탄소중립을 위한

KRISS의 무한 탐구

- 온실가스표준팀 임정식 팀장·이정순 책임연구원,

열유체표준그룹 권수용 그룹장·유량측정팀 강웅 팀장 -

 

 

일상에서 배출한 이산화탄소를 다시 흡수해 실질적인 이산화탄소 배출량을 0으로 만드는 것을 일컬어 ‘탄소중립’이라고 한다.

2016년 발효된 파리협정 이후 전 세계의 화두가 된 ‘탄소중립’은 세계 각국의 기술개발 판도를 크게 변화시켰다. 환경을 지키는 기술이 가장 의미 있는 기술이라는 인식이 확산되며 탄소중립 시대로 가기 위해 필요한 정확한 측정에 눈을 돌리게 한 것이다.

탄소중립을 위한 다양한 연구가 전 세계에 걸쳐 진행되고 있는 이때, KRISS 역시 환경을 지키기 위한 ‘무한 탐구’를 이어가는 중이다.

 

온실가스의 모든 것을 연구하다, ‘온실가스표준팀’

 

 

 ▲ (왼쪽부터) 온실가스표준팀 임정식 팀장, 온실가스표준팀 이정순 책임연구원

 

탄소중립분야는 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 신재생 에너지를 다루는 분야와 산업공정에서 사용하는 온실가스 감축 분야가 그것이다. 온실가스표준팀은 산업공정 중 발생한온실가스를 정확히 측정하고 이에 대한 표준을 연구한다.

 

(임정식 팀장) “온실가스 국가배출량을 보고할 때 ‘지구온난화 지수(GWP, Global Warming Potential)’를 이용합니다. 이 수치로 국가배출량을 환산하는 것이죠. 국가배출량은 ‘국가온실가스 감축목표(NDC, Nationally Determined Contribution)’를 도출하는데 도움을 주는데, 여기서 ‘국가온실가스 감축목표(NDC)’ 란 2030년까지 국가 온실가스를 얼마큼 감축할 것인지 그 목표를 나타낸 수치라고 할 수 있어요. 이처럼 탄소중립을 실현하기 위해서는 ‘온실가스 배출량’, ‘온실가스 감축 목표량’ 등을 정확하게 측정해야 합니다. 이러한 측정과 표준, 나아가 다양한 측정방법의 신뢰성을 저희팀에서 연구 및 검토하고 있는 것이죠.”

탄소중립을 실현하기 위해 현재 온실가스표준팀은 ‘분광학 기반 기후변화 감시측정 개발’ 연구를 진행하고 있다. 이는 지구온난화지수를 분자분광학 기반으로 측정하는 것으로 대기 중 존재하는 가스의 종류와 양을 분광학적 방법을 이용해 정확히 분석하고 측정하는 연구다.

 

(이정순 책임연구원) “분광이란 햇빛이 프리즘을 통과해 분해되는 것을 보고 시작된 연구입니다. 이 분광 원리를 이용, 가스를 통과한 빛을 분석하면 가스의 정성, 정량을 측정할 수 있습니다. 세계 각국이 온실가스만 감시하는 위성을 정지궤도에 올리고 있습니다. 전 지구를 돌며 온실가스 배출량을 정확히 감시하겠다는 의미지요. 온실가스는 지구온난화의 주범이니까요.”

온실가스 배출량을 정확히 측정하는 것은 이제 국가적 숙제다. 정확한 측정을 위해서는 높은 신뢰도의 데이터를 구축해야 한다. 해당 데이터를 통해 국제사회에서도 신뢰도를 얻을 수 있기 때문이다. 이를 위해 KRISS는 현재 CIPM GAWG(국제도량형위원회 가스분석작업반)의 분자분광학 태스크포스 그룹에 참여하여 연구에 박차를 가하고 있다.

 

(이정순 책임연구원) “저희 팀의 연구는 2단계에 접어들었어요. 높은 신뢰도의 측정기술을 기반으로 현장에서 필요로 하는 기술을 개발하는 단계에 접어든 셈이죠. 변수가 많은 현장에서 활용할 수 있는 측정기술과 정보를 생산하려 합니다. 2050년 탄소중립을 향한 선상에 있음을 느낍니다. 이를 위해 우선 2030년 단기 목표를 세워 연구를 진행하고 있습니다.”

 

 

‘브릿지 에너지’ 액화천연가스를 연구하다, ‘열유체표준그룹’

 

▲ (왼쪽부터) 유량측정팀 강웅 팀장, 열유체표준그룹 권수용 그룹장

‘열유체표준그룹’은 온도, 습도, 열물성, 유체유동을 측정하는 연구를 하고 있다. 여기서 ‘유체유동’이란 기체와 액체 등 유체의 흐름을 뜻하는 것으로 주유소 및 가스관 등에서 기름 혹은 가스의 이동량을 측정하는데 사용되는 개념이라고 보면 된다.

 

(권수용 그룹장) “저희 연구팀의 연구 방향은 ‘지구온난화’와 ‘환경’ 입니다. ‘지구온난화’는 온도와 관련된 현상이잖아요. 이를 해결하기 위해서는 지구가 얼마나 온난화 되고 있는지 기후인자를 측정해야 합니다. 이 때 온도와 습도를 정확히 측정하는 게 매우 중요합니다. 

실제로 지구의 온도가 1 ℃ 오른 것으로 온 세계가 이슈를 삼고 있지만 각 나라마다 측정편차가 많게는 1.5 ℃ 이상 납니다. 정확한 측정이 필요한 이유죠. 또한 정확한 기후인자 못지않게 중요한 것이 정확한 유량측정입니다. 공장에서 온실가스가 배출될 때 농도 측정 뿐 아니라 유량 측정이 필요하기 때문이죠.”

 

현재 열유체표준그룹에서는 ‘액화천연가스(LNG) 극저온 열유량 측정표준 핵심기술개발’을 진행하고 있다. 액화천연가스란 이름 그대로 액화 된 천연가스로, 액화 과정에서 불순물을 제거하기 때문에 다른 연료에 비해 상대적으로 친환경 연료로 사용 가능하다. 그렇기에 완전한 탄소중립 시대로 가기 전 사용할 수 있는 에너지라는 점에서 ‘브릿지에너지’ 라는 수식어도 생겨났다.

 

(강웅 팀장) “우리나라는 액화천연가스가 나지 않기 때문에 전량 수입합니다. 이때 액화천연가스를 기체로 수송하면 액화천연가스 선박에 실을 수 있는 양이 얼마 안 되기에 액화 과정을 거치게 되죠. 액화천연가스를 선박에 수송할 때 유량을 측정해 연료가 격이 계산됩니다. 이후 국내로 수송이 완료되면 액화천연가스는 다시 기화 과정을 거쳐 도시가스관을 통해 각 가정에 공급됩니다.

 

문제는 처음에 유량측정 된 액화천연가스와 기화된 액화천연가스의 실제 사용량이 과연 동일한가입니다. 기체 상태의 액화천연가스가 액체 상태로 변하고 다시 기체 상태로 변한 후 각 가정에 도달하면서 측정된 양은 편차를 보일 수 있거든요. 두 번의 변환 과정을 통해 유실이 발생할 수 있으니까요.

그렇기에 마지막 기체상태가 아닌, 수입했을 때의 상태인 액화천연가스의 유량을 측정하자는 의견이 제기되고 있습니다. 측정의 정확도를 높이자는 것이죠.” 유량측정이 중요한 이유는 앞으로 지구온난화 문제로 인해 유해가스 배출규제가 시행되면서 친환경 액화천연가스 선박이 확대될 예정이기 때문이다. 현재 선박은 질 낮고 저렴한 벙커씨유를 이용한다. 벙커씨유는 가격이 저렴하기 때문에 측정에 편차가 있어도 크게 문제되지 않았지만 액화천연가스는 상황이 다르다는게 강웅 팀장의 이야기였다.

 

(강웅 팀장) “모두가 측정에 민감해 질 거예요. 연료 가격이 오르게 되니까요. 액화천연가스선박이 늘어나면 바다 위에서 선박과 선박이 직접 액화천연가스를 주고 받는 ‘벙커링’ 시스템이 늘어날 것입니다. 이렇게 되면 액화천연가스의 유량을 더욱 정확히 측정하는 기술을 필요로 할 거예요. 지금 저희가 진행하는 연구가 필요한 이유죠.”

 

탄소중립 첫걸음은 정확한 측정

 

탄소중립이란 결국 탄소배출 제로를 향한 의지다. 하지만 사실상 탄소배출을 전혀 하지 않겠다는 의미가 아니라, 배출한 만큼 흡수할 수 있는 방안을 연구해야 한다는 의미다.

배출량 + 흡수량 = 0을 만들기 위해서는 결국 배출된 온실가스와 감축된 온실가스, 사용한 온실가스 등을 정확하게 측정하는 기술이 마련돼야 한다. 이것이 탄소중립을 위한 첫걸음이기 때문이다.

 

온실가스표준팀 임정식 팀장은 “유럽에서는 탄소국경세 도입을 앞두고 있다.”라며 “온실가스 배출량이 많은 국가에 관세를 추가로 부과하겠다는 것”이라고 이야기를 덧붙였다.

임 팀장은 “이러한 규제는 환경문제인 동시에 산업에서는 자본의 문제다. 그 정도로 탄소규제는 우리 실생활에 깊이 파고든 상태”라고 강조했다.

 

열유체표준그룹 강웅 팀장 역시 탄소중립은 이제 환경 문제에만 그치지 않고 공정과 안전의 문제로 나아가고 있다고 덧붙였다. 환경을 지키는 행위가 곧 국제사회에서 다양한 형태로 우위를 점하는 일이 된 만큼 탄소중립을 실현하기 위한 기술이 개발돼야 한다는 것이었다.

 

이정순 책임연구원은 “과학자로서 우리가 하는 연구는 결국 국가의 신뢰성을 높이는 길에 디딤돌을 놓는 것”이라며 “이러한 연구는 국제사회에서 기후변화 활동에 우리의 활동을 증명하고 방어하는 데 필요한 자료를 모아가는 활동이기 때문이다. 우리 스스로 이러한 연구를 지속적으로 이어가고 기술력을 만들어 놓아야 경쟁력을 가질 수 있다.”고 강조했다.

 

다가오는 탄소중립 시대에서 기술력은 곧 국가 경쟁력을 지키는 일이다. 이 시대를 앞두고 KRISS는 실험실을 넘어 현장에서 빛을 발하는 연구를 이어 갈 수 있도록 오늘도 탄소중립을 향한 무한 탐구를 진행하는 중이다. 지구온난화와 환경 문제에 대해 측정학적 방법으로 해결책을 제시한다는 방향성을 갖고, KRISS 연구원들은 오늘도 탄소중립을 실현할 연구에 몰두하고 있다.