오태광의 바이오 산책 <65> 탄소제로, 탄소중립(Carbon zero, Carbon neural) > News Insight

 탄소제로(Carbon zero) 또는 탄소중립(Carbon neural)이란 동일한 의미로 이산화탄소(CO2)를 배출한 만큼 이산화탄소를 흡수하는 대책을 세워 이산화탄소의 실질적인 배출량을 “0” 로 만든다는 개념이다. 기업의 경우는 기업활동에서 발생하는 이산화탄소를 최소한으로 배출하게 노력하고, 부득이 발생량을 흡수하기 불가능한 경우는 탄소배출권을 매입하여 궁극적으로 기업의 이산화탄소 배출 “0” 로 만들어(탄소제로) 지구 공기 중 이산화탄소 농도증감이 없는 중립(탄소중립)을 만들자는 노력이다.

탄소제로는 탄소 배출량을 최소화하거나 완전히 제거를 목표로 에너지 효율성 제고, 재생에너지 사용, 지속 가능한 교통, 그린 인프라 및 스마트화 기술을 사용한다. 탄소중립은 산업활동으로 만들어진 이산화탄소를 흡수하는 방법을 통해서 공기 중 탄소증감이 없는 중립을 만들고자 하는데, 발생한 이산화탄소를 흡수하기 위해서 나무를 심어 광합성으로 이산화탄소를 흡수하고, 석탄, 석유 등의 화석 에너지 대신 이산화탄소 배출이 적은 재생에너지를 사용하는 등의 노력으로 생성된 탄소배출을 다른 활동을 통해서 상쇄한 것을 포함하고 있다. 

이외에 넷 제로(Net zero)라는 용어도 사용하는데, 개인, 기업, 기관 등이 활동으로 생성되는 탄소 배출량을 최소화하고, 과잉 배출량은 자가 탄소상쇄 프로그램으로 제거하여 탄소중립을 달성하는 것을 의미한다. 탄소제로의 중요한 의미는 지구 온실가스인 이산화탄소가 과도하게 배출되어서 온실효과로 지구 기온이 온난화되면서 북극에 빙하가 녹는 것을 비롯하여 엄청난 자연재해(홍수, 폭염, 가믐(산불) 등)가 발생하고 있다. 이미 피부로 느낄 수 있을 정도로 우리나라는 아열대화되고 있고, 기후 이상, 동식물 생태계가 눈에 띨 정도로 변화하고 있다. 

기후변화가 자연에 미치는 영향은 20년 전 예상했던 것보다 휠씬 커지고 있다는 것이 유엔 산하기관인 세계기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP) 공동으로 설립한 국제 협의체인 “기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change)”에서 발표하였다. 기후변화가 심각한 자연 파괴로 질병, 홍수, 가믐. 폭염 등 다양한 방식으로 수십억 명의 인류에 악영향을 미칠 것으로 6차 평가보고서(2022)를 발표하였다. 최종적인 결론은 재앙적인 기후변화를 막기 위해서는 지구 온도 상승 폭을 2100년까지 산업혁명 이전 시대 대비 1.5℃로 억제하여야 하고 이렇게 되기 위해서 앞으로 7년 후인 2030년까지 온실가스 배출량을 45% 줄이고, 2050년까지는 탄소제로를 달성하여야 한다고 발표하였다. 

산업화도 중요하지만, 기후변화를 막기 위해서 탄소제로를 실천하는 것이 얼마나 중요한지를 알 수 있어서 지속 가능한 성장을 위해서는 ESG(Environmental, Scocial and Governance)를 강조하여 환경에는 탄소배출 감소, 천연자원 보존, 환경오염의 최소화를 포함하여 탄소제로가 얼마나 중요한지 강조하고 있다. 우리나라도 내년(2024년)부터는 자산총액 2조 원 이상, 2025년 자산규모 5,000억 원 이상, 2030년까지는 모든 상장사가 27개 항목의 환경정보를 공개하기로 하여 ESG를 강조하고 있어서 탄소제로의 중요성을 강조하고 있다.

<기후변화(Climate crisis)와 유엔기후변화 회의 >

기후변화가 인류의 생존과 밀접한 관계가 있다는 증거를 기초과학연구원(IBS, Institute for Basic Science)이 국제저명지 사이언스(Science(2편), 2023.8.10.)에 발표하였다. 사이언스지에 발표한 연구는 유럽지역이 110만~90만 년 전 사이에는 인류가 거주했다는 어떤 화석이나 흔적이 발견되지 않는 궁금증을 풀기 위해 시작되었다. 지금부터 120만 7,000년 전에 20℃였던 북대서양 인접 지역 해수가 갑자기 7℃로 낮아지는 엄청난 기후변화가 일어나서 인류 서식 적합도가 50%로 낮아졌다는 사실을 밝혔다. 

이런 엄청난 기후변화로 강도 높은 빙하기가 되면서 어떻게 살았는지는 현생 인류인 호모 사피엔스가 아닌 추운 환경에 잘 견디는 데니소바인(툰드라)과 온대림에 사는 네안데르탈인(온대 초원)의 유전체 분석에서 유전체가 섞여 있는 사실을 발견함으로 이들 간에 상호 교류가 있다는 사실을 추정할 수 있었다. 즉, 간빙기에 서쪽 유럽에서 동쪽으로 이동한 사실과 식생 패턴 분석으로 대기 중 이산화탄소 농도상승으로 현재와 같은 온실효과로 온도가 올라간 간빙기의 온화한 북유럽에서 유라시아 중앙부 동쪽으로 온대림이 이전하여 서식지가 확장되면서 네안데르탈인이 데니소바인 주요 서식지까지 이동할 수 있어서 유전체가 섞인 것으로 분석하였다. 

갑작스러운 기후변화는 유럽에서 인류화석이 없는 것은 <그림 1>에 보는 바와 같이 빙하기로 사람이 살지 못했던 것으로 추정하고, 인류 종간의 유전자를 섞일 수 있는 통로는 대기 중 이산화탄소 농도 증가로 온실효과에 의해서 가능했을 것으로 추정한다. 사실 그 당시, 온실효과는 오히려 온도를 올라가게 하여 데니소바인과 네안데르탈인을 교류할 수 있게 하였다.

          <그림 1> 고대 유럽의 기후변화 (출처 ;Science(2023)) 

  기후변화에 대한 국제적 관심이 가시화된 것은 1992년 6월 브라질 리우데자네이루에서 열린 정부간협상위원회(INC, Intergovernmental Negotiating Committee)에서 선진국들이 이산화탄소를 비롯한 각종 온실가스 배출을 제한하고 지구 온난화를 막자는 기후변화 협약(유엔기후변화협약(UNFCCC(FCCC), United Nationa Framework Convention on Climate Change)이 채택되었고, 우리나라도 1993년 12월에 UNFCCC에 가입하였다. 하지만, FCCC는 온실가스 배출에 대한 제약이나 강제력을 가지지 않아서 법적 구속력이 없는 시행령에 해당하는 의정서(Protocol)로 단지 의무적 배출량 제한을 규정하고 있다.

지구 온난화의 규제와 방비를 위한 기후변화협약 수정안은 1997년 12월 일본 교토(Kyoto)에서 개최된 지구 온난화 방지 3차 당사국 총회인 교토 회의(COP3)에서 채택되었고, 7년 이후인 2005년 2월 16일 정식 발효되어서 “기후변화에 관한 국제연합 규약 교토의정서(Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change)”이다. 중요내용은 의정서에 인준한 국가는 이산화탄소를 포함한 6종류의 온실가스의 배출을 감소하며 배출량을 줄이지 않는 국가에 대해서는 비관세 장벽을 적용하는 의무 규정이 포함되었다. 

하지만, 교토의정서가 발효되기 전인 2001년에 미국은 교토의정서를 탈퇴하였고, 온실가스 배출량이 많은 중국과 인도도 개발도상 국가란 이유로 교토의정서에는 포함되지 않는 문제점이 있었다. 이후, 2011년 캐나다가, 2012년 일본, 러시아가 교토의정서에서 탈퇴하여, 지구 온실가스 발생 총량의 85%를 차지하는 미국, 중국, 인도, 일본, 러시아, 캐나다가 탈퇴함으로 단지 15%의 온실가스를 배출하는 국가가 참여하는 큰 한계점이 발생하였다. 우리나라는 경제가 발전함에 따라서 GDP 규모가 세계 12위( 1,722B US$, IMF 세계 경제 전망보고서(2023))를 차지하고 있고, 온실가스 배출량이 증가함에 따라서 2005년 대비 감축목표 기준연도로 제시하고 2010년 1월 산림청은 탄소배출권 확보용 해외 조림지를 최초로 인도네시아 롬복섬을 선정하여 발표하여 탄소중립을 실천할 수 있는 근거를 만들었다.

<온실가스>

 온실가스(GHGs, Greenhouse Gases)는 지구 온난화를 일으키는 원인 되는 가스이고, 온실효과를 만드는 6대 온실기체로는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 이산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6)이 제시되었다. 온실가스는 지구를 둘러싸고 있으면서 우주로 발산하는 적외선 복사열을 흡수 또는 반사할 수 있는 기체를 말한다. 태양광선 일부는 지구 대기를 통과하지 못하고 반사하여 지표면에는 도착하지 못하지만, 지표면에 도착하면 지표면에 흡수되어 온도가 올라간다. 지표면에서 방출된 적외선은 대기를 통과하여 우주로 방출되어야 하지만, 적외선이 온실가스에 흡수되어 대기와 지표면을 돌면서 온도를 일정하게 유지하게 되고, 온실가스가 많아지면 마치 온실처럼 태양광이 비추면 계속 대기의 온도를 올라가게 되어 심각한 기후변화의 원인이 되고 있다. 

                  <그림 2> 업무 분야별 온실가스 배출률

사실 온실가스의 배출은 <그림 2>에 보듯이 모든 인간 관련 분야에서 배출되어서 최종 이산화탄소(77%), 메탄(14%), 이산화질소(8%)가 주로 영향을 주고 있고, 나머지 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황의 3가지는 1%를 차지하고 있어 가장 영향력이 큰 온실가스는 77%를 차지하는 이산화탄소이다, 하지만, 최종 6가지 온실가스의 지구온난화 지수(GWP, Global Warming Potential)를 비교하면, 이산화탄소를 1로 했을 때, 메탄은 21배, 이산화질소는 310배, 수소불화탄소는 1,300배, 육불화황은 23,000배로 표시하고 있어서 함량이 낮아도 온실효과에는 큰 영향을 미치는 사실을 알 수 있다.

 2015년에 체결된 파리기후변화협정은 지구 온난화에 대한 구체적인 대책으로 온실가스를 줄여서 지구의 평균온도 상승을 2℃ 이하로 억제하고 나아가서 1.5℃를 넘지 않도록 노력하자는데 합의한 안이다. 온실가스로 인한 기후변화는 지구 평균기온은 지속적 상승을 하여 연평균 기온은 산업화(1850∽1900년) 이전보다 2021년 기준 1.11℃ 상승하였고, 해수면은 연간 4.5mm씩 연속 상승하고 있다. 근래인 2013~2021년간 8년 동안 약 0.2m 해수면이 상승하여 전 세계는 장마, 홍수, 폭염, 산불, 한파, 폭설 등 극심한 이상기후가 발생하고 있다고 한다. 결국, 기상변화로 인한 경제적 피해가 지속적 발생하여 2020년에는 약 8,200명 인명피해와 약 2,100억 US$의 경제적 손실이 발생하였다. 우리나라도 온실가스로 인하여 1912년 연평균 온도가 11.8℃인데 비해 2015년 14.2℃로 2.4℃ 상승하였고, 제주도 해수면이 지난 40년 전과 비교하면 약 22cm 상승하였다. 

<탄소제로>

탄소중립은 인간의 활동으로 배출되는 이산화탄소 등 온실가스를 최대한 줄이고, 줄이지 못한 온실가스를 산림 등의 수목의 광합성으로 이산화탄소를 제거하거나 이산화탄소 포집, 저장, 활용 기술(CCUS, Carbon Capture Utlization and Storage)을 사용하여 실제적인 이산화탄소의 실질적 배출량을 “0(Zero)”로 만든다는 개념이다. 주로, 획기적으로 배출량을 줄이기 위해서 지속 가능 친환경 공정, 신재생에너지 이용, 전기자동차 사용 등을 활용하고, 그래도 배출되는 이산화탄소는 산림조성과 같은 광합성을 활용하거나 해안 산호초 활성화와 같은 이산화탄소 포집 방법을 사용해서 탄소 순 배출량을 “0”가 되게 하여 탄소제로, 넷 제로(Net-Zero)인 탄소중립을 달성하고자 한다. 

결국, 혹심한 기후 위기를 극복하기 위해서 지구 대기 온도를 올리는 데 중요 역할을 하는 온실가스의 발생을 막아서 기후변화를 최소화하여 안전하고 지속 가능한 건전한 지구환경을 후손에게 물려주자는 의지를 담고 있다. 우리나라는 세계 7위의 온실가스 배출국가로 2030까지 24.4%의 온실가스 감축을 목표로 하고 2050년까지는 탄소중립을 달성하겠다고 선언한 바가 있다. 

산업발전에 가장 중요한 에너지는 온실가스 배출이 많은 화석 에너지를 사용하지 않고 재생 가능 에너지(Renewable energy) 형태인 태양, 풍력, 조력, 지열 등에서 얻는 에너지나 수력 또는 바이오에너지를 생산하여 대체하자는 이야기다. 사실 지구상의 모든 에너지의 근원은 태양에너지이기 때문에 태양의 무한한 에너지를 사용하는 방안이 매우 중요하다. 이외에도 새로운 물리력이나 신규 물질을 기반으로 하는 핵융합, 자기유체발전, 연료전지, 수소에너지 등의 신에너지도 중요한 대안으로 부각하고 있어서 신에너지와 재생에너지를 합친 신재생에너지를 화석 에너지를 대신하여 사용하고자 한다. 

실제로 이산화탄소 배출량을 신재생에너지인 태양광도 8~33g, 풍력이 7.8~23g이고 원자력은 5.1~6.4g(UNECE(2021), Life cycle assessment of electricity generation)을 차지하여 안전이 보장된 원자력을 이용한 에너지 사용도 검토되어야 하고, 이런 의미에서 최근 주장되고 있는 “탄소프리(Carbon free)” 정책도 중요하다고 생각한다. 또한, 에너지 소비량이 제로인 건물 “제로 에너지 빌딩(Zero-Energy Building)”도 검토되고 있지만, 을 말하고 에너지 저장을 위해서 에너지를 저장을 위해서 전지 그리드를 사용하고 있고, 태양에너지와 지열을 사용하고 있고, 단열재, 고효율 펌프, 방사율이 낮은 삼중 및 사중 창 등을 사용하지만 건설과정에서 생기는 온실가스가 전 세계 배출량의 11%나 차지하여 더 많은 연구가 필요하다.

                     <그림 3> 탄소중립을 위한 조림 계획

이외에 이산화탄소를 바닷속에 산호초에 포집하거나 기계적으로 고농도 이산화탄소를 모아 포집하는 드라이아이스 제조장치를 사용하고 있다. 또한, 이산화탄소를 모아서 이산화탄소가 부족한 스마트팜(Smart farm)에서 사용하는 수직 농업에 광합성 시 절대적으로 부족한 이산화탄소를 포집된 이산화탄소를 사용함으로 농업 생산성도 높이고 이산화탄소를 사용하는 방안도 검토되고 있다. 탄소중립을 위한 산림청의 목표는 그림 3과 같이 30년간 30억 그루 나무를 심어서 2050년까지 이산화탄소 3,400만 톤을 흡수하여 탄소중립 달성에 기여하고 자 한다. 

<ESG(환경, 사회, 지배경영)>

최근, ESG(환경(Environmental), 사회(Social), 지배구조, 경영(Governance)) 개념이 기업에 강조되고 있다. 특히, 환경은 '기업이 환경보호와 관련된 활동을 어떻게 수행하는가?'라는 의미로 환경 친화 제품생산, 온실가스 배출감소, 자원 효율성 향상에 중점을 두고 기업이 사회적 관계와 역할을 통하는 투명한 경영에 방점을 찍고 있다. 세계적으로 이슈화되고 있는 기후변화, 물 부족, 불평등 문제에 기업이 책임을 갖게 함으로 ESG 투자의 중요성을 강조하고 있다. 결국 ESG는 단순한 관리 방법이 아니라 지구촌의 지속 가능한 미래를 위한 혁신의 도구로 사용되고 있다. 다양한 산업 분야에 친환경 기술로 기후 위기 극복, 사회를 위한 투명한 경영을 통한 새로운 혁신을 요구받고 있다. 특히, ESG 펀드(Fund)는 ESG에 근거를 두고 환경, 사회, 지배구조의 지표가 우수한 기업에 대해서 착한 투자를 하는 Active fund가 조성되고 있고, 우리나라의 ESG에 대한 펀드(Fund)도 그림 4와 같이 2017년 1,904억 원에서 2년 8개월 만인 2020년 9월에 5,707억 원으로 거의 300% 확장되고 있다.

          <그림 4> ESG의 고려 요소와 국내 조성된 ESG 펀드 규모 (2021)

HD 현대중공업, 현대미포조선, 현대삼호중공업, HD 현대 글로벌서비스 4개 조선 산업 중기는 조선 산업 중소기업의 ESG 공급량 공동대응(Newsis, 2023.9.25.)으로 ESG 역량 강화 방안을 마련하였다. 즉, ESG 탄소중립 실천 우수 협력사를 대상으로 동반성장 펀드를 활용한 저금리 대출 지원, 고효율 설비교체 지원 등을 통해 ESG 탄소중립 전환 요구에 대응 방안을 만들고 있다. 이상과 같이 ESG가 먼 미래 이야기가 아니라 우리 눈앞에 다가와 있고 대기업과 중소기업은 ESG에 대응하면서 상생하는 방안을 반듯이 마련되어야 한다. 

<탄소 배출권 거래제>

 지구 온난화를 막기 위한 기후협약인 교토의정서 17조에 규정되어 있는 온실가스 배출권 거래 제도가 도입되었다. 국가별로 경제 규모와 상황을 고려하여 온실가스 배출허용량을 할당받고, 허용량보다 적게 배출하면 남은 배출권을 팔아 이익을 누리게 하는 제도를 탄소배출권 거래제(Emission Trading Scheme)라 한다. 국가에서는 기업별로 탄소배출권을 미리 나누어준 후 할당량보다 많이 배출하면 한국거래소나 장외시장에서 배출권을 구입하고, 남는 경우는 배출권을 판매할 수 있는 제도이다. 우리나라도 배출권 거래제도는 저탄소 녹색성장기본법(2010.1) 제 46조에 의거 “온실가스 배출권 할당 및 거래에 관한 법률(2015.5)”이 제정되어 2015년 1월1일부터 시행 중이다. 탄소 할당 기업 간 자유롭게 거래하여 기업의 온실가스 감축을 유도하여 기후변화에 대응하고자 한다. 기업 간 배출권 거래는 그림 5와 같이 A 기업이 배출허용량보다 실제 배출량이 적어서 잉여 허용량이 생기면 실제 허용량이 배출허용량보다 많은 B 기업이 구매하여 부족한 배출허용량을 채울 수 있다.

           <그림 5> 기업 간의 온실가스 배출 거래제도 개념도

실제 우리나라 주요 기업의 탄소배출 부채 현황(금융감독원 2020)은 현대제철이 1,571억 원, 기아가 1,520억 원, 포스코가 786억 원, 삼성전자가 318억 원, SK하이닉스가 107억 원에 달하고 있고 앞으로 대폭 강화된 배출권 거래제가 도입되고 있어서 탄소배출에 따른 재무 부담이 기업실적에 영향을 미칠 수 있다는 분석이 발표되고 있다. 

<맺는말>

기후변화로 앞으로의 인류의 존망까지 이야기하는 현시점에 탄소제로는 매우 무게감을 느끼게 한다. 기후변화 이야기가 나오면 Mark Lynas의 “6 degrees: Our Future on a Hotter Planet”란 책이 생각난다. 지구 온도가 1℃ 올라가면 극지방에 빙하가 녹기 시작하고, 2℃ 올라가면 혹독한 무더위가 반복되고, 3℃ 상승하면 아마존이 사라진다고 한다. 만약에 4℃ 올라가면 사막이 확장되고 해수가 심각하게 늘어나고 지구상 영구 동토 등이 걷잡을 수 없이 해빙하여 지구 온난화는 저지하기 불가능하게 되다고 한다. 만약 5℃ 올라가면 양극 지방 얼음이 사라지고 인간은 식량을 얻기 어려워 지구상 문명이 파괴된다고 하고, 가장 극단적인 지구 온도가 6℃까지 올라가면 종말적인 폭풍으로 지구 생명이 멸종하고 핵폭탄 위력의 황화수소 가스와 메탄 불덩어리가 지구상에 덮쳐서 산소농도가 현재 21%에서 15%로 급감하여 육상 해상의 유기체가 질식사하고 곰팡이만 생존하는 지구로 바뀐다는 무시무시한 이야기를 설명한 책이다. 

 하지만 기후변화가 되면 물리적 파괴도 심각하지만, 무서운 질병과 감염병의 발생과 창궐할 가능성이 크다는 것은 우리는 이미 경험하고 있다. 코로나19라는 팬데믹 감염병에 전 세계는 엄청난 타격을 받았는데, 감염병 발생도 결국은 기후변화로 인하여 발생하고 있다고 개인적으로 생각한다. 경험했듯이 코로나19로 인한 경제활동의 둔화는 오히려 환경오염을 해소하여 맑은 하늘을 볼 수 있어서 탄소중립이 멀리 있지 않다는 가능성을 보여주는 것으로 판단하는 아이러니가 있었다. 

탄소중립은 생산기업에는 참으로 귀찮은 일일 수도 있지만, “6 degree”라는 책에서의 시나리오를 보면 잘못되면 2023년 Science 지에서 발표된 약 120만 년 전 유럽처럼 20만 년이라는 긴 시간에 사람이 살 수 없어서 지구상에 인류가 완전히 멸망할 수도 있다는 끔찍한 일이 발생할 수도 있다는 무서운 생각이 든다. 분명, 인류는 지구의 건강한 환경이라는 미래를 위해서 큰 관심을 가지고 문제 해결을 위해 최선을 다하는 것이 지구에 살아가고 있는 인류의 의무라고 생각한다. 다시 말하면 경제적 문제보다는 인류가 생존하느냐 아니면 완전히 멸망하는가? 라는 절체절명의 문제이기 때문이다. 

 현재 2021년 기준 1.11℃ 지구 기온이 올라갔다는 보고를 맞추어 보면 극지방에 빙하가 녹고, 북극곰이 삶의 터전을 잃고 있는 상태가 “6 degree”와 비슷하게 나타나고 지구촌에는 이미 가뭄과 홍수, 물 고갈, 빈번한 산불(호주, 미국 등) 등이 예사롭지 않게 다가온다. 탄소제로를 달성하기 위해서는 각 국가는 수많은 노력이 필요하고, 물론 현재의 산업 생산성을 달성하기 위해서는 어려움이 클 것으로 생각하지만, 발전하는 과학기술은 충분히 극복할 수 있을 것으로 판단한다. 2020년에 구글(Google)사는 신재생에너지를 이용한 “탄소프리(Carbon free)”를 2030년까지는 운영할 것으로 발표하여 “가장 아름다운 지속성을 향한 도전”이란 칭찬을 받고 있다. 

문제는 에너지인데 이산화탄소 배출량이 적은 원자력이 포함한 신 재생에너지를 사용하면 충분할 것으로 예상한다. 원자력도 급속 발전하는 과학기술로 모두가 인정하는 안전성을 확보하는데 더 많은 투자가 필요하다고 개인적으로 생각한다. 탄소배출권 거래나 ESG 모두 기후변화라는 큰 문제점을 해결하는 초석이 될 것으로 생각하고 급격한 경제성장보다는 환경을 고려한 알찬 경제성장이 필요하다고 개인적으로 생각해 본다.

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