d라이브러리

“둠둠두둠 둠둠두두둠~♪ 두비두바바~♬”
내가 도대체 누군데 이렇게 멋진 음악과 함께 등장하냐고? 나는 최고의 유령 사냥꾼 고스트헌터! 눈에 보이지 않지만 우리에게 피해를 주는 유령을 잡아가두지. 그런데 최근 이산화탄소라는 유령에 어마어마한 현상금이 걸렸다는 소식을 들었어. 이산화탄소라는 유령을 잡아 가두면 무려 164조 원의 돈을 벌 수 있대! 도대체 이산화탄소는 어떤 나쁜 유령이기에 이렇게 어마어마한 현상금이 붙은 걸까? 어서 이산화탄소에 대해 조사해 봐야겠어!
 

이산화탄소 때문에 앗, 뜨거!

이럴 수가! 이산화탄소는 유령이 아니라 한 개의 탄소(C)와 두 개의 산소(O)가 만나 만들어진 화합물(CO₂)로, 공기 중에 기체 상태로 섞여 있대. 그러고 보니 사람은 숨 쉴 때 산소를 들이마시고 이산화탄소를 내뿜잖아! 식물은 햇빛과 물, 이산화탄소로 광합성을 해서 양분을 만들고. 이렇게 지구 생명체와 뗄래야 뗄 수 없는 이산화탄소에 왜 현상금이 붙은 거지? 먼저 이산화탄소를 잡아 달라는 사람들의 얘기를 들어 봐야겠어!

잠깐! 내 얘기를 먼저 들어 봐. 나, 이산화탄소가 없으면 지구엔 생명체가 살 수 없다구. 너희가 지구에서 살 수 있는 건 우리 이산화탄소가 지구로 들어온 태양열을 잡아 따뜻하게 유지해 주기 때문이야. 마치 온실의 유리와 같은 역할을 하기 때문에 온실가스라고 부르지. 지구의 평균온도는 15℃인데, 이산화탄소같은 온실가스가 없으면 지구의 평균온도는 영하 18℃까지 내려가서 생명체가 살기 힘들어져. 도대체 날 왜 잡아 가두려는 거야?

이산화탄소가 너무 많아!

난 투발루에 사는 로로라고 해. 이산화탄소는 꼭 필요한 기체지만 너무 많아서 문제야. 산업의 발전으로 석탄이나 석유, 천연가스 같은 화석연료를 많이 태우고, 이산화탄소로 광합성을 해서 산소를 만드는 숲은 파괴되고 있지. 그 결과 지구에 이산화탄소가 너무 많아지면서 1906년부터 2005년까지 지구의 평균 기온이 0.74℃나 오르는 지구온난화가 일어나고 있어. 지구의 평균 기온이 올라가면 북극의 빙하가 녹으면서 해수면이 높아지게 된단다. 이렇게 높아진 해수면 때문에 낮은 섬나라인 우리 투발루는 집 앞마당까지 물이 차올랐어. 이제 우린 어쩌면 좋지?
 

지구 기온이 1℃ 올라가면…

난 아프리카 킬리만자로에 살고 있는 탕가라고 해. 난 요즘 지구온난화로 킬리만자로의 만년설이 녹고 있어서 고민이야. 킬리만자로의 눈이 다 녹아 없어지면 수많은 동물들이 살고 있는 암보셀리국립공원이 사막처럼 바뀔 거야. 실제로 지구 평균 기온이 1℃ 오르면 약 5만 명이 물이 부족해서 고통을 받고, 매년 약 30만 명이 더위 때문에 생긴 전염병으로 사망하게 된대. 정말 걱정돼.

지구의 온도가 3℃ 올라가면…

난 아마존에 사는 야노마미야. 만약 지구의 온도가 3℃ 올라가면 여름 내내 북극에선 얼음을 볼 수 없대. 게다가 아마존의 열대우림은 모두 말라 버려 사막처럼 된다지 뭐야? 우리의 삶의 터전이 모두 말라 버리면 우린 어떻게 해야 하는 걸까? 과학자들은 이대로라면 평균 기온이 지금보다 6℃나 올라갈 수도 있다고 예상하고 있어. 상상만 해도 정말 끔찍해! 아마존을 위해 이산화탄소를 잡아서 지구온난화를 막아 줘!

잠깐! 내가 이산화탄소 12톤을 만든다고?

숨 쉬는 것 말곤 화석연료를 이용해 불장난을 하는 것도 아니고…. 친구들은 이산화탄소를 만드는 것과는 별로 상관이 없다고? 그건 천만의 말씀! 우리도 매일 어마어마한 이산화탄소를 만들고 있단다. 함께 확인해 보자.
 

어때? 친구들이 하는 사소한 행동에도 많은 이산화탄소가 만들어지지? 전기나 물은 물론 여러 가지 물건을 사용하고, 교통수단을 이용할 때도 이산화탄소가 배출된단다. 2003년 한국인 한 명이 1년 동안 만들어 내는 이산화탄소량이 12톤이라는 연구 결과도 있어. 이런 이산화탄소가 모여서 지구온난화를 일으키는 거야.

이산화탄소를 잡아라!

지구온난화를 일으키는 나쁜 이산화탄소 녀석! 이산화탄소의 정체를 알았으니, 지금부터 정말로 이산화탄소를 잡으러 가자! 그런데…, 유령 잡는 도구로 이산화탄소를 잡을 수는 없잖아? 어떻게 하면 이산화탄소를 잡을 수 있는 걸까? 과학자들의 도움을 받아야겠어.

이산화탄소, 언제 덮쳐서 잡을까?

눈에 보이지도 않고 맛도 냄새도 없는 이산화탄소를 도대체 어떻게 잡아야 할까? 이산화탄소를 잡을 때 가장 중요한 건 언제 잡을지 결정하는 일이래. 문제가 되고 있는 이산화탄소는 화석연료가 공기와 만나 연소가 될 때 만들어져. 이 때, 이산화탄소가 공기 중으로 날아가 버리면 이산화탄소만 따로 잡아 내기가 힘들어진단다. 그래서 과학자들은 화석연료가 연소되는 때를 기준으로 연소 전이나 연소될 때, 혹은 연소가 끝난 직후에 잡고 있어.

연소된 후 이산화탄소는…

화석연료가 연소된 후에 나오는 이산화탄소는 여러 가지 흡수제를 이용해 잡을 수 있다. 이산화탄소를 잘 녹이는 용액이나 이산화탄소를 잘 흡수하는 고체를 사용해 잡는 것이다. 또 이산화탄소만 잡거나 지나갈 수 있는 막을 이용하거나, 이산화탄소를 아주 낮은 온도에서 액체로 만드는 방법도 있다. 발전소에 이산화탄소를 잡는 과정만 더하면 되기 때문에 가장 많이 쓰는 방법이다.

연소 전에 잡아라!

화석연료에서 미리 이산화탄소의 재료가 되는 탄소를 빼내는 기술이 개발되고 있다. 화석연료를 가스 상태로 만들면 이산화탄소와 수소로 분리되는데, 이산화탄소는 잡고 수소만 에너지로 사용하는 기술이다. 하지만 화석연료를 가스로 만드는 과정에 많은 에너지가 필요하다는 단점이 있다.

순수한 산소로만 연소 시켜라!

99% 이상의 산소만 이용해 화석연료를 연소시키는 방법도 개발 중이다. 순수한 산소로 화석연료를 연소시키면 물과 이산화탄소만 나오기 때문에 이산화탄소를 잡기가 쉬워진다. 하지만 순수한 산소를 모으는 데 에너지가 많이 들기 때문에 앞으로 더 연구가 필요하다.
 

이외에도 굴이 이산화탄소를 흡수해 껍질을 만들 때 활약하는 물질(생체촉매)로 이산화탄소를 잡는 기술도 있어요. 이런 이산화탄소를 잡는 기술은 대부분 발전소의 이산화탄소를 잡기 위해 개발되고 있지요. 이산화탄소의 약 40%가 화석연료 발전소에서 만들어지고 있기 때문이랍니다.

-정순관 (한국에너지기술연구원 온실가스연구센터 책임연구원)

잠깐! 화석연료, 안 쓸 수 없다?

‘화석연료를 많이 사용해서 이산화탄소가 너무 많이 늘어난 거라면 화석 연료를 사용하지 않고 태양전지나 수력·풍력에너지만 쓰면 되잖아?’라는 생각을 하는 친구가 있나요? 물론 많은 과학자들이 화석연료를 사용하지 않고 에너지를 만들 수 있는 *신재생에너지 기술을 개발하고 있어요. 하지만 아직까지는 신재생에너지 기술로 사람들이 필요로 하는 에너지를 전부 만들 수 없지요. 게다가 사람들의 전기 사용량은 날로 늘어나고 있답니다. 배출되는 이산화탄소의 양도 그만큼 더 늘어난다는 뜻이지요. 따라서 지금은 이산화탄소를 잡는 기술이 꼭 필요해요.

*신재생에너지 : 태양빛이나 바람같은 재생 가능한 힘으로 에너지를 만드는 방법. 태양열, 태양광발전, 풍력 등이 있다.
 

이산화탄소, 바다가 꿀꺽꿀꺽!

슈우우우욱~! 덜컥! 이산화탄소는 유령처럼 도망다니 지 않으니 쉽게 잡히는군. 이산화탄소를 잡았으니 이제 가둬야겠지? 어디에 가두는 것이 좋을까…?

친구들 생각은 어때? 아까 박사님께서 언뜻 바다가 이산화탄소를 잘 잡아먹는다고 말씀하시던데…. 바다에 가두는 게 어떨까?

이산화탄소, 바다 속에 가장 많다고?

이산화탄소가 지나치게 많지만 않으면, 사실 우리가 이산화탄소를 잡아 가두지 않아도 돼. 이산화탄소는 자연계를 돌고 돌아 저절로 저장되거든. 이걸 ‘탄소순환’이라고 하지. 그런데 이런 탄소순환에서 바다가이산화탄소를 가장 많이 저장하고 있다는 사실, 알고 있니?

바다 표면에 무려 1020*기가톤, 심해에 3만 8100기가톤의 탄소가 저장되어 있단다. 화석연료로 저장된 탄소가 300기가톤, 땅에 사는 생물들이 610기가톤을 저장하는 것에 비하면 정말 어마어마하지? 또 매년 인류가 만들어 낸 이산화탄소의 20~30%도 바닷물이 흡수하고 있어. 바다가 이산화탄소의 자연 저장고인 셈이야. 그래서 넘치는 이산화탄소를 바다에 더 많이 녹여서 가두자는 과학자도 있어.

식물플랑크톤으로 이산화탄소를 없앤다?

하지만 이산화탄소를 일부러 바다에 많이 녹여서 가두는 방법은 쓰지 않아. 왜냐하면 이산화탄소가 바다에 녹으면 ‘탄산’이 되는데, 탄산은 산성이기 때문에 바다 속 생태계에 치명적인 영향을 미칠 수 있거든. 그래서 바다를 산성으로 만들지 않고도 바다에 이산화탄소를 저장할 방법이 연구되고 있어. 바로 바다에 사는 식물플랑크톤을 이용하는 거지. 식물플랑크톤은 땅 위의 식물들처럼 이산화탄소로 광합성을 해서 양분을 만들어. 그래서 발전소에서 나온 이산화탄소로 ‘클로렐라’라는 식물플랑크톤을 키우는 기술이 연구되고 있지. 이렇게 키운 클로렐라는 다시 바이오연료를 만드는 데 이용할 수 있어. 이산화탄소도 잡고 연료도 만들고, 정말 일석이조의 기술이야!
 

식물플랑크톤으로 이산화탄소를 없애고 바이오연료도 만드는 기술, 정말 멋지죠? 하지만 아직은 해결해야 할 과제가 많아요. 시간이 많이 걸리고, 많은 공간이 필요한데다가, 만들어진 바이연료가 석유보다 비싸거든요. 그래서 과학자들은 더 많은 이산화탄소를 먹고, 더 많은 바이오연료를 만들어 내는 플랑크톤을 찾고 있어요. DNA 조작을 통해 스마트 플랑크톤을 만드는 기술도 개발되고 있답니다.

-오희목 (한국생명공학연구원 환경바이오 연구센터 책임연구원)

잠깐! 고래 똥이 이산화탄소 해결사?

고래 똥이 이산화탄소 문제를 해결해 준다는 재미있는 연구결과가 있어요. 고래 똥에는 철분이 많이 들어 있는데, 이 철분이 식물플랑크톤을 잘 자라게 해서 더 많은 이산화탄소를 없앨 수 있게 해 준답니다. 그러니 지구온난화를 막기 위해서라도 고래를 보호해야겠죠?

이산화탄소를 땅 속에 묻어라!

이산화탄소를 바다에 가두는 기술은 아직 더 개발이 필요하다는군. 그렇다면 현재 가장 많이 쓰고 있는 기술로 이산화탄소를 가둬야겠어! 그 방법은 바로 이산화탄소를 땅 속에 묻는 기술이라고 해. 기체인 이산화탄소를 어떻게 땅 속에 묻는다는 걸까? 친구들, 땅을 팔 수 있게 삽을 준비하라구!

지하에 꽁꽁, 이산화탄소 가두기

땅 속 깊은 곳에 천연가스가 묻혀 있듯 이산화탄소를 땅 속에 가둘 수 있어. 현재까지 개발된 이산화탄소를 저장하는 기술 중 가장 돈이 적게 드는 기술이란다. 이산화탄소 기체를 높은 압력으로 누르면 휴대용가스레인지에 쓰는 부탄가스처럼 액체로 만들 수 있어. 이 액체 이산화탄소를 돌이 뚜껑처럼 덮고 있어서 쉽게 빠져 나올 수 없는 땅에 묻는 거지. 보통 지하 800m 이하에 묻는단다.
이렇게 땅으로 들어간 이산화탄소는 어떻게 되냐고? 결국 돌이 된다고 해. 그 과정을 살펴보면, 우선 이산화탄소가 지하수에 녹아서 산성의 탄산수를 만들어. 이 탄산수는 광물 속 칼슘과 마그네슘을 녹이지. 결국 이산화탄소는 칼슘이나 마그네슘과 결합해서 방해석과 같은 돌로 변하게 된단다. 하지만 이산화탄소가 돌로 변하는 데는 1만 년 정도의 긴 시간이 걸린대.

지하의 물 속으로 퐁당~

이산화탄소를 지하에 갇혀 있는 물에 녹이는 방법도 있다. 실제로 노르웨이 슬라이프너 지역의 해저 가스전에서 가스를 뽑아 낼 때 나온 이산화탄소를 바로 옆 지역의 지하수에 저장하는 ‘슬라이프너 프로젝트’가 진행되고 있다.

이산화탄소로 석유를 더 많이!

석유나 유전에 이산화탄소를 넣으면 그 압력으로 석유가 밀려 나온다. 이산화탄소를 저장하면서도 석유는 더 많이 뽑아낼 수 있는 방법이다. 실제로 미국 다코타에서 잡은 이산화탄소를 캐나다 웨이번의 유전에 밀어 넣는 ‘웨이번 프로젝트’가 진행되고 있다.
 

석유와 가스 대신 이산화탄소

석유나 가스를 모두 뽑아 낸 유전이나 가스전에 이산화탄소를 묻을 수 있다. 이미 석유나 가스가 수백만 년 동안 안전하게 갇혀 있던 곳이었다는 장점이 있다. 한국지질자원연구원이 호주 남서부 지하 2㎞의 사용하지 않는 가스전에 이산화탄소를 저장하는 ‘오트웨이프로젝트’에 참여하고 있다.

이산화탄소와 석탄의 만남!

땅 속에 묻혀 있는 석탄층에 이산화탄소를 가두는 기술로, 이산화탄소를 석탄 표면에 붙이는 것이다. 이산화탄소가 석탄에 붙어 있는 메탄 가스를 떼어내고 대신 붙기 때문에 에너지로 쓰는 메탄 가스는 뽑아 낼 수도 있다.

울릉분지와 군산분지, 북평분지, 포항분지의 공통점은?
바로 우리나라의 이산화탄소 저장 후보지들이랍니다. 아직은 이산화탄소를 저장하는 것이 가능한지, 또 이산화탄소를 얼마나 저장할 수 있는지 연구하는 단계예요. 하지만 가까운 미래에는 우리나라에서 나온 이산화탄소를 가둘 수 있을 거예요. 또 이산화탄소를 저장한 다음에는 이산화탄소가 빠져 나오는 것은 아닌지 감시하는 기술도 함께 개발되고 있답니다.

-김정찬 (한국지질자원연구원 이산화탄소 처분연구실 책임연구원)

이산화탄소를 다시 에너지로!

휴~, 이산화탄소를 무사히 땅 속에 가두었어. 엥? 그런데 이산화탄소를 다시 연료로 만드는 방법도 있다고? 왜 이제야 말해 주는 거야? 그렇다면 이산화탄소를 힘들게 땅 속에 묻을 필요가 없었잖아. 이산화탄소를 다시 연료로 만들어 쓰면 얼마나 좋아! 뭐? 이산화탄소로 시멘트도 만들고 플라스틱도 만든다고? 으악! 고스트 헌터의 호기심을 자극하는군. 당장 알아봐야겠어!

이산화탄소로 다시 연료를 만든다?

연료를 태우면 나오는 이산화탄소를 가지고 그 반대의 과정을 거치면 다시 연료를 만들 수 있어. 이산화탄소를 재활용하는 거지. 예를 들어, 이산화탄소(CO₂)에 수소(H₂)를 더해서 메탄올(CH₃OH)을 만드는 거야. 메탄올은 알코올램프 속 알코올과 비슷한 물질인 연료야.

하지만 이산화탄소에 수소를 더하는 과정에서 많은 화석연료를 써야 하고, 줄인 이산화탄소보다 더 많은 이산화탄소가 만들어진다는 단점이 있어. 그래서 과학자들은 이산화탄소를 다시 연료로 만드는 과정에 화석연료 대신 태양빛을 쓰는 기술을 개발하고 있어. 이런 기술을 ‘인공광합성’이라고 부른단다.

이산화탄소로 시멘트를 만든다?

땅 속에 갇힌 이산화탄소가 1만 년이 지나면 방해석과 같은 돌이 된다는 이야기를 기억하고 있지?

이와 비슷한 방법으로 이산화탄소를 이용해 시멘트의 원료인 석회석을 만드는 방법이야. 실제로 미국의 칼레라사가 화력발전소에서 나온 이산화탄소를 바닷물 속의 마그네슘이나 칼슘과 결합시켜 시멘트를 만드는 방법을 찾아 냈단다. 가까운 미래에는 이산화화탄소를 재활용해서 집을 지을 수도 있겠지?

이산화탄소로 플라스틱 만든다?

미국의 화학회사 노보머사는 이산화탄소로 플라스틱을 만들 수 있는 *촉매를 개발했어. 이 촉매를 사용하면 원래 플라스틱의 재료가 되는 석유는 절반만 사용해도 된다고 해. 실제로 이 기술로 만든 플라스틱 제품이 나왔단다.

(동그란 사진)
 

잠깐!  이산화탄소를 잡는 인공나무

미국 컬럼비아대학교 지구물리학자 클라우스 랙크너 교수는 이산화탄소를 흡수하는 화학물질을 넣은 인공나무를 연구하고 있어요. 이 인공나무는 자연의 나무보다 이산화탄소를 1000배나 더 흡수할 수 있다고 해요. 재밌는 사실은 이 아이디어를 랙크너 교수의 딸이 생각해 냈다는 거예요. 8학년인 딸이 학교 과학 경시대회 프로젝트에 제출하기 위해 이산화탄소 잡는 인공나무를 고안했지요.

이산화탄소를 잡는 기술이 대부분 발전소를 위해 개발된 것이라면, 인공나무는 어디에서나 이산화탄소를 잡을 수 있다는 장점이 있어요. 하지만 아직 사용하는 에너지가 많다는 단점이 있어, 기술을 더 발전시켜야 한답니다

이산화탄소, 현상금 164조 원?

역시 초울트라멋쟁이 고스트헌터답게 이산화탄소를 잡아 가두는 특명을 완수했어! 이제 164조 원만 받으면 되는 건가? 엥? 그런데 이산화탄소를 몇 톤이나 잡아 가두었는지에 따라 받는 현상금이 다르다고? 그럼 난 얼마를 받을 수 있는 거지?

이산화탄소에 현상금이 걸린 이유는?

이산화탄소를 잡아 가두면 돈을 벌 수 있는 이유는 탄소배출권과 탄소세 때문이야. 탄소배출권은 이산화탄소를 배출할 수 있는 권리를 말하지. 지난 1997년, 선진국을 비롯한 세계 38개 나라들은 2012년까지 1990년도에 배출했던 이산화탄소의 양보다 평균 5.2%를 줄이겠다고 약속했어. 이게 바로 ‘교토의정서’란다. 만약 이산화탄소 양을 줄이지 못하거나 더 많이 배출할 때는 탄소를 배출할 권리를 사야 해. 누구에게 사냐고? 이산화탄소를 줄인 나라나 단체, 회사에게서 사야하지. 탄소배출권을 팔기 위해 많은 나라들이 이산화탄소를 더 줄이는 방법을 연구하고 있단다. 한편 탄소세는 이산화탄소를 배출하는 석유나 석탄 등 각종 에너지를 사용할 때 부과하는 세금을 말해. 예를 들면 석유 1ℓ를 쓰면 얼마의 세금을 내야 한다고 정하는 거지. 그런데 이산화탄소를 잡아 가두는 기술이 있으면 이 탄소세를 적게 내거나 내지 않을 수 있단다. 이제 이산화탄소를 잡는 것이 바로 돈을 버는 일이 된 거야.

고스트 헌터가 받을 현상금은 얼마?

현재 탄소배출권 거래제는 유럽연합에서만 시행하고 있고, 탄소세는 덴마크, 노르웨이, 스웨덴 등 몇 개의 나라에서만 시행하고 있어. 우리나라는 탄소배출권거래나 탄소세를 도입하기 위해 논의 중이란다. 이렇게 전세계 몇몇 나라에서만 시행하고 있는 제도지만, 세계은행이 분석한 2010년 세계 탄소배출권 시장 규모는 1,500억 달러(한화 164조 원)나 된다고 해. 탄소를 잡아 가두는 기술로 벌 수 있는 돈이 어마어마하다는 뜻이지.

실제로 대구시와 인천시는 쓰레기에서 발생하는 가스로 에너지를 만드는 사업을 통해 생긴 탄소배출권을 팔아서 많은 돈을 벌었대. 대구시는 이산화탄소 17만 3000톤을 배출할 수 있는 권리를 팔아 약 32억 원을, 인천시는 탄소배출권 중 20만 톤을 팔아 34억 원을 벌었단다.

친구들도 생활 속에서 이산화탄소를 줄이는 방법으로 돈을 벌 수 있어. 바로 탄소 포인트제도란다. 각 가정에서 전기나 수도, 도시가스 등의 사용을 줄이면 이에 따라 줄어든 이산화탄소를 탄소포인트로 주는 제도야. 이렇게 생긴 탄소포인트는 여러 가지 물건을 사는 데 쓰거나 현금으로 받을 수도 있단다.

지구를 위해 이산화탄소 줄이고, 돈도 벌고! 정말 일석이조지? www.cpoint.or.kr 사이트로 들어가서 신청하고, 꼭 이산화탄소 현상금을 받았으면 좋겠다!

특집 한 걸음 더

생활 속 작은 노력으로 이산화탄소 줄이는 비법

유엔 환경계획은 독인 뮌헨에 사는 일반적인 생활을 하는 사람과 이산화탄소를 줄이려고 노력하는 사람을 비교해 조사했어요. 그 결과 일반적인 사람은 하루에 38㎏의 이산화탄소를 배출하지만, 이산화탄소를 줄이려고 노력하는 사람은 14㎏의 이산화탄소를 배출했답니다. 이렇게 생활 속에서 이산화탄소를 줄이려는 노력으로 아주 많은 이산화탄소를 줄일 수 있지요. 그런데 방법을 잘 모르겠다고요? 지금 이산화탄소를 줄일 수 있는 비법을 알려 줄게요!

하루에 줄인 이산화탄소량

택시 대신 버스를 타면(3㎞)                    980g
냉장고를 가득 채우지 않으면                  70g
백열등을 형광등으로 바꾸면                   80g
에어컨의 냉방온도를 27~28℃로 맞추면  50g
비닐봉지 1개를 덜 쓰면                          90g
재활용병을 1개 사용하면                      200g
알루미늄캔 1개를 재활용하면                50g
페트병 1개를 재활용하면                     140g
샤워 시간을 1분 줄이면                         60g