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케미칼_테크/테크 리포트

[지구의 날 특집] 지구를 살리는 과학 기술



2013년 3월 23일이 무슨 날인지 혹시 알고 계신가요?

달력을 아무리 보아도 특별한 표시는 없고 요일로는 토요일인데, 즐거운 주말을 위한 이벤트가 열리는 날인가 생각하시는 분들도 계실 텐데요, 2013년 3월 23일은 전 세계적인 불끄기 행사, Earth Hour가 있는 날이었습니다.


‘Earth Hour’ 캠페인은 매년 3월 마지막째 주 토요일, 저녁 8시30분~9시30분까지 60분 동안 전등을 끄는 글로벌 캠페인입니다. 이 캠페인은 2007년 호주 시드니에서 시작한 이래로 매년 전 세계로 급속히 확산되고 있는데요. 캠페인은 한 시간 동안 불을 끄는 작은 행동이지만 에너지 절약을 통해 푸른 지구를 지키자는 의미로 시작되었다고 합니다. 작년 2012년에는 지구 상 모든 대륙을 포괄하며 152개국, 7001개의 도시에서 수십 억 명의 사람들이 참여한 세계적인 캠페인되었지요. 올해는 썸머타임이 적용되는 국가들을 고려하여 지난해와 달리 3월 마지막째 주 토요일이 아닌 그 전 주 토요일인 2013년 3월 23일에 이 캠페인을 진행했다고 합니다.


전 세계 많은 사람들이 참여하는 Earth Hour 캠페인에 2009년부터 우리나라도 공식사무소가 세워지면서 많은 참여가 이루어지고 있습니다. 2012년에는 전국적으로 공공건물에서만 약 4,128,000kwh의 전력 절감 효과를 가져와 어린소나무 629,640그루의 식재 효과 및 온실가스 1,749톤의 감축 효과를 가져왔다고 공식 집계되었습니다. 단순히 한 시간 동안 전기를 사용하지 않았을 뿐인데 엄청난 효과지요?


이렇게 Earth Hour 캠페인처럼 전 세계적으로 많은 사람들이 아름다운 지구를 지키기 위해서 많은 노력을 하고 있는데요. 이 때문에 환경을 살리는 새로운 기술들이 연구 개발되고 있습니다. 그래서 오늘 케미칼 스토리에서는 지구의 날이 있는 4월을 맞이하여서 지구를 살리는 멋진 기술들에 대해서 소개해 드리겠습니다.



혹시 신 재생에너지라는 용어에 대해서 알고 계신가요?


신 재생에너지는 신 에너지와 재생에너지, 이 두 단어가 합쳐져서 만들어진 용어인데요, 새롭고 다시 사용할 수 있는 에너지 자원을 말하는 용어입니다. 지금까지 우리는 석유와 같은 화석연료를 이용해서 에너지를 얻고 다시 사용하는 과정을 거치고 있는데요. 이 화석연료의 문제는 고갈될 수도 있지만 사용하고 나면 지구의 기후를 변화시키는 온실가스가 나온다는 점입니다. 그래서 전 세계적으로 이 화석연료를 대체할 수 있는 환경을 오염시키지 않고 계속해서 사용할 수 있는 에너지원을 찾기 시작했는데, 이러한 에너지원들을 통틀어서 신 재생에너지라고 말하고 있습니다.



신 재생에너지는 정말 많은 종류가 연구되었고 현재 우리생활에서 사용되고 있는 것이 많이 있습니다. 물의 힘을 이용해서 전기를 발생시키는 수력이 있고, 커다란 선풍기를 연상시키는 장치를 이용해 에너지를 얻는 풍력발전도 이러한 예 중의 하나입니다. 그리고 한화케미칼에서 많은 관심과 연구가 진행되고 있는 태양전지도 신 재생에너지인 태양 에너지를 이용해서 전기를 발생시키는 또 다른 예입니다. 태양전지는 빛을 흡수할 수 있는 물질을 이용해서 태양에서 오는 빛 에너지를 전기 에너지로 바꿔주는 장치인데요, 태양이 사라지지 않는 이상 계속해서 에너지를 얻을 수 있고 전 세계 사람들이 필요로 하는 에너지 양보다 더 많은 에너지를 얻을 수 있기 때문에 신 재생에너지 중에서 가장 많은 관심을 받고 있습니다. 이렇게 좋은 태양전지는 실리콘을 이용한 실리콘 태양전지, 유기 염료를 이용한 유기태양전지, 고분자를 이용한 고분자 태양전지 등 다양한 것이 연구되고 있습니다. 현재는 몇몇 국가에서는 실제로 가정이나 발전소에 태양전지를 이용해서 발전을 하기도 하지요. 우리나라에서도 점차 많은 곳에서 이러한 시설을 이용해서 에너지를 얻고 있습니다.



그리고 신 재생에너지에 빼놓을 수 없는 것이 있으니 바로 수소 에너지입니다. 수소는 우주에서 가장 많은 원소인데요. 태울 경우 석유보다 많은 양의 에너지를 얻을 수 있고 이론적으로는 물을 제외한 다른 물질은 발생되지 않아서 친환경적인 에너지입니다. 그래서 이러한 수소에너지를 이용하는 것에 대해서도 많은 연구가 진행되고 있지요, 수소를 전기로 만드는 장치인 연료전지에 대해서 많은 연구가 진행되었고 이를 이용해 발전을 하거나 자동차에 적용하는 것에 대해서 연구가 진행되고 있습니다. 또 수소는 물을 분해하면 얻을 수 있는데요, 전기를 이용해서 얻을 수도 있지만 이 경우 얻을 수 있는 에너지에 비해서 들어가는 에너지가 많아서 오히려 비효율적입니다. 그래서 태양 에너지를 이용해서 수소를 만들거나 원자력 발전시설에서 나오는 폐열을 이용해서 수소를 만드는 것도 연구가 진행되고 있습니다.



지구를 괴롭히는 것 중 하나는 온실가스가 아닐까 합니다. 이런 온실가스는 지구를 따뜻하게 하는 효과가 있어서 점차 지구의 기온을 올리고 기후변화가 일어나게 하고 있습니다. 이 때문에 사막은 점차 넓어지고 북극의 얼음은 점차 녹고 있으며 우리나라는 온대기후에서 아열대기후로 변화가 일어나고 있습니다. 온실가스에는 여러 가지가 있지만 역시 이산화탄소가 지구온난화에 가장 큰 영향을 주고 있지요. 그래서 많은 과학자들은 이산화탄소를 줄이는 방법에 대해서 많은 연구를 진행하고 있습니다.


그 중에 첫번째로 꼽히는 것이 공기 중의 이산화탄소를 제거하는 방법이 연구되고 있습니다. 공기 중의 보이지 않는 이산화탄소를 어떻게 잡아야 하나 고민이 되지만, 불가능을 가능하게 하는 멋진 연구원들 덕분에 현재는 이산화탄소를 따로 모으는 것이 가능하다고 합니다. 화학적이나 물리적으로 이산화탄소를 잡을 수 있는 물질들이 많이 개발되어 있고 또 식물들의 경우는 이산화탄소를 이용해서 광합성을 하는데 이를 이용한 장치도 개발되어 있습니다.


이렇게 모은 이산화탄소는 처리과정이 남아 있겠죠? 가장 간단한 방법은 깊은 땅속이나 바다속에 이산화탄소를 저장하는 것입니다. 이산화탄소는 물에 소량 녹아서 탄산 이온이 되는 성질을 가지고 있는데, 우리가 마시는 탄산음료도 같은 원리로 만들어지는 것입니다. 그런데 깊은 바다의 경우 높은 압력으로 더 많은 이산화탄소를 저장할 수 있다는 점 때문에 많은 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 아직은 초기 단계이지만 앞으로가 많은 기대가 되는 분야이지요.



또 다른 방법으로 이산화탄소를 이용해서 생활에 유용한 물질을 만드는 방법이 연구되고 있습니다. 대표적인 것이 우리가 정말 많이 사용하는 플라스틱을 만드는 것이지요. 이산화탄소와 플라스틱, 막상 생각해보면 전혀 다른 물질인 듯 하지만 화학적인 반응을 이용하면 이산화탄소를 이용해서 플라스틱을 만드는 것이 불가능한 것은 아닙니다. 이산화탄소를 에폭사이드라고 하는 물질과 반응시킬 경우, 카보네이트라고 하는 물질이 만들어지게 됩니다. 이러한 카보네이트가 계속해서 연결되면 폴리카보네이트를 만들 수 있는데, 폴리카보네이트는 플라스틱의 한 종류로 쉽게 변형가능하고 열과 충격에 강해서 핸드폰이나 노트북과 같은 IT 제품의 외장재로 사용됩니다. 또한,  광학적인 특성을 가지고 있어서 CD나 영화를 볼 때 사용하는 DVD를 만드는 데에도 사용되고 있습니다. 이렇게 폴리카보네이트를 이산화탄소를 이용해서 만들 때에는 화학반응을 잘 일어나게 도와주는 촉매가 필요한데, 전 세계적으로 많은 연구소에서 더 좋은 촉매를 만들기 위해서 오늘도 열심히 연구를 하고 있다고 합니다.



광산이라고 하면 어떤 이미지가 떠오르시나요? 산속에 있는 갱도를 따라 들어가서 힘들게 광물을 채취하는 것이 떠오르시나요? 그러나 최근에는 도시에서 광물을 얻는 도시광산이라는 것도 있습니다. 우리가 사용하는 기기에는 구리와 같이 많이 사용되는 금속뿐만 아니라 금과 같은 귀금속들이 사용되고 있는데, 기기에 들어가는 회로에 더 좋은 성능을 내기 위해서 이러한 금속들이 이용되고 있습니다. 그런데 이 기기를 폐기할 때 이렇게 좋은 금속들을 다시 사용할 수 있는 방법이 없어서 문제였지만, 최근에는 이러한 폐기물에서 다시 광물을 얻는 도시광산이 관심을 받고 있습니다. 경제적으로도 큰 이득이지만 더 중요한 것은 지구를 오염시키는 폐기물을 재활용할 수 있다는 점이 아닐까 생각 됩니다.


이렇게 폐기물을 이용하는 방법은 도시광산 말고도 또 있는데, 바로 에너지를 얻는 것입니다. 신 재생에너지 중 하나인 폐기물 에너지 기술은 단순히 폐기물을 태워서 에너지를 얻는 것뿐만 아니라 폐기물에서 연료가 될 수 있는 물질을 분리하여 에너지원으로 만드는 기술을 포함하고 있습니다. 예를 들어 종이, 나무와 같은 물질은 고체연료로 만들고, 고분자인 플라스틱은 열을 가해서 작은 분자로 만들어서 연료로 사용하는 기술입니다. 버려지는 폐기물을 줄이고 에너지도 얻고 게다가 지구도 살리니 일석삼조인 기술이라고 할 수 있지요!


지금까지 지구의 달 특집으로 지구를 살리는 기술들에 대해서 알아보았습니다. 이러한기술들은 푸르른 지구를 지키기 위한 노력이기도 하지만, 우리도 평소에 일회용품을 줄이고 에너지를 아끼는 등 지구를 지키기 위해 생활속에서 작은 실천이 동반되어야 하겠죠?  



- 참고문헌 –

한화케미칼 http://hcc.hanwha.co.kr

한화케미칼 블로그 http://www.chemidream.com/

Earth hour 한국 홈페이지 http://www.earthhourkorea.org/

Earth hour 한국 공식블로그 http://earthhour.blog.me/

에너지관리공단 신 재생에너지 센터 http://www.knrec.or.kr/knrec/index.asp

연소전 CO2 포집기술 현황 및 전망, 박정훈 외 1명

이산화탄소기반 고리형 카보네이트 및 폴리카보네이트 제조 연구 동향, 권두연 외 6명

도시광산으로부터 희유금속 회수 기술의 동향, 정진기 외 2명