라도, 곧 그것이 대기 중으로 1톤을 내보내는 양을 상쇄하는 것은 아닙니다. 왜냐하면 이산화탄소를 이용한다는 것은 곧 상당한 에너지 소비를 동반한다는 것을 의미하기 때문이며, 따라서 추가적인 이산화탄소 배출이 발생할 수 밖에 없습니다.

이산화탄소 배출 전생애과정 평가와 대체 물질을 사용했을 때의 효과 등을 더 면밀하게 분석하고 다양한 선택지들을 구분해서 사용해야 합니다. 이번 우리의 연구가 이러한 관점에서 중요한 기여를 할 것입니다.”

– 사빈 퍼스 교수(Sabine Fuss. 연구 참여진. MCC 지속가능한 자원관리와 지구 변화 워킹 그룹)

“온실가스 제거는 탄소 배출 순제로(net zero carbon emissions)와 기후 안정을 달성하는 데에 필수적입니다. 왜냐하면 그동안 우리가 배출량을 필요한만큼 빨리 줄여내지 못했기 때문입니다.

대기중 이산화탄소를 이용하는 것이 탄소를 제거하는 방법으로 이점을 가진다 하더라도 여기에 보조금을 투입하는 것에는 동의하지 않습니다. 오히려 배출량 감축을 위해서 탄소에 값을 매기면 다들 이산화탄소를 이용하는 방향으로 갈 것입니다. 이렇게 하면 기후 문제 해결에 도움이 될 겁니다.”

– 카메론 헵번 교수(Cameron Hepburn. Oxford’s Smith School of Enterprise and the Environment. 연구 참여)
[그림 3] 이산화탄소 이용 가능성과 손익분기 가격. TRL(Technology readiness level)는 기술이용가능 정도를 의미하며 높은 값일수록 이용가능성이 높다. 세로축은 이산화탄소 톤당 달러(2015년 미국 달러 기준). 마이너스 값의 경우에는 이산화탄소 이용에 대한 인센티브 없이도 이미 수익이 발생한다는 것을 의미한다. 이용가능 값들은 2050년을 대상으로 한 예측치이다.  (출처 : Nature)

원문 보기 : Sonnenseite. 2019. 11. 8. “How to capture and use atmospheric CO2”
논문 보기 : Hepburn, C., Adlen, E., Beddington, J., Carter, E., Fuss, S., Mac Dowell, N., Minx, J., Smith, P., Williams, C., The technological and economic prospects for CO2 utilisation and removal, 2019, Nature.
번역, 편집 : 황승미 (녹색아카데미)