언젠가부터 뉴스나 신문 기사에 'ESG'란 키워드가 자주 등장하고 있다. ESG가 뭘까?
ESG란 환경(Environment), 사회(Social), 지배구조(Governance)의 앞글자를 따서 만든 단어인데, 기업의 지속 가능성 여부를 파악하는 척도로써 요즘에 투자자들이 투자할 기업을 판별하는 하나의 기준이 되었다. 다시 말해 투자자는 기업이 얼마나 환경 보호에 힘쓰고 있으며, 올바른 사회적 책임을 다 하고, 건전한 지배 구조 아래에서 운영되는지를 파악하여 기업의 지속 가능성을 가늠하고 그 기업에 투자한다.
2013년 남양유업 갑질 사건
남양유업의 영업 사원이 대리점 주에게 욕설이 섞인 폭언을 한 녹취록이 공개되면서 남양유업에서 지역 대리점에 물건을 밀어내기(강매)를 한다는 것이 일파만파 알려지게 되면서 대중의 공분을 사게 됨.
2014년 대한항공 갑질 사건
미국에서 인천으로 향하던 대한항공 여객기 내에서, 조현아(당시 대한항공 부사장)이 승무원의 땅콩 제공 서비스를 문제 삼아 항공기를 회항시킨 뒤 사무장을 강제로 내리게 할 것을 요구하고, 기장이 이에 따름으로써 항공편이 46분이나 지연된 사건.
개인적으로 2013년 '남양유업 갑질 사건'과 2014년 '대한항공 땅콩 회항 사건'을 계기로 대중이 기업의 사회적 책임과 건전한 지배 구조에 촉각을 세우게 됐다고 생각한다.
그리고 2020년에 창궐한 '코로나 바이러스'는 환경 문제에 전 세계인의 이목을 집중하게 하였다.
코로나 바이러스는 본디 박쥐 등 야생동물의 고유한 질병이던 것이 가축을 매개로 사람에게 전파된 것이라고 한다. 그 근본 원인은 무분별하고 조급한 개발로 동물의 서식지를 파괴하고, 그것도 모자라 야생동물에 대한 밀렵과 불법 거래를 한 현재의 인간 문명에 있다. 즉 문명이라는 이름으로 생태계를 파괴하고, 산업화라는 이름으로 온실가스를 배출하였으며, 그 결과 바이러스가 변형되고 인간에게 노출되는 악의 고리가 만들어진 셈이다.
이처럼 지구온난화로 인한 환경 문제가 지역적 위기만이 아니라 우리 삶과 생명에 직결된 인류 전체의 문제가 된 이상 인류는 지구 환경에 관심을 가지지 않을 수가 없다.
우리는 여태껏 지구의 자원을 마음껏 써도 되는 권리가 있다고 착각하며 살아왔다. 하지만 폭염, 허리케인, 빙하 해빙, 폭설 등 세계 곳곳에서 발생하는 이상기후 현상을 직시하며 그것이 오만이었음을 깨닫게 됐다. 우리는 지구의 주인이 아니고, 지구에 세를 들어 사는 임차인일 뿐이다. 환경은 미래 세대에게서 잠시 빌려 쓰는 것이다. 미래 세대를 위해 어떤 환경을 물려줄 것인지 진지한 고민을 시작할 때가 왔다.
지속 가능한 지구에서의 삶을 위해서 ESG의 E에 조금 더 민감해져야 할 때이고, 그러한 기조에 맞는 경영을 하는 기업에 자연스럽게 눈이 가는 게 요즘 글로벌 트렌드이다.
지구 온난화와 이산화탄소
1700년께 소빙기가 끝나면서 지구의 온도는 꾸준히 상승하고 있다. 1900년대 중반부터는 본격적인 현대 온난기에 진입했다. 온도가 오르는 구간에서 이산화탄소 배출까지 늘면서 온도 상승세가 가팔라졌다. 2100년이 되면 평균기온이 지금보다 3~5도가량 높아질 것이라는 게 전문가들의 분석이다.
지구온난화를 일으키는 주범은 이산화탄소, 메테인, 아산화질소 등 온실가스다. 온실가스가 태양으로부터 받은 복사에너지를 대기 중에 머물게 해 지구 표면의 온도를 높이는 것을 '온실효과'라고 한다. 사실 온실효과가 무조건 나쁜 건 아니다. 온실의 유리처럼 작용해 지구의 온도를 평균 15도로 일정하게 유지할 수 있게 해 주기 때문이다. 그러나 온실가스 농도가 급격히 짙어지면서 지구의 평균 기온이 비정상적으로 높아지고 있다. 이것이 현재 우리가 직면하고 있는 '지구온난화'다.
200여 개 국가가 2015년 파리에서 지구 평균 기온 상승폭을 2도 아래로 유지하되 1.5도를 넘지 않겠다는 기후협약을 맺었다. 우리 체온도 정상에서 1.5도를 넘어가면 고열 증상 때문에 치료를 받아야 한다. 지구도 마찬가지다. 지구의 평균 온도는 1750년대 산업혁명 시기와 비교해 1도 이상 올라가 있는 상태다. 이미 상승한 약 1도의 영향으로 기상 이변이 빈번하게 발생하고 있다.
기후 재앙의 마지노선에 다다른 현재, 이산화탄소 배출량을 목전에 두고 더 이상 방치할 수 없는 상황에 이르렀다. 따라서 국가적 차원에서 더 나아가 글로벌 단위에서 이산화탄소 배출량을 감축하기 위한 협력과 그에 따른 정책들이 쏟아지고 있다. 일단 이산화탄소가 어떤 산업 영역에서 많이 배출되는지에 대한 현황을 파악하는 게 먼저다.
2019년 우리나라 기준, 대부분의 이산화탄소가 전기를 생산하고 철을 제련하는 과정에서 배출된다고 발표됐다. 그리고 오른쪽 도표에서 확인할 수 있듯이 발전원 점유율의 대부분은 석탄과 석유(LNG)가 차지하고 있다. 석탄과 석유는 탄소로 이루어진 탄소 화합물이기에 연소 후 다량의 이산화탄소가 나올 수밖에 없다.
이산화탄소를 배출하여 지구온난화를 일으키는 점 이외에도 석탄과 석유는 무한정 쓸 수 없다는 문제점도 지적되고 있다. 석탄과 석유는 과거에 살던 동식물의 사체가 변화하여 오랜 기간에 걸쳐 생성된 유한한 자원으로써 언젠가는 고갈될 수밖에 없다. 현재 지구에 매장된 석유 총량을 연간 석유 생산량으로 나누면 52.3년이 나오는데, 이는 인류가 석유를 쓸 수 있는 기간이 50년 정도 남았다는 말이다. 석탄은 그보다는 유효기간이 길다고 하지만, 그래도 제한된 자원이기 때문에 석탄과 석유에만 의존해서는 안될 일이다.
기술의 발전으로 오일 샌드, 셰일 오일과 같은 비전통 석유의 활용으로 사용할 수 있는 화석 연료의 양이 증가하고 있다지만 이들 역시 그 양은 한계가 있다.
지속 가능한 에너지, 신재생 에너지
따라서 인류는 이산화탄소를 배출하지 않으면서, 자원의 유한함에 구애받지 않는 지속 가능한 에너지 개발에 여력을 다하고자 화석 연료에서 벗어나 신재생 에너지로 탈바꿈하는 방안을 적극 모색하고 있다. 화석 에너지가 절대적인 비중을 차지했던 산업계에서 이젠 태양열, 풍력, 수력, 수소 등 친환경 에너지가 그 자리를 대체하고 있다.
신재생 에너지는 기존의 화석 연료를 변환하여 이용하거나 햇빛, 바다, 바람 등의 재생 가능한 에너지를 변환하여 이용하는 에너지이다. 신재생 에너지는 초기 투자 비용이 많이 들지만, 자원이 고갈될 염려가 없고 재생할 수 있으며 환경 문제가 거의 없는 장점이 있다. 신재생 에너지는 신 에너지와 재생 에너지의 합성어이다. 그렇다면 신 에너지와 재생 에너지의 차이는 무엇일까?
새로운 에너지, 신(新) 에너지
신 에너지는 기존에 쓰이던 석유, 석탄, 원자력 등이 아닌 새로운 에너지로써 화석연료를 변환시키거나 수소나 산소의 화학반응으로 생성된 전기를 이용한 것이다. 이는 새로운 자원을 개발하여 에너지원으로 이용하는 것이 아니라, 기존의 에너지원에 새로운 기술을 도입해 얻는 에너지이다.
①수소 에너지
미래학자 제레미 리프킨은 “석탄과 증기기관이 산업혁명 초기에 그랬던 것처럼 수소 경제가 우리의 시장, 정치, 사회제도를 본질적으로 바꿀 것“이라고 말했다. 물이나 천연가스 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리, 연소시켜 얻는 에너지로써 이용 가능량이 많은 데다 활용도가 아주 뛰어나고 연소시켜도 산소와 결합하여 다시 물이 되기 때문에 환경오염 문제에서도 자유롭다. 현재 세계 각 나라와 기업들은 수소 화합물의 효율적 분리를 위한 여러 시도를 통해 수소를 활용할 수 있는 인프라 구축 등 수소 경제 생태계를 조성하기 위해 다방면으로 노력을 하고 있다.
②수소 연료 전지
수소 연료 전지는 수소의 화학 에너지를 전기 에너지로 전환하는 장치다. 수소 연료 전지에서는 어떻게 전기가 생성될까? 다음 실험을 보고 수소 연료 전지의 원리를 알아보자.
물에 소금을 타서 전해질 용액으로 만들어주면 전류가 잘 흐르게 된다. 이때 건전지 (+) 극에 연결된 양극에서 산소 기체가 만들어지고, 건전지 (-) 극에 연결된 음극에서 수소 기체가 만들어진다. 이 상태에서 건전지를 제거한 회로에 LED를 연결해주면 (-) 극에서는 수소가 전자를 잃어 산화되고, (+) 극에서는 산소가 전자를 얻어 환원되면서 물이 생성된다. 이때 수소가 내놓은 전자가 회로를 따라 (-) 극에서 (+) 극으로 이동하여 전류가 흐르게 된다. 실제 수소 연료 전지에는 물을 전기 분해하는 대신 다른 방법으로 수소를 공급한다.
수소 연료 전지에서는 최종 생성물로 물만 생성되므로 환경오염 물질이 거의 배출되지 않는다. 또 연료 전지는 에너지 효율이 높은 장점이 있다. 화력 발전에서는 여러 단계의 에너지 전환 과정을 거치면서 에너지 손실이 많이 발생하므로 에너지 효율이 낮아진다. 그러나 연료 전지에서는 연료의 화학 에너지가 전기 에너지로 직접 전환되므로 에너지 효율이 높다.
미생물 연료 전지?
미생물 연료 전지는 미생물이 땀, 오폐수 등 유기물을 분해하는 과정에서 전자, 수소 이온 등이 만들어지고, 이들이 전극을 오가며 전기를 생산하는 점에서 착안한 전지다.
안정성과 지속성이 뛰어나며 친환경적이다. 미생물 연료 전지는 우주 비행사의 배설물을 지구로 되가져오지 않기 위해 본격 연구되기 시작했다고 전해진다. 폐기물을 처리하면서 동시에 전기도 생산할 수 있는, 친환경 미래 에너지의 대표 주자로 꼽히고 있다.
수소는 친환경적이지 않다?
수소를 생산하는 방법은 크게 두 가지이다. 메테인에서 산소를 이용해 탄소를 떼어내고 수소를 얻는 방법인데, 이 과정에서 이산화탄소가 나온다. 또 다른 방법은 석유화학공정이나 제철공정에서 발생한 수소를 얻는 방법인데 이 역시 일산화탄소가 나온다. 결국 수소를 얻는 과정에서 막대한 화석연료를 사용하기 때문에 온실가스 배출에서 자유롭지 않다. 화석연료 대신 물을 전기 분해하는 방식이 있지만 이 방식은 또다시 화석연료를 가지고 생산한 전기를 사용해야 하는 단점이 있고, 또 다른 대안인 태양 전지로 전기를 공급하는 시도가 있지만 낮은 효율이라는 장벽이 있다.
그런 와중에 2019년 국내 연구진에 의해 이산화탄소를 활용해 수소를 만드는 방법이 개발됐다는 소식이 언론에 공개됐다.
2019년 한국경제신문 발췌 기사 "이산화탄소 녹여 수소 만든다."
최근 국내 연구진은 이산화탄소로 전기를 생산하는 배터리 등 신개념 전지 기술을 잇달아 선보이고 있다. 김건태 UNIST(울산과학기술원) 에너지 및 화학공학부 교수팀은 최근 이산화탄소를 활용해 전기와 수소를 생산하는 연료전지를 개발했다.
그동안 에너지원으로서 수소는 메테인가스에서 주로 추출했다. 메테인은 온실가스인 탓에 대체 물질 발굴이 시급했다. 김 교수는 “이산화탄소를 빠르고 값싸게 줄이면서 수소와 전기를 생산할 수 있는 세계 최초 기술”이라고 설명했다. 이번 연구 성과는 ‘앙게반테 케미’ 5월 22일 자에 실렸다. SK 등 국내 에너지기업들이 김 교수에게 공동 연구개발을 제의하고 있는 것으로 알려졌다.
아직 상용화 단계라고 보기엔 이르지만, 탄소에 구속되지 않은 진정한 친환경 수소 연료 전지 개발을 위해 고군분투하는 과학자들의 노고를 엿볼 수 있음으로써 머지않아 탄소를 배출하는 것을 넘어서 탄소를 이용해 수소를 생산하는 게 가능하다는 낙관적 전망을 보여준 기사였다.
③석탄 액화 및 가스화
석탄 액화 및 가스화 기술은 말 그대로 석탄을 액화 및 가스화하여 정제해 전기, 수소 등의 고급 에너지로 전환하는 복합 기술이다. 이 기술들은 발전 효율이 높고, 대기 오염의 원인 중 하나인 '황(S) 성분'을 제거하기 때문에 친환경적이다.
자연 발생적인 에너지, 재생 에너지
재생 에너지는 화력 발전과 원자력 발전을 대체할 수 있는 에너지로 자연발생적이며 무공해다. 한 번 사용해도 다시 자연 과정에 의해 사용한 만큼 재생되기 때문에 에너지원이 고갈될 염려가 없어 지속적으로 이용이 가능하고, 환경오염이 적어 친환경적이다.
①태양 에너지
태양 에너지를 이용한 발전 방식은 두 가지가 있는데 두 발전 방식의 원리는 엄연히 다르다.
태양열 발전은 태양열로 인해 만들어진 증기의 힘으로 터빈을 돌려 전기를 생산한다는 점에서 낯이 익지만, 태양광 발전은 태양 전지를 이용하여 태양광을 직접 전기 에너지로 전환하여 사용한다는 점에서 낯설다.
태양 전지는 반도체로 구성되어 있고 태양광을 받으면 전류가 흐르는 특성이 있다. 태양광이 태양 전지에 닿아 흡수되면 태양 전지 안에 자유 전자가 생긴다. 이 자유 전자의 흐름으로 전류가 흐르게 된다.
②풍력 에너지
풍력 발전은 바람의 운동 에너지를 이용하여 발전기와 연결된 날개를 돌려 전기 에너지를 생산한다.
일반적으로 풍력 발전기는 바람이 지속적으로 부는 지역인 산이나 바다 근처에 설치한다. 현재 우리나라는 제주도와 서남해안에 해양 풍력 발전 단지를 건설하고 있다.
③해양 에너지
바다를 내려다보는 이순신과 병사들의 심경은 사뭇 비장했다. 고작 12척의 배로 133척의 왜군 함대에 맞서야 했기 때문이다. 누구도 이 전투에서 조선 수군이 승리할 것이라고 예상하진 못했다. 상황이 너무 핵노답이었기 때문이다. 비유하자면 아래 상황과 같았다.
하지만 시즈 한 대가 발업 저글링 수 백 마리를 학살하는 것과 같은 말도 안 되는 승리를 이순신은 해내고야 만다. 그는 좁은 해협에서 거세게 휘몰아치는 조류의 힘을 활용하여 왜선을 격파하는 대승을 거둔 것이다. 이순신은 이처럼 해양 에너지를 올바르게 활용하여 나라를 구해낸 역사적 위인이다.
이순신이 그랬듯이 우리나라 3면이 바다로 둘러싸여 있다는 지정학적 이점을 충분히 활용하여 바다의 청정에너지를 개발하고 적용한 사례가 많다. 하나하나씩 알아보자.
ESS(에너지 저장 시스템)
태양광 발전은 계절과 일조량의 영향을 받으므로 발전 시간이 제한적이고, 풍력 발전 역시 바람의 방향과 세기가 일정하지 않기 때문에 발전량을 정확히 예측하기 어렵다. 이처럼 자연 발생 과정에서 동력을 얻는 신재생 에너지는 이런 불편함을 감수해야 하는데, 이를 해소하기 위해 나온 기술이 'ESS'이다.
ESS를 이용하면 원하는 시간에 전력을 생산하기 어려운 태양광, 풍력, 조력, 파력 등의 신재생 에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 수시로 사용할 수 있다. ESS는 전력 인프라를 구성하는 요소이자, 스마트 그리드와 같은 차세대 전력망을 구현하기 위한 핵심 요소 중 하나가 될 것이다.
인류 문명의 비약적 발전과 에너지는 떼려야 뗄 수 없는 불가분의 관계다. 하지만 지나침은 부족함보다 못하다는 말처럼 인류의 무분별한 에너지 사용으로 인해 병들어가는 지구, 그로 인한 인류의 멸종이 공론화되고 있는 요즘이다.
우리는 이번 시간을 통해 글로벌 단위에서 온실가스 방출 감축을 위해 어떠한 노력을 하고 있는지, 에너지 발전 산업 영역에 한해서 알아보았다. 사실 우리 지구인들은 온실가스 방출 감축을 위해 그리고 인류 문명의 발전을 위해 다방면에서 노력하고 있다. 마지막으로 요즘 핫한 '메타버스'가 온실 가스 감축을 위해 어떻게 활용되는지 살펴보고 마무리하겠다.
메타버스와 디지털 트윈
인터넷이 대중화되기 시작한 지 20여 년이 지난 최근엔 3차원 실감형 가상공간을 구성해 다양한 사용자 경험을 제공하고 현실세계와 가상세계의 경계를 넘나들게 하는 서비스가 부각되고 있다. 이를 가상·추상·초월 등을 뜻하는 메타(meta)와 우주를 뜻하는 유니버스(universe)의 합성어로 ‘메타버스’라고 부른다.
‘메타버스 로드맵’에선 메타버스를 네 가지 유형으로 나눈다. 라이프로깅(Lifelogging), 증강현실(Augmented Reality), 거울 세계(MirrorMirror World), 가상세계(Virtual World)다. 이 포스트에선 '거울 세계' 유형의 '디지털 트윈' 기술에 대해 조명해보고자 한다.
가상과 현실을 짝짓는 ‘트윈’ 개념은 이전에도 있었다. 하지만 실제 기업활동에 적용한 사례는 ‘일방향’ 시뮬레이션 정도에 그쳤다. 정밀한 공정 전체를 가상공간에 구현해 작동시키기엔 컴퓨팅·통신기술의 진화가 더뎠기 때문이다. 하지만 요즘은 분위기가 달라졌다. 막대한 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 5세대(5G) 통신, 인공지능(AI)등 기술 환경의 발전이 초고속으로 전개된 덕분이다.
디지털 트윈을 통하면 문제가 간단해진다. 가상공간에서 온갖 변수를 적용해보고 가장 좋은 방법을 찾아 곧바로 현실에 적용하면 된다. 가상공간 속에서 시행착오를 겪으면서 쌓인 데이터를 실제 현실에 적용하여 실수에 따른 낭비를 줄이자는 의도가 디지털 트윈의 목적이라고 보면 된다.
디지털 트윈은 최근 중요성이 높아진 ESG(환경·사회·지배구조) 경영에도 ‘절대적인’ 도움을 준다는 평가다. 각종 폐기물과 탄소배출량을 획기적으로 줄일 수 있어서다. 통상 신형 자동차 모델 하나를 개발하려면 프로토 타입이 수십~수백 대가 필요하다. 디지털 트윈은 프로토 타입의 수를 한 손에 꼽을 정도로 줄일 수 있다. 최근 BMW가 메타버스 기술을 기반으로 실제 공장과 같은 환경의 가상 공장을 마련하겠다고 발표한 바 있다.
전문가들은 제조 분야를 비롯한 다양한 영역에서 디지털 트윈 방식이 확산될 경우 2030년까지 탄소배출량이 7.5억 t 감소할 것이라고 내다봤다. 이는 2020년 세계 전체 탄소배출량의 23.8% 수준이다.
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