대기의 이산화탄소를 제거하는 새로운 방식

지구는 탄소문제를 가지고 있습니다. 대기중 이산화탄소 제거를 시작하지 않는다면, 지구는 빠른 속도록 뜨거워 질 것입니다. 화학기술자 제니퍼 윌콕스는 나무와 같은 방식이지만 조금 거대한 규모로 이산화탄소를 포획하고 재사용하는 화학작용을 사용해 대기중에 탄소를 제거하는 놀라운 기술을 소개합니다. 이 상세한 강연은 그 가능성과 위험을 검토합니다.

100만분 중의 400개

이것은 바로 오늘날 공기 중에
농축된 이산화탄소의 측정량입니다.

이게 대체 무슨 의미 일까요?

400개의 이산화탄소와 함께

100만 개의 산소와 질소 분자가
있다는 사실이죠.

오늘 이 자리에
1800명이 모여 있습니다.

이 중에 누구 한명이
녹색셔츠를 입고 있다고 하고

그리고 그 한 사람을
찾는다고 생각해보세요

그것이 우리가 공기중에서
이산화탄소를 포획해내는데 부딪힌

현실과 같습니다.

듣기에는 꽤 쉬운 것 같죠.

공기 중에서 이산화탄소를 잡아낸다는 게

실제로 정말 어려운 일이예요.

근데 뭐가 쉬운지 말씀드리죠.

이산화탄소 배출을
처음부터 피하는 일이요.

그러나 우리는 그렇게 안하고 있죠.

그러므로 처음 이야기로 돌아가서
다시 생각해야 합니다.

바로 대기 중 이산화탄소를
포획해내는 것을요.

어려운 일이기는 하지만,
사실 가능한 일이긴 하죠.

오늘 제가 여러분에게 할 이야기는 바로
이에 관련한 기술이 어디쯤에 있고

가까운 미래에 어느 방향으로
향하고 있는지에 관한 것입니다.

현재, 지구는 자연적으로 이산화탄소를
공기 중에서 제거합니다.

바닷물, 토양, 식물, 그리고 심지어
돌들이 이런일을 하죠.

비록 기술자나 과학자들이
이러한 자연적 과정을 가속화시키기위해

매우 유용한 일들을 하고 있지만

말그대로 충분하지가 않습니다.

그러나 좋은 소식은
다른 방법이 더 있다는 것이죠.

인간의 천재성 덕분에
오늘날 우리가 가진 테크놀로지를 통해

공기 중에서 이산화탄소를
제거할 수 있죠.

화학적으로 가공된 방식을 통해서요.

저는 이것을 인공산림
같은 거라고 생각합니다.

이러한 산림을 키우고 형성하는데는
기본적으로 두 가지 접근방식이 있습니다.

하나는 바로 이산화탄소를 잡는
화학물질을 물에 용해시켜 사용하는 것이죠.

또 다른 방법은 이산화탄소를 잡는
화학물질을 고체형태와 사용하는 것이죠.

어떤 방식으로 접근하든 간에,
보기에는 기본적으로 똑같습니다.

여기서 제가 보여드리는 것은 바로
이렇게 했을 때의 시스템의 모습입니다.

이것은 공기접촉기라고 불리죠.

보시다시피 필요한 공기를 소화해기 위해

충분한 높이가 있는 공간을 갖기 위해

아주 아주 넓어야 하죠.

왜냐하면 앞서 말했듯이

100만 개 중에 400개의 분자를
잡아내려고 하기 때문이죠.

액체를 사용하는 방식으로 접근할 때

높은 공간의 포장재료를 가지고

공기 접촉기를 그 포장재료로 채우고

펌프를 사용해 포장재료 전체에
액체를 분배하는데

여기에 팬을 사용하죠,
여기 앞을 보시면 말이죠,

공기가 액체를 통하게하죠.

공기 중의 이산화탄소는
액체와 분리되는데

이는 용해되어 강하게 화학결합된
이산화탄소와의 작용으로 이루어집니다.

이산화탄소를 많이 골라내기 위해서는

이 공기접촉기를 깊게 만들어야하죠.

그러나 최적화된 방안이 있죠.

공기접촉기가 깊을수록

공기를 통하게 하기 위해
더 많은 에너지를 사용합니다.

직접공기포획을 위한 공기접촉기는
특이한 성격의 디자인을 갖는데

거대한 표면을 가지면서도
비교적 두께는 얇다는 것이죠.

이산화탄소를 한번 포획하면

추출하는데 사용한 물질을
재활용할 수 있어야합니다.

여러 번 말이죠.

탄소포획은 그 규모 거대하기 때문에

포획과정은 반드시 지속가능한
방식이어야 하므로

거기에 사용한 물질들을
한 번만 사용할 수는 없습니다.

이 물질들을 재활용하는데는 굉장한 양의
열기가 필요한데요.

한번 생각해보세요, 이산화탄소는
공기 중에 아주 묽게 희석되어 있고

포획물질은 이산화탄소와
매우 강하게 결합되어 있기에

그 포획물질을 재활용하기위해서는
많은 양의 열기가 필요한 것입니다.

그리고 그 열기로 추출물질을
재활용하기 위해서는

공기중에 희석된 이산화탄소로 부터
추출한 농축된 이산화탄소가

이제 배출되면서

최고순도의 이산화탄소가 생산이 되죠.

이것은 매우 중요한데

그 이유는 최고 순도의 이산화탄소는
액채화가 쉽고

운반하기도 쉬우며, 그게 파이프라인을
통해서든 트럭을 통해서건 간에

그리고 심지어 그 상태로
직접 사용하기도 쉽죠.

예를 들어, 연료나 화학제품으로 말이죠.

여기서 그 에너지에 관해 좀 더
이야기 해 볼까 합니다.

이 포획물질을 발생시키고
재활용 하기 위한 그 열기는

그에너지와 부수적비용에
전적으로 의존합니다.

그래서 여기서 질문을 하나 하죠.

이 수만톤의 이산화탄소를 일년 안에

공기중에서 제거하기 위해서

얼마나 많은 에너지가 필요할까요?

그에 대한 대답은 바로 발전소입니다.

공기 중에서 이산화탄소를 집적
포획하기 위해서는 발전소가 필요하죠.

어떤 방식으로 접근하느냐 따라 다르지만

발전소는 대략 300에서 500메가와트
정도일 수 있습니다.

그리고 어떤 발전소를 사용할지에 대해서
신중히 결정해야 할 문제죠.

석탄발전소로 정한다고 한다면

포획한 이산화탄소보다 더 많은
이산화탄소를 배출하게 될 것입니다.

이제 비용에 대해 이야기 해보죠.

에너지집약적인 형태의 기술은

이산화탄소를 포획해 내는데에만
1톤에 천 달러 가량

지출하게 될 것입니다.

해석을 해봅시다.

이처럼 비싼 이산화탄소를 액체연료로
전환시킨다고 가정했을 때

1갤런 당 50불 정도라고
할 수 있죠.

너무 비싸죠,
그말인 즉 실현불가능하단 말이죠.

그렇다면 우리는 어떻게 해서
비용을 낮출수 있을까요?

그것이 일부 제가 하는 일이죠.

오늘날 상업적규모의 회사가 있는데요.

이 회사는 1톤에 600달러까지
낮은 비용으로 이 일을 할 수 있죠.

그외에 몇몇의 다른 회사들도
기술을 발전에 도모를 하고 있는데

더 낮은 비용으로 이 일을 합니다.

이 몇몇 회사에 대해

조금 이야기 해보도록 하죠.

Carbon Engineering은

캐나다에 본거지를 두고 있는 회사죠.

이 회사는 분리를 위해
액체 기본의 방식을 사용하는데요.

이것을 굉장히 풍부하고 저렴한
천연가스를 조합해

필요한 열기를 공급하는 방식이죠.

이것은 똑똑한 접근방식으로

공기중에서 추출하는 이산화탄소와

천연가스가 탈 때 발생하는 이산화탄소를
동시 포획하는 방식이죠.

뿐만아니라 그렇게 함으로 인해

환경오염을 상쇄하고 비용 또한
줄일 수 있는 것이죠.

스위스 본거지인 Climeworks와
미국의 Global Themostat은

다른 방식을 사용합니다.

고체물질을 사용해서 포획하죠.

Climeworks는 대지의 열이나

또는 지열을 사용하거나

심지어 산업공정에서 배출되는
수증기를 사용해

공기오염과 비용을 줄이는 것이요.

Global Thermostat은
다른 방식으로 접근합니다.

필요한 열기와

포획물질을 통해
움직이는 속도에 집중하여

이산화산소를 만들고 배출하는데 일을

굉장히 빠른 속도로 이루어지게 하는데

이는 그 형태를 더 작게 만들어

전체적인 비용을 더 저렴하게 합니다.

아직 더 있습니다.

조형산림이 실제 것보다 현저히
나은 점은 바로: 그 크기입니다.

다음으로 보여드리는 이 이미지는
아마존 열대우림의 지도입니다.

아마존 열대우림은 매년 1.6만 톤의
이산화탄소를 잡아 냅니다.

이 수치는 대략 25%로

미국 년간 탄소배출량과 맞먹는 수치죠.

조형산림이나 직접탄소추출제조 발전소가

같은 양의 탄소를 잡아내는데

필요한 땅은

500배나 작습니다.

게다가 조형산림의 경우

경작지를 사용할 필요가 없기 때문에

농지나 식량지 같은 곳과
경쟁하지 않아도 되죠.

실제 나무들을 잘라낼 필요 또한
없는 것이죠.

이 일을 하기 위해서요.

여기서 잠시 한발 물러나

이산화탄소역배출에 대해
이야기해 보겠습니다.

탄소역배출은
분리된 이산화탄소가

공기 중에서 완전히 제거되어야만 하는데

그말은 바로 땅속으로 보내

그것이 시작된 곳에 돌려보내는 것이죠

그런데 솔직히 말해, 이 일은
더이상 돈벌이가 되지 않아요.

적어도 충분하지가 않죠.

그래서 이러한 기술들을
개발하고 있는 회사들은

이 이산화탄소를 가지고

시장성이 있는 상품과 같은
쓸모있는 것으로 만드는데 관심이 있죠.

액체연료나 플라스틱

아니면 심지어
합성 자갈과 같은 것을요.

오해는 하지 마세요,
이 탄소시장은 대단합니다.

또한 여러분의 환상을
깨트리고 싶지 않아요.

현재 기후변화 문제를 해결하기 위한
방안이 많이 없기에

사실 우리는 어떻게 해야 이문제를
해결할수 있는지 생각해만 합니다.

그러나 제가 한가지 말할 수
있는 것은 탄소시장 긍정성이

새로운 포획발전소 건설을
가능하게 한다는 것이고

이 발전소를 통해

우리는 더 배울 수 있다는 것이죠.

그리고 우리가 더 배울 수 있게 되면

이에 대한 비용을 낮출 기회가
생긴다는 것이죠.

그러나 우리는 하나의 국제 사회로서

투자해야만 합니다.

이렇게 우리가 똑똑한 생각이나 기술을
이세상에 보유하고 있어도

이러한 기술들이

기후변화에 중대한 영향을 미치기엔
충분하지 않습니다.

우리에겐 규제와

보조금과

탄소에 대한 세금 부여가 필요합니다.

우리 중 선뜻 세금을 더 내려고 하는
사람들은 많지 않은데

이 경우 우리에게 필요한 것은

탄소중화를 위해 탄소역배출의 방식이

주요 사회에 싸게 공급되어야

기후변화에 영향을 끼칠 수 있습니다.

이러한 투자 방식과 더불어

우리는 연구와 발전에도
투자를 해야할 것입니다.

그게 무슨 뜻일 까요?

1996년 미국은
국내총생산량의 반 가량을

아폴로 프로그램에 투자했습니다.

덕분에 사람들을 안전히 달에 보내고

지구에 돌아올 수 있었습니다.

오늘날의 국내총생산량은
100만달러 정도가 되죠.

이렇게 대기에 직접공기포획 방식이

기후변화에 대응해 싸우는
방식 중의 하나라는 사실을 알 때,

그 20%, 즉 20만 달러를
여기에 투자할 수 있다고 생각해보세요.

더 나아가서, 그 투자금액이
비용을 낮추게 되면

1톤에 100달러 가량이 될 것입니다.

쉽지 않은 일이지만, 덕분에
제가 하는 일이 더 재미있는 거죠.

그러면 그 20만 달러,

1톤에 100달러가 어떻게 쓰여질까요?

그것은 200개의 조형산림을
세울는 것이 필요하고,\

이것은 매년 1만톤의 탄소를
추출할 수 있는 능력이 있습니다.

이것은미국의 연간 탄소배출량의 5%
가량을 늘리게 됩니다.

그다지 많은 양은 아닌것 같죠.

그런데 사실은, 굉장한 양입니다.

장기트럭 운반이나 상업비행과 관련한

탄소배출량을 살펴보면

5%정도가 됩니다.

액체 연료에 주로 의존하는
우리 현실 때문에 탄소배출을

피하기는 매우 어렵습니다.

그렇기 때문에 이에 대한 투자가
매우 중요한 것입니다.

이런일 을 가능하게 하려면
육지에서는 어떻게 해야할까요.

200그루의 나무?

그렇게 하기 위해선 밴쿠버의 반 정도
땅이 필요하다는 것입니다.

천연가스를 사용할 때만의 이야기죠.

그러나 천연가스의 문제점은 이 또한
이산화탄소를 배출한다는 사실이죠.

직접공기포획 기술을 사용할 때
천연가스를 사용하면

계획한 것보다 3배 가량 정도만
더 얻을 수 있게 되는데요.

그것도 동시포획과 같은 똑똑한
방식으로 했을 때만 가능하죠.

Carbon Engiuneering이
하는 방식으로 말이죠.

다른 대안 방식으로 이 문제에 접근해

풍력이나 태양열을 쓴다면

필요한 땅의 양은
15배 정도 더 필요한데요,

지금 보시는 뉴져지주와 같은 크기죠.

제가 일과 연구를 할 때 늘 생각하는
한 가지는 바로

이러한 발전소를 건설할 곳을
최적화하고 알아내는 것이며

이용가능한 지역자원

땅, 수도, 그리고 전기같은 것이
저렴하고 깨끗한지 말이죠.

왜냐하면, 예를들어
깨끗한 전력을 사용하여

물을 분리해 수소를 생산할 수 있는데

이 방식은 좋은 점은 바로 천연가스
대체한 탄소배출 없는 방식으로

필요한 열을 공급한다는 것이죠.

여기서 탄소역배출에 대해
좀 더이야기 해보겠습니다.

탄소역배출은 문제 해결의
묘책으로 고려되어선 안됩니다.

어느 정도 도움은 되겠죠.
세계적으로 이산화탄소 배출량을

줄이는 구실로
시간을 끌고 싶다면 말이죠.

그렇게 때문에 우리는 조심해야합니다.

이 방식은 너무 매혹적이기에
심지어 위험할 수 있는 것이죠.

어떤 사람들은 이 방식이 기후변화위기에
온전한 해결책인냥 집착하기도 하죠.

이 방식은 사람들을 24시간,
1년 365일 화석 연료를 사용하도록

장려할 수도 있습니다.

저는 탄소역배출을 아예 고려하지 않아야
한다고 주장합니다.

대기오염을 멈추는 대안방식으로 말이죠.

대신, 현존하는 대안 사항들을 포함해
다른 방식을 더하는 식으로 해

에너지 효율을 올리는 방식부터

저 에너지 탄소나

농경개선과 같은 방식과 같이

이 모든 것들이 집학적으로 언젠가
제로탄소배출의 날로 이끌 것입니다.

개인적인 이야기를 좀 해보자면

제 남편은 응급의학 전문의 인데요

그와 그의 동료들이
매일 사람들의 생명을

구하는 일을 하는 것에
늘 감명을 받습니다.

그러나 그들에게 제가 하는
탄소포획이야기를 할 때

그들도 저만큼 감명을 받는데요.

그 이유는 탄소포획을 통해
기후변화에 맞서 싸우는 일이

단순히 북극곰을 살리거나

빙하를 보호하는 일만이 아니라는 거죠.

인간의 생명을 살리는 일입니다.

조형산림은 아마 절대 실제 산림만큼
아름답지는 않겠지만

아마존산림만이 아니라, 적어도
다음 것들을 보존 가능하게 할 것입니다.

우리가 사랑하고 아까는

모든 사람들과 더불어

미래의 다음세대,

그리고 현대문명을 말이죠.

감사합니다.

(박수)