신재생에너지에서 스마트그리드를 거쳐
전기 차와 제로 에너지 빌딩에 이르기까지
미래 산업 주도권의 열쇠가 되어줄 과학기술의 개념과 원리

이 책은 크게 5부로 나뉜다. 먼저 1부 「왜 탄소중립일까」에서는 우리가 탄소중립을 왜 이야기하는지를 설명한다. 지구는 정말 뜨거워지고 있는지, 우리나라를 비롯한 세계 각국은 어떤 노력을 하고 있는지, 그리고 그 노력의 일환으로서 탄소중립이란 무엇인지를 소개한다.

2부부터 5부까지는 탄소중립과 과학기술의 관계를 다룬다. 인간은 살아가면서 탄소를 배출할 수밖에 없는데, 문명사회에서 탄소 배출을 줄인다는 건 무엇을 의미하는지 이해하는 것이 중요하다. 탄소 배출을 줄이는 동시에 탄소 ‘제거’를 늘리는 것이다. 2부 「새로운 에너지원을 찾아서」와 3부 「에너지 관리의 최적화」는 깨끗한 에너지를 만드는 방법부터 이를 저장하는 방법까지 다루고 있다. 이른바 신재생에너지 기술로서 태양광발전, 풍력발전, 수소에너지, 그리고 바이오매스 에너지가 대표적이다. 한편 에너지는 저장하고 전달하는 과정에서 손실이 일어난다. 어떻게 하면 손실을 최소화하면서, 효율적으로 에너지를 옮기고, 오랫동안 저장할 수 있을까? 이를 위한 과학기술이 3부에 담겨 있다.

4부 「더 적게, 더 효율적으로」에서는 탄소를 적게 배출하면서 건물을 시원하게 또는 따뜻하게 유지하고, 사람과 물건이 자유롭게 돌아다닐 수 있는 새로운 기술들을 다룬다. 우리가 일상에서 쓰는 모든 물건은 생산과정에서 탄소를 배출한다. 더불어 컴퓨터와 스마트폰, 자동차에 들어가는 반도체를 비롯해 생활 곳곳에서 사용되는 쇠붙이를 만들 때에도 많은 에너지가 들어간다. 이러한 기반 산업들도 탄소를 적게 배출하게끔 바뀌어야 하는 것이다.

마지막으로 5부 「탄소 술래잡기」에서는 지구 온난화의 주범으로 꼽히는 탄소를 어떻게 ‘제거’할 수 있을지 살펴본다. 이미 배출된 탄소를 포집하고, 저장하며, 더 나아가 재활용하는 것 역시 대기 중 탄소 농도를 줄이는 데 기여할 수 있는 중요하고 실효성 있는 방안이다. 이 기술들이 어디까지 발전해 있으며, 어떤 분야에서 유용하게 사용될 수 있을지 확인한다.
마지막으로 각 부의 끝에는 우리가 당장 해야 할 일을 덧붙였다. 기후변화에 대처하자는 시민들의 공감대는 점차 넓어지고 있다. 그러나 탄소중립은 시민의 자발적인 사회운동만으로 실현되지 않는다. 지구상의 모든 나라가, 그리고 기업과 시민 각자가 나서서 해야 할 일이 있는 것이다.

책 속에서

석탄, 석유 이후 이제는 전 세계가 신재생에너지에 주목하고 있다. 여기에는 반드시 기후변화에 대응할 목적만 있는 것은 아니다. 채굴 기술이 발전한 덕분에 석유 같은 화석연료는 계속 발굴된다. 50년 전에도 70년 치밖에 남지 않았다던 석유는 지금도 70년 치가 남아 있다. 문제는, 앞으로 석유의 단위당 발굴 비용이 상승할 일만 남았다는 것이다. 오죽하면 ‘오일머니’로 유명한 중동 국가들마저 최근 들어 신재생에너지에 관심을 갖겠는가. 석유가 압도적으로 저렴한 시대는 이미 지나가고 있다. (18쪽)

기업들의 이런 움직임은 주요국 정부가 벌이는 탄소중립 주도권 경쟁과도 맞물려 있다. 먼저 유럽연합은 2023년 탄소 국경 조정 제도 시행을 추진하고 있다. 수입 제품이 유럽연합 회원국의 제품보다 탄소 배출이 많은 경우에는 세금을 부과하는 제도로서, 철강이나 자동차, 석유화학 등 탄소 배출이 많은 산업군이 주력 수출 분야인 우리나라에 직격탄이 될 것으로 보인다. 미국도 조 바이든 대통령이 기후·환경 의무를 제대로 이행하지 않는 국가의 집약적 상품에 대해서는 탄소 국경 조정세나 쿼터를 부과할 수 있다며 관련 내용을 통상 정책 보고서에 담아 의회에 제출한 바 있다. (33~34쪽)

석탄과 석유로 에너지를 만드는 시대에는 거대한 자본과 설비가 필요했다. 생산자와 공급자가 분리되어, 국가 경제뿐 아니라 개인의 생활에도 막대한 영향을 미쳤다. 그러나 미래 친환경 시대의 태양광발전 기술은 누구나 쉽게 에너지의 생산자가 되는 진정한 에너지 독립화 시대를 앞당길 것이다. (53쪽)

우리나라처럼 특히 연료 연소 부문에서 탄소 배출량이 많은 경우, 에너지 효율화로 전체 에너지 사용량을 줄이는 한편 에너지원을 신재생에너지로 전환하는 방법이 탄소 배출량 감소에 가장 효과적이다. 이는 온실가스 배출이 많은 철강, 석유화학, 시멘트 산업에도 적용할 수 있다. 문제는, 온실가스를 줄이는 동시에 경제성장이 가능하느냐는 것이다. 이를 일컬어 탈동조화라고 한다. 서로 연관된 것으로 간주되는 두 요인이 같은 방향으로 변화하는 현상이 동조화라면, 탈동조화는 동조화에서 벗어난 때를 가리킨다. (102쪽)

에너지 저장이 전력 계통 내에서 전기에너지 사용의 시간적 제약을 해소하는 핵심 기술이라면, 스마트그리드는 양방향 통신, 즉 스마트미터를 통해 에너지 활용을 극대화한 새로운 전력 계통을 뜻한다. 전자 통신, 전력 전자 기반 특수 설비, 국가 간 에너지 연계 등 제어 가능한 모든 요소를 동원해 효율성을 높이는 것이다.

탄소중립 시대에 전력 생산이나 공급에서 신재생에너지와 같은 제어 불가능한 요소가 생긴다면, 반대로 소비에서는 제어 가능한 수요 반응이라는 개념이 생길 것이다. 말 그대로 수급 상황에 따라 수요가 반응해 불균형을 해소한다는 뜻이다. 〔……〕 지금의 전력 계통은 전기 요금 체계로 정해진 비용을 전기 사용량에 따라 청구하지만, 만일 전기 가격이 실시간으로 변하고 전력 수요가 이에 반응한다면 수요와 공급을 맞출 수 있을 것이다. (123~124쪽)

에너지 저감이 탄소 저감으로 전환되는 과정에서 건축계에 새롭게 등장한 개념이 ‘제로 에너지 건물’이다. 화석연료를 사용하며 발생하는 온실가스를 최소화하기 위한 대안으로 떠오른 것이다. 제로 에너지 건물은 화석연료를 사용하지 않는 건물, 또는 탄소를 배출하지 않는 건물을 가리킨다. 〔……〕 개념은 이렇지만, 에너지원이 화석연료든 아니든 일단 에너지를 적게 소비하도록 짓는 것이 우선이다. 그다음 신재생에너지 같은 탈탄소 에너지원을 건물에 공급하는 것이 순서다. 또한 냉난방을 비롯해 조명, 급탕시설, 가전, 사무기기, 엘리베이터 등 건물에서 소비하는 모든 에너지를 감축 목표로 삼아야 한다. (149쪽)

탄소중립 맥락에서 기업들은 국내외로 경영전략의 변화를 요구받고 있다. 무역 환경은 기후변화 대응 기조를 점차 강화하고 있고, 국내적으로는 그린 뉴딜 정책과 장기 저탄소 발전 전략이 시행되면서 경영 환경이 바뀌고 있다. 이러한 변화에 발맞추려는 기업의 생존 전략은 그린 산업의 창출, 그린 비즈니스를 통한 그린 시장의 선점으로 나타난다. (185쪽)

탄소중립이라 하면, 대개 에너지를 만들거나 사용할 때 배출하는 탄소를 최소화하는 기술이 떠오른다. 즉 탄소가 발생하는 것부터 막는 기술이라는 것이다. 여기서 더 나아가, 이미 존재하는 탄소까지 줄이는 건 어떨까. 배출된 탄소를 붙잡아서 격리하는 기술이 있다면, 기후변화를 일으키는 탄소를 더욱 줄일 수 있을 것이다. (189쪽)

들어가며 인류의 미래는 과학기술이 만든다

1부 왜 탄소중립일까
\t1 석유의 시대는 끝났다
\t2 국제사회, 행동해야 할 시간
\t3 탄소중립의 진짜 의미
\t우리가 할 일 1

2부 새로운 에너지원을 찾아서
\t1 태양광발전
\t2 풍력발전
\t3 수소에너지
\t4 바이오매스 발전
\t우리가 할 일 2

3부 에너지 관리의 최적화
\t1 재생에너지 저장
\t2 스마트그리드
\t우리가 할 일 3

4부 더 적게, 더 효율적으로
\t1 제로 에너지 건물
\t2 친환경 교통·운송 수단
\t3 고탄소 산업의 저탄소화
\t우리가 할 일 4

5부 탄소 술래잡기
\t1 이산화탄소 포집·활용·저장
\t우리가 할 일 5

미주
지은이 소개