테크 포커스

인류는 지금 기후 위기 시대에 살고 있습니다. 이제 ‘지구온난화’ 시대가 아닌 ‘끓는 지구’ 시대가 시작됐다고 해도 과언이 아닙니다.
이렇듯 뜨거워지는 지구 문제의 해결책으로 ‘기후테크’가 떠오르고 있습니다. 기후테크는 무엇이고, 우리 사회에서 어떻게 발전하고 있을까요?

끓는 지구를 구할 기술, 기후테크란?

세계기상기구^WMO는 ‘2024년 전 지구 기후 현황 보고서’를 통해 2024년 1~9월의 전 지구 평균 온도가 산업화 이전(1850~1900년) 대비 1.54(±0.13)℃ 올랐다고 발표했습니다. 역대 가장 뜨거웠던 2023년의 기록(1.45℃)을 깨고 ‘역사상 가장 뜨거운 해’로 기록될 듯싶습니다. 이는 2015년 파리기후변화협약에서 국제적으로 약속한 1.5℃ 상승을 막아야 한다는 최종 방어선이 무너질 수 있다는 것을 의미합니다.

대기 중 이산화탄소 농도 또한 계속 상승 중입니다. WMO의 발표에 따르면, 대기 중 이산화탄소 농도는 산업화 이전 약 278ppm에서 2023년 420ppm으로 51%가량 증가했습니다. 이대로 계속 방치한다면 500~550ppm으로 증가할 것으로 예상됩니다. 좀처럼 줄지 않는 온실가스 농도를 낮추기 위해 지구촌에서는 기후테크 산업이 급부상하고 있습니다.

기후테크^{Climate Tech}는 기후^Climate와 테크^Technology의 합성어입니다. 온실가스 배출 감소와 기후변화에 대응하기 위한 모든 범위의 기술을 말합니다. 기후테크는 크게 클린테크, 카본테크, 에코테크, 푸드테크, 지오테크로 나뉩니다. 여기에는 태양광, 풍력 등의 신재생에너지부터 재활용 기술, 잔반 다이어트, 친환경 소재 자동차 기술까지 다양한 산업이 포함됩니다. 탄소중립 실현을 위해 온실가스 감축의 핵심 동력으로 떠오른 기후테크에는 구체적으로 어떤 기술들이 있는지 살펴볼까요?

오염 발생 줄이는 깨끗한 환경 기술 ‘클린테크’

최근 쓰레기 대란, 미세먼지 등 환경문제에 대한 경각심이 높아지며 클린테크^{Clean Tech}의 중요성이 급부상 중입니다. 클린테크란 물질과 에너지를 절약하고, 대기·수질 오염을 원천적으로 없애거나 줄이는 기술입니다.

그렇다면 주목할 만한 클린테크에는 어떤 것이 있을까요? 지구온난화를 해결할 태양광·풍력·수력 같은 재생에너지는 물론 수소차·전기차와 같은 친환경 자동차, 에너지저장장치^ESS, 가상발전소, 분산형 에너지 시스템 등이 있습니다. 그리고 폐기물 가공을 통해 다른 제품을 생산하고, 쓰레기 매립지에서 나오는 메탄가스로 전기를 생산하는 기술이 해당됩니다.

화석에너지를 재생에너지로 대체하려는 움직임은 한국에서도 활발합니다. 전라남도 해남군에는 친환경 미래도시 ‘솔라시도’를 조성 중입니다. ‘태양^Solar과 바다^Sea가 조화롭게 어울려 여유로운 삶이 만들어지는 도시’로 자연을 그대로 살린 도시라는 의미입니다. 사용 에너지 전체를 재생에너지로 공급하는 전용 산업단지입니다.

한편 무공해 자동차의 미래는 배터리에 저장한 전기를 꺼내 쓰는 전기차와 수소를 전기로 바꿔 쓰는 수소차가 담당할 것으로 보입니다. 전기차는 배터리에 저장된 전기에너지만으로 달리는 차입니다. 수소차는 수소연료탱크에 보관된 ‘수소’와 공기 공급 시스템을 통해 들어온 ‘산소’를 결합한 화학반응으로 전기를 생산하는 방식입니다. 배기가스 대신 물만 배출합니다.

현대자동차를 비롯해 일본의 토요타, 독일 BMW 등은 트럭과 버스, SUV 등 다양한 종류의 수소차를 내놨습니다. 친환경차 하면 주로 전기차를 떠올리지만 사실 이보다 먼저 주목받은 것은 수소차입니다. 특히 무거운 배터리가 없어서 버스나 화물차 같은 대형 상용차 분야에서 자리매김할 것이란 기대가 큽니다.

탄소 포집에서 자원으로까지 활용하는 ‘카본테크’

테라블록이 개발한 보도블록.

이산화탄소와 관련된 카본테크^{Carbon Tech}도 기후테크의 중요한 기술입니다. 카본테크는 대기 중으로 배출되는 탄소량을 줄이거나 다양한 산업의 원료로 탄소를 재사용하는 데 집중하는 기술입니다. 탄소 포집·활용·저장^CCUS 기술이 대표적입니다. CCUS는 대기 중에 배출되는 이산화탄소를 포집해 압축·수송 과정을 거쳐 땅속이나 해양에 저장하거나, 포집한 탄소를 필요한 곳에 활용하는 기술입니다.

공기 성분 중 이산화탄소가 차지하는 비율은 0.004%에 불과합니다. 하지만 서로 다른 3개 이상의 원자로 구성된 이산화탄소^CO₂는 적외선을 붙잡는 능력이 있어 온난화를 일으킵니다. 이산화탄소는 지구 전체 온실가스 배출량의 76%를 차지합니다. 더구나 대기 중에 최대 200년까지 머뭅니다. 이 때문에 세계는 대기의 이산화탄소를 회수하는 기술을 개발 중입니다.

탄소 포집 기술 중 으뜸은 DAC^{Direct Air Capture} 기술입니다. DAC는 재생에너지원(지열·태양열)으로 구동되는 장치를 이용해 공기 속 이산화탄소를 직접 포집해서 없애는 기술입니다. 세계에서 DAC 분야의 대표적 전문 기업인 스위스의 클라임웍스는 2024년 5월 아이슬란드에 세계 최대 DAC 시설인 매머드^Mammoth를 설립해 가동을 시작했습니다. 현재 케냐와 미국에서도 DAC 시설을 건설하고 있습니다.

DAC의 원리는 간단합니다. 매머드의 경우 864대의 거대한 팬(송풍기)을 돌려 주변의 공기를 빨아들이고, ‘아민’ 성분의 흡착제를 바른 필터로 공기 속 이산화탄소를 걸러냅니다. 염기성 아민은 산성인 이산화탄소 분자와 매우 잘 반응하기 때문에 이산화탄소만을 효과적으로 포집합니다. 그 뒤 지열(태양열)을 이용, 100℃까지 가열해 이산화탄소를 농축합니다. 이산화탄소가 걸러진 공기는 대기 중으로 방출됩니다.

포집·농축된 이산화탄소는 새로운 부가가치를 만들어내는 데 재활용됩니다. 광물화 기술을 활용해 탄소를 탄산칼슘으로 전환한 후 콘크리트 등의 친환경 건축자재의 원료로 사용합니다. 화학 기술을 통해 경질탄산칼슘^PCC으로 전환, 제지 생산 공정의 도포제 등으로도 씁니다. 또 탄산음료나 합성 항공유(연료)와 같은 새로운 제품을 만드는 데도 쓰입니다.

캐나다 기업 카본큐어는 콘크리트 재료인 시멘트, 모래, 물 등을 혼합할 때 액체 상태의 이산화탄소를 주입하는 기술을 적용해 저탄소 콘크리트를 만들었습니다. 시멘트 사용량을 줄이면서 탄소 배출량과 시멘트 사용에 드는 비용까지 줄이는 핵심 공법을 세계 최초로 상용화한 것입니다. 이러한 쓰임새는 대기 중 이산화탄소 농도를 영구적으로 낮추는 방법입니다.

한편 활용이 어려운 이산화탄소는 800m 지하 현무암질 지층에 안전하게 주입(저장)합니다. 국제에너지기구^IEA는 2050년을 기점으로 CCUS 기술이 철강산업 탄소 배출량의 25%, 시멘트산업 탄소 배출량의 63%를 저감하는 데 기여할 것으로 전망했습니다.

재활용 통해 자원순환 초점 맞춘 ‘에코테크’

기아는 네덜란드 비영리단체 ‘오션클린업^{The Ocean Cleanup}’과의 협업을 통해 해양 폐플라스틱을 활용한 자동차용품인 EV3 전용 한정판 트렁크 라이너(매트)를 선보였다. 세계 최초로 태평양 거대 쓰레기 지대에서 추출한 해양 폐플라스틱으로 만든 EV3 전용 한정판 트렁크 라이너.

에코테크^{Eco Tech}는 환경보호를 위해 자원순환과 저탄소 원료, 친환경 제품 개발에 초점을 둔 기술입니다. 특히 일상에서 직접 변화를 체감할 수 있는 기술입니다. 이를테면 천연 소재를 활용한 펄프 용기, 폐기물에서 재생한 섬유로 만든 의류 제품, 인공지능AI 기술을 활용한 폐플라스틱 재활용 시스템 등이 해당됩니다.

그럼 먼저 폐플라스틱의 재활용 과정을 살펴볼까요? 국내 스타트업 테라블록은 AI 로봇으로 폐플라스틱을 선별합니다. 그런 다음 해중합^解重合 기술을 통해 폐플라스틱을 화학 분해한 후 원료 단계로 되돌려서 고순도 재생 TPA(테레프탈산), EG(에틸렌글리콜)로 제조해 재활용합니다. 해중합 기술은 고분자 중합체인 플라스틱 제품을 화학적 방법으로 분해해 합성 이전의 원료로 다시 완벽하게 되돌리는 기술입니다.

이렇게 하면 플라스틱을 아예 처음 만드는 것처럼 반복해 사용할 수 있고, 기계적 재활용이 불가능해 어쩔 수 없이 소각·매립하던 폐플라스틱도 재활용이 가능합니다. 기존의 폐기물 처리 방식인 소각·매립은 탄소중립 실현의 답이 될 수 없습니다.

기아는 네덜란드 비영리단체 ‘오션클린업^{The Ocean Cleanup}’과의 협업을 통해 해양 폐플라스틱을 활용한 자동차용품인 EV3 전용 한정판 트렁크 라이너(매트)를 선보였다. 세계 최초로 태평양 거대 쓰레기 지대에서 추출한 해양 폐플라스틱으로 만든 EV3 전용 한정판 트렁크 라이너.

한편 디지털 기술로 폐기물을 줄일 수 있는 방법을 찾은 기업도 있습니다. 폐기물 업계의 우버로 불리는 미국 스타트업 루비콘입니다. 루비콘은 전 세계의 일반 기업, 정부기관, 관공서 등에 저렴한 폐기물·재활용 솔루션을 제공하는 기업입니다. 택시 한 대 없이 자동차산업을 뒤흔든 우버처럼 트럭 한 대, 매립지 한 곳도 없이 폐기물·재활용 소프트웨어만을 제공해 폐기물에서 경제적 가치를 찾을 수 있도록 지원합니다.

예를 들어 루비콘은 AI, 머신러닝 (기계학습), 사물인터넷^IoT 기술을 활용해 수거·운반 업체에 언제 폐기물을 수거하면 좋을지, 최적 이동 경로는 어떻게 되는지를 알려주며 비용 감축을 돕습니다. 소비자에게는 배출한 쓰레기 중 얼마나 많은 양이 매립되는지 안내하기도 합니다. 더 나아가 폐기물 배출자와 폐기물이 필요한 기업을 연결해주기도 합니다.

최근에는 건물을 지을 때 친환경 건축 자재를 사용하는 것도 에코테크의 하나로 여깁니다. 하지만 실제로 지구촌의 폐기물 재활용 비율은 20% 이내에 불과합니다. 따라서 재활용 비율을 높일 에코테크의 개발이 더욱 필요한 상황입니다.

대체식품으로 인류 먹거리 책임질 ‘푸드테크’

신세계푸드가 대체육 ‘베러미트’로 만든 샌드위치, 샐러드를 비롯해 대체식품을 활용해 만든 메뉴를 선보인 2022년 팝업스토어 ‘더베러’ 매장.

새로운 먹거리로 인류의 생존을 책임질 푸드테크^{Food Tech}도 주목받는 기후테크로 떠오르고 있습니다. 푸드테크는 식품을 생산·소비하는 과정 그리고 작물을 재배하는 과정에서 탄소 감축을 추진하는 기술입니다. 농업·어업·축산업 분야에서의 탄소 저감을 위한 수직농업과 대체식품이 대표적입니다. 최근에는 AI, IoT, 정보통신 기술^ICT과의 결합으로 새로운 식재료를 발굴하고, 해조류로 샴푸를 개발하는 등 쓰임새가 더욱 확장되고 있습니다.

농업 분야에서는 스마트팜인 수직농업이 손꼽히는 푸드테크입니다. 수직농업은 식물을 수직으로 여러 층을 쌓아 재배하는 농법으로, 생육 환경(햇빛, 온습도 등)을 인공적으로 제어해 날씨나 계절 변화에 상관없이 많은 양의 작물을 생산할 수 있는 기술입니다. LED와 재생에너지를 이용해 건물 안에서 농작물을 재배하는 친환경 농법입니다.

대체식품 개발도 푸드테크의 하나입니다. 대체식품은 동물성 원료 대신 식물성 원료로 기존의 육류·해산물·유제품 등 단백질 식품의 맛을 구현한 제품입니다. 지금과 같은 육류 소비의 축산업은 전체 온실가스 배출량의 18%를 차지하는 데다 토양·수질 오염, 물 부족, 동물 윤리 등 환경에 미치는 악영향이 상당합니다.

대체식품 중에서도 가장 주목받는 시장은 대체육입니다. 대체육은 실제 가축을 키우고 도축해서 생산하는 육류가 아닌, 식물에서 추출한 단백질을 사용하거나 아예 단백질 세포를 배양해 만든 인공 육류입니다. 미국에서 가장 핫한 푸드테크 기업 비욘드미트는 콩이나 호박 같은 식물성 원재료를 이용해 만든 햄버거용 패티를 공급하고 있습니다. 이 패티는 겉모양뿐 아니라 맛과 질감까지 실제 고기와 비슷합니다.

동물성 식품을 대체하는 배양육도 인기입니다. 배양육은 소, 닭 등의 가축에서 추출한 줄기세포를 외부의 배양액으로 길러내 실제 고기의 근육이나 지방, 혈관, 섬유조직 등을 구현한 제품으로, 맛과 영양 성분이 실제 고기와 유사합니다. ‘실험실에서 키운 고기’로 불리는 배양육은 식물성 대체육과 달리 ‘진짜 고기’라는 점이 특징입니다.

잔반(먹고 남은 음식) 처리로 인한 막대한 양의 탄소 배출을 줄이는 데 일익을 담당하는 기업도 있습니다. 한국의 푸드테크 기업 누비랩이 그 주인공입니다. 누비랩은 단체 급식소에서 AI 푸드 스캐너로 식전과 식후 식판의 음식량을 측정해 어떤 음식을 얼마나 섭취했는지 데이터화해 분석합니다. 이를 기반으로 음식물 수요를 예측한 식단을 짜도록 해 버려지는 음식물을 줄이는 데 도움을 주고 있습니다.

바다의 골칫거리인 해조류 괭생이모자반을 이용해 친환경 샴푸바를 만든 사례도 있습니다. 괭생이모자반은 양식 시설물에 엉켜 어패류를 폐사시키고, 선박이 조업할 때 스크루에 감겨 엔진을 고장 내는 등 큰 피해를 입힙니다. 반면 괭생이모자반에는 후코이단과 폴리페놀이 풍부합니다. 후코이단은 분자 내 친수성이 강한 ‘황산기’를 함유해 보습력이 뛰어나고, 폴리페놀은 항산화 효능이 있어 피부의 노화를 예방하는 효과가 있습니다. 글로벌 대학 연합단체 ‘인액터스’ 소속 스타트업 팀인 토버스^TOWBUS는 이 점을 포착해 괭생이모자반을 샴푸바의 주원료로 탈바꿈시켰습니다. 이처럼 우리 일상에서 친환경성을 강조하는 다양한 기술이 탄소 배출 저감에 기여하고 있습니다.

기후 위험 관리 위해 정보 활용하는 ‘지오테크’

기후테크 분야 중 가장 최근에 등장한 기술은 지오테크^{Geo Tech}입니다. 지오테크는 기후 위험 요인을 관리하는 기상 예측 기술입니다. 중대한 기후 재난을 탄소 관측, 모니터링 및 기상정보를 활용해 예측합니다.

국제연합 ‘기후 트레이스^{Climate Trace}’는 초소형 인공위성 시스템, AI 및 머신러닝 기반의 소프트웨어를 활용해 온실가스 배출량을 추적·측정하고 있습니다. 기후 트레이스는 수십 개의 비영리 연구기관이 참여하는 모임으로, 이들은 발전소·철강 등 20개 산업 분야를 망라하는 전 세계 온실가스 배출량을 실시간으로 추적합니다. 그리고 전 세계에서 탄소 배출량이 가장 많은 7만2000개의 발전소, 정유소, 공항, 항구 등의 순위를 매긴 다음 세계지도로 시각화한 결과를 무료로 웹사이트에 공개하고 있습니다. 또 무료로 세계의 주요 오염원을 다른 오염원과 비교할 수 있게 했습니다. 지금은 온실가스 오염이 어디서 발생하는지 실시간으로 측정하는 기술까지 개발하고 있다고 합니다. 이러한 지오테크를 활용하면 탄소 배출량에 대한 측정·수집·분석·예측이 가능해지기 때문에 탄소 배출을 효율적으로 관리할 수 있습니다.

이제 지구 환경을 책임질 기후테크는 인류의 지속가능한 삶을 위해 선택이 아닌 필수 기술입니다. 2050년 탄소중립의 목표를 달성하려면 기후테크 관련 기술이 계속 더 많이 등장해야 할 것입니다. 향후 기후테크가 만들어낼 깨끗한 지구의 모습이 기대됩니다.

전라남도 해남군 솔라시도 태양광 발전소. 축구장 190개 크기의 규모로, 98MW의 발전 용량을 갖췄다.