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[신소재 신기술(2)] 박테리아, 극한 환경서 이산화탄소 암석화 가속
- 일부 박테리아가 극한 조건에서 이산화탄소를 암석으로 변환하는 데 기여할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국의 과학 전문 매체 뉴스사이언티스트는 지난 14일(이하 현지시간) 미국 사우스다코타 연구팀의 박테리아 연구 결과를 인용, 이산화탄소를 신속하게 암석으로 전환시킬 수 있는 미생물이 폐유정이나 버려진 가스 저장소와 같은 깊은 지하 공간에 온실가스를 저장하는 데 활용될 수 있다고 전했다. IFL사이언스는 지하 1250미터 깊이에서 발견된 특정 박테리아가 이산화탄소를 결정 형태로 변환할 수 있으며, 이러한 탄소 포집 기능을 가진 박테리아를 사용해 버려진 화석 연료 저장소에 온실가스를 안정적으로 저장할 수 있다고 지난 15일 보도했다. 미국 사우스다코타 광업기술대학의 고크체 우스투니식(Gokce Ustunisik) 교수와 그의 동료들은 워싱턴주의 퇴비 더미에서 고온과 고압을 견디는 것으로 알려진 지오바실러스 박테리아 종을 분리했다. 연구팀에 따르면 극한 환경에서 작동하는 박테리아를 활용해 이산화탄소의 광물화 과정을 가속화함으로써, 포집된 이산화탄소를 지하에 주입하고 이를 통해 온실가스를 장기간 안정적으로 저장할 수 있는 가능성이 제시됐다. 사우스다코타의 블랙힐스 지역 깊숙한 곳에는 CO₂를 고체 광물로 신속하게 변환할 수 있는 잠재력을 지닌 박테리아가 서식하고 있다. 과학자들이 이 독특한 미생물을 활용하는 방법을 개발한다면, 고갈된 화석 연료 저장소에서 온실가스를 포집하는 새로운 접근법을 제안할 수 있게 될 것으로 전망된다. 이번 연구는 이러한 박테리아가 이산화탄소를 암석으로 전환하는 과정에서 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 미생물, 단 10일 만에 고체 탄산염 변환 실험실 실험에서 연구팀은 해당 미생물이 존재하는 경우와 그렇지 않은 경우에 이산화탄소가 물에 용해됐을 때의 광물화 속도를 비교했다. 연구팀은 CO₂가 저장될 수 있는 지하 깊은 곳에서 발견될 수 있는 극한의 조건, 즉 다양한 온도, 압력, 그리고 염분 조건에서 이 과정을 시험했다. 이와 함께, 여러 종류의 현무암을 사용하여 이 과정을 검증했다. 이들 미생물이 없을 경우, 연구팀은 CO₂의 광물화 과정을 관찰하지 못했다. 우스투니식 교수는 이 과정이 이상적인 지질학적 조건에서조차 보통 수년이 소요될 수 있다며, "실질적으로 영원히 걸릴 수도 있다"고 말했다. 그러나 미생물이 있을 때는 상황이 달라졌다. 우스투니식 교수에 따르면, 80°C(176°F)의 온도와 해수면 압력의 약 500배에 해당하는 극한의 조건에서 CO₂가 광물 결정 형태를 이루는 데 단 10일이 걸렸다고 한다. 유망한 미생물 후보 3 종류 소더 지오사이언스 LLC와 사우스다코타 광업기술대학의 연구팀은 최근 유전의 극심한 온도와 압력을 견딜 수 있는 탄소 격리용 미생물을 탐색하는 데 주력했다. 이 과정에서 세 가지 유망한 후보 미생물을 발견했다. 이들 중 하나는 미국 내에서 가장 깊은 곳에 위치한 사우스다코타 블랙힐스의 샌포드 지하 연구 시설의 지하 1250미터(4100피트)에서 발견된 바실러스 박테리아 종이다. 다른 두 종은 각각 고온과 고압 조건을 견딜 수 있는 지오바실러스 종과, 최대 110°C(230°F)의 고온과 바닷물의 염분 그리고 고압을 견뎌낼 수 있는 태평양 열수구에서 발견된 고온성 페르세포넬라 마리나(Persephonella marina)이다. 이들 박테리아는 압력, 온도, 산도의 극한 조건을 다루는 일련의 실험실 실험을 성공적으로 견뎌냈다. 위에서 지적했듯이 예비 연구 결과에 따르면, 이 미생물이 CO₂를 방해석 결정으로 전환하는데 최적의 조건은 해수면 압력의 약 500배 높은 압력과 80°C(178°F)온도였다. 이러한 극한의 환경에서, 해당 박테리아는 10일 이내에 CO₂를 탄산염 결정으로 변환할 수 있었다. 이 박테리아가 CO₂와 물과의 반응을 촉매하는 데에는 탄산탈수효소라는 효소가 핵심 역할을 했다. 이 효소 덕분에 박테리아는 CO₂를 효과적으로 광물화할 수 있었다. 이 연구는 작년 말 샌프란시스코에서 열린 미국 지구물리연합 회의(American Geophysical Union conference)에서 발표됐다. 폐유전·가스전, CO₂ 저장에 이상적 장소 폐유전이나 고갈된 가스전에 남겨진 공간은 포집된 CO₂를 저장하는 데 이상적인 장소로 여겨지며, 이 방법을 통해 CO₂가 대기 중으로 방출되어 온실가스로 작용하고 기후 변화를 촉진하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 박테리아는 고갈된 유전이나 가스전의 까다로운 조건에서도 CO₂를 안정적으로 격리하고, 지하 공간에 효과적으로 저장함으로써 영구적인 탄소 격리의 가능성을 제시한다. 또한 고체 탄산염은 버려진 유정에 남아 있는 액체와 가스가 새어 나오는 것을 막는 '플러그' 역할을 효과적으로 수행할 수 있다. 현재 이러한 탄소 포집 기술은 여전히 가설적인 단계에 있지만, 이 기술의 발전은 기후 위기 대응에 있어 중요한 역할을 할 수 있다. 하지만 이 기술만으로는 기후 변화 문제를 해결할 수 없으며, 화석 연료 사용 감소를 위한 노력과 함께 지속 가능한 에너지 시스템 구축을 위해 노력이 필요하다.
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[신소재 신기술(2)] 박테리아, 극한 환경서 이산화탄소 암석화 가속
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그린란드 빙하서 자라는 식물, 온실가스 배출 '위험'
- 기후 전문가들이 그린란드의 빙하 지역에서 발견된 식물 생장에 대해 우려를 표명했다. 이는 그린란드 전역에서 메탄을 배출하는 습지 지역이 거의 4배나 증가했기 때문이다. 영국 일간지 가디언은 지난 13일(현지시간), 그린란드의 녹아내린 빙하 지역에서 식물이 자라고 있으며, 이것이 온실가스 배출 증가, 해수면 상승, 그리고 지형의 불안정성 증가 위험을 초래한다고 보도했다. 한 연구는 1980년대 이후의 변화를 기록해, 광범위한 지역에서 얼음이 불모의 암석, 습지, 관목의 성장으로 대체되었으며 이로 인해 환경에 중대한 변화가 일어났음을 보여줬다. 위성 자료 분석 결과, 지난 30년 간 그린란드의 빙상과 빙하에서 약 1만1000 평방마일의 얼음이 녹아내렸다. 이는 알바니아의 국토 면적과 비슷하며 전체 얼음 면적의 1.6%에 해당하는 양이다. 위성 기록을 분석한 결과, 지난 30년 동안 그린란드 빙상과 빙하의 약 1만1000평방마일(약 3327만5000평)이 녹았다. 이는 알바니아 크기와 맞먹고 전체 얼음 면적의 1.6%에 해당하는 규모다. 그린란드에 얼음이 사라지면서 식물이 자라는 땅의 크기는 3만3774평방마일로 증가했는데, 이는 연구가 시작되었을 때 면적의 두 배가 넘는다. 특히, 그린란드 전역에서 습지의 면적이 거의 4배 증가했으며, 이러한 습지가 메탄 배출의 주요 원인으로 지목되고 있어 우려의 대상이 되고 있다. 습지 식생의 밀도가 높아진 주요 지역은 남서쪽에 위치한 캉게르루스수아크(Kangerlussuaq, 그린란드에서 가장 큰 공항이 위치한 지역) 인근과 북동쪽의 고립된 지역에서의 밀집도가 특히 높게 나타났다. 과학자들은 기온 상승으로 인해 얼음이 녹고 있으며, 1970년대 이후로 이 지역의 온도 상승률이 전 세계 평균의 두 배에 달한다고 밝혔다. 또한, 2007년부터 2012년 사이의 그린란드의 연평균 기온은 1979년부터 2000년까지의 평균 기온보다 3도 높았다. 또한, 식물의 증가가 얼음 손실을 가속화하는 것으로 보이는 연구 결과도 발표됐다. 이번 연구의 공동 저자이자 리즈 대학의 지구 과학자 조나단 캐리빅(Jonathan Carrivick)은 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 저널에 얼음 손실이 추가적인 얼음 손실을 유발하는 연쇄 반응을 일으키는 징후를 관찰했다고 밝혔다. 그는 얼음이 감소하면서 맨 암석이 드러나고, 이어서 툰드라와 관목이 자라나면서 그린란드의 '녹화' 현상이 진행되고 있다고 설명했다. 그와 동시에, 녹아내리는 얼음으로부터 방출되는 물은 침전물과 토사를 이동시키며, 결국에는 습지와 축축한 지역을 형성한다고 주장했다. 연구팀은 연구 결과를 활용해 미래에 변화가 예상되고 그 변화의 속도가 빨라질 수 있는 그린란드 지역을 예측하고, 이러한 상황을 지속적으로 모니터링하기 위한 모델을 개발했다. 이번 연구의 주요 저자인 마이클 그라임스(Michael Grimes) 박사는 "빙하 및 빙상의 후퇴와 함께 발생하는 식생의 확장은 연안 해역으로의 퇴적물과 영양분 유입을 크게 변화시키고 있다"고 우려했다. 이 변화는 전통적인 수렵 생활을 유지하는 원주민 인구에게 특히 중대한 영향을 미친다. 이들은 섬세한 생태계의 안정에 크게 의존하고 있다. 또한, 그라임스 박사는 그린란드의 얼음 손실이 전 세계 해수면 상승에 상당한 영향을 주고 있으며, 이는 현재뿐만 아니라 미래에도 심각한 문제를 야기할 것이라고 주장했다.
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그린란드 빙하서 자라는 식물, 온실가스 배출 '위험'
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EU집행위, 2040년까지 온실가스 90% 삭감 권고⋯농업분야 목표는 삭제
- 유럽연합(EU) 집행위원회가 6일(현지시간) EU 회원국들에 2040년까지 순 온실가스 배출량을 1990년보다 90%까지 줄일 것을 권고했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 웝크 훅스트라 EU 기후행동 집행위원은 "가용한 최고의 과학과 상세한 영향 평가를 바탕으로 2040년 온실가스 목표는 1990년 수준에 비해 90% 감축된 것이어야 한다고 권고한다"고 말했다. EU집행위는 오는 6월의 유럽의회 의원선거에 대비해 기후변화문제에 대한 EU의 정치적 의욕을 시험하는 야심적인 내용을 내놓았다. 전체 목표는 EU의 공식 기후 과학 자문위가 권장하는 범위 내에 들어갔다. 하지만 이번 권고안에는 농업에 대한 목표는 삭제됐다. 최근 EU의 과도한 환경 규제에 분노한 농부들의 항의를 감안한 것으로 보인다. 원래 초안에는 농업이 전반적인 기후 목표를 준수하기 위해 2040년까지 비이산화탄소(CO₂) 배출량을 2015년 수준에서 30% 줄여야 한다는 내용이 있었는데 빠진 것이다. 유럽의 기후 의제는 농업과 같은 민감한 부문에 영향을 미치기 시작해 정치적으로 논쟁이 되고 있다. 훅스트라 집행위원은 유럽 의회에서 권고를 발표하면서 "밸런스가 잡힌 접근으로 할 필요가 있다"고 언급했다. 그는 "대다수의 역내 주민들은 기후변화의 영향을 인식하고 있으며, (환경) 보호를 원하지만 동시에 그것이 자신의 삶에 어떤 영향을 미치는지 걱정하고 있다"고 지적했다. 로이터통신은 이번 발표된 내용은 권고안이고 최종적으로 목표가 통과되는 것은 오는 6월의 유럽의회 선거 이후 구성될 새로운 EU 위원회와 의회에 달려있다고 전했다. 여론조사에 따르면 선거에서 유럽의회가 우파로 크게 의석을 늘릴 가능성이 있어 야심적인 기후변화 대책의 성립이 어려워질 가능성이 있다.
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EU집행위, 2040년까지 온실가스 90% 삭감 권고⋯농업분야 목표는 삭제
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2024년 지구 평균 기온, 산업화 이전 수준보다 1.5°C 상승 예상
- 2023년은 기록적으로 가장 더운 해로 확인되었으며, 이로 인해 이번 해에는 지구 연평균 기온이 산업화 이전 수준보다 처음으로 1.5°C 상승이라는 임계치를 넘어설 것으로 우려되고 있다. 실제로 작년에는 기후변화로 인해 지구의 허파이자 최대 탄소저장소 역할을 해온 아마존이 극심한 가뭄으로 인해 여러 지역에서는 화재가 발생하고, 동물들이 멸종 위기에 처하는 등 심각한 문제가 발생했다. 스페인 매체 라보즈(lavoz)는 유럽 중기예보센터(ECMWF)가 1850년 이후 기후를 측정한 결과로, 지난해가 역사상 가장 더운 해로 기록되었다고 최근 보도했다. 이 매체에 따르면, 지난해 지구 평균 표면 기온은 14.98°C에 도달해 지금까지 가장 따뜻한 해로 기록된 지난 2016년보다 0.17°C 높아져 역사상 최고로 기록됐다. 현재로서는 올해가 더울 것으로 예측되고 있다. 스페인 바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터(BSC)의 기후 변동성 및 변화 그룹이 최근 발표한 데카달(10년) 예측에 따르면, 이번 해의 지구 표면 연평균 기온은 이전 기간보다 높을 것으로 예상된다. 게다가, 온실가스 배출이 계속되는 한, 다음 해에도 기온은 계속 상승할 것으로 예상된다. BSC 지구과학부의 기후 변동성 및 변화(CVC) 그룹의 기후학자들은 지구 표면 연평균 온도 상승이 산업화 이전 수준보다 1.43°C에서 1.69°C 사이로 예상된다고 예측했다. 또한, BSC의 CVC 그룹은 올해부터 오는 2033년까지 10년 동안의 기후 변화 예측을 발표했다. BSC의 수석 10년 예측 책임자인 로베르토 빌바오(Roberto Bilbao) 연구원은 "우리의 데카달(10년) 예측 시스템은 온실가스와 에어로졸 배출의 영향뿐만 아니라 기후 시스템에 내재된 자연적 변동성을 고려하여 연도별 변동과 장기적인 온난화 추세를 모두 예측할 수 있게 해준다"고 설명했다. BSC의 예측 시스템에 따르면, 향후 20년(20242028년 및 20292033년) 동안 지구 평균 기온은 산업화 이전 수준보다 각각 1.49°C에서 1.79°C 또는 1.67°C와 1.94°C 사이에 도달할 것으로 예측된다. BSC의 아이크레아(Icrea·카탈루냐연구소)교수이자 BSC CVC 그룹 공동 리더인 마르쿠스 도낫(Markus Domat) 교수는 "특정 연도가 전년도보다 약간 더워지거나, 추워질 수 있는 연도 변동 가능성에도 불구하고, 지구 기후는 여전히 우려스러운 온난화 궤도에 있으며, 이로 인해 2015년 세계 지도자들이 파리에서 합의한 목표치를 달성하지 못할 가능성이 더 커지고 있다"고 우려했다. 지구 또는 지구 온난화는 수년에 걸쳐 생성된 지구 표면 전체의 악화된 온도 상승으로 삼림 벌채나 토양의 과잉 개발과 같은 환경에 영향을 미치는 다양한 인간 활동의 결과로 나타난다. 이러한 이유로 매년 1월 28일은 세계 이산화탄소 또는 이산화탄소 배출 감소의 날로서, 세계 지구 온난화 방지 행동의 날을 기념하고 있다. 이산화탄소는 지구의 생물학적 과정에 필수적이며, 생명의 균형과 웰빙을 유지하는 데 필요한 가스로 지구에 농축되어 있다. 그러나 최근 몇 십 년 동안 산업 사회의 활동과 관련하여 대기 중 이산화탄소 농도가 극적으로 증가하여 지구의 기후에 큰 불균형을 초래하고 있다. 이에 많은 기업들은 이산화탄소 감축을 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 예를 들면, RE100과 탄소제로와 같은 활동이 있다. 'RE100'은 기업이 사용하는 전력량의 100%를 2050년까지 풍력, 태양광 등 재생에너지로 충당하는 국제 캠페인이다. 재생에너지는 석유화석연료를 대체하는 태양열, 태양광, 바이오, 풍력, 수력, 지열 등에서 발생하는 에너지를 의미한다. 이를 통해 이산화탄소 감축을 목표로 하고 있다. '탄소제로'는 기업이 모든 활동에서 발생하는 이산화탄소를 최대한 감축하고, 부득이한 절감이 어려운 부분에 대해서는 탄소배출권을 자발적으로 매입하여 궁극적으로 이산화탄소 발생을 '0'으로 만드는 것을 의미한다.
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2024년 지구 평균 기온, 산업화 이전 수준보다 1.5°C 상승 예상
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중앙대, 그린수소 생산 혁명 루테늄 촉매 개발
- 수소경제 시대를 앞두고 친환경적인 수소 생산 기술 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 이 가운데 최근 중앙대학교 첨단재료공학과 연구팀이 차세대 수소 전극 촉매로 주목받는 루테늄 촉매의 성능을 획기적으로 향상시킨 연구 결과를 발표했다. 미국 과학 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 중앙대학교 첨단재료공학과 장해성 교수 연구팀이 아연으로 도핑한 루테늄 산화물(SA Zn-RuO2) 촉매를 개발했다고 지난 21일(현지시간) 자세히 소개했다. 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 안정성과 반응성이 향상된 것이다. 수소는 화석연료 대체 에너지원으로 각광받고 있지만, 현재까지 주로 천연가스 개질을 통해 생산되는 '회색 수소'는 환경오염 문제를 해결하지 못하고 있다. 반면, 물과 전기를 이용하여 생산되는 '녹색 수소'는 온실가스 배출 없이 순수한 수소를 확보할 수 있는 친환경 에너지원으로 각국 정부와 기업들의 핵심 투자 분야로 떠오르고 있다. 하지만 현재 녹색 수소 생산 기술은 아직 초기 단계에 머물러 있다. 가장 큰 걸림돌은 산성 전해수를 이용하는 '양극 산화반응(OER)' 촉매의 효율성과 안정성이 부족하기 때문이다. 이 때문에 경제적인 녹색 수소 생산량을 늘리기 어려운 상황이다. 루테늄 촉매로 획기적인 성능 향상 연구팀은 기존 상용 루테늄 촉매에 아연(Zn) 원자를 도핑하는 기술을 개발하여 기존 촉매에 비해 훨씬 높은 반응성과 안정성을 확보했다. 기존 루테늄 촉매는 전류밀도를 높이면 빠르게 성능이 저하되는 반면, 연구팀이 개발한 촉매는 높은 전류밀도에서도 지속적으로 안정적인 수소 생산을 가능하게 한다. 뿐만 아니라, 이 신소재 촉매는 이리듐(Ir)과 같은 귀금속 대신 상대적으로 저렴한 루테늄을 사용함으로써 녹색 수소 생산 비용을 크게 낮출 수 있는 장점도 지니고 있다. 결과적으로 연구팀의 성과는 녹색 수소 경제 실현에 한 걸음 더 다가선 중요한 결과라 할 수 있다. 차세대 전극 촉매의 길을 여는 돌파구 연구팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 더욱 효율적이고 안정적인 차세대 촉매 개발에 힘을 쏟을 계획이다. 이를 통해 친환경 수소 생산 기술 발전을 촉진하고 우리나라 수소경제 선두 국가 진출에 밑바탕을 마련할 것으로 기대된다. 연구팀은 기존 루테늄(RuO2) 촉매에 단일 아연(Zn) 원자를 도핑하고 산소 공백을 도입하는 이중 기술을 개발하여 안정성과 활성을 동시에 높이는 데 성공했다. 'SA Zn-RuO2(단일 아연 도핑 루테늄 산화물)' 촉매라고 명명한 신소재는 산소 공백과 Zn-O-Ru(아연 산소 루테늄) 결합을 통해 기존 촉매의 한계를 효과적으로 극복했다. SA Zn-RuO2 촉매는 유기 골격 구조물을 루테늄과 아연 원자로 가열하여 합성하는데, 이 과정에서 산소 공백과 Zn-O-Ru 결합이 형성된다. 이러한 결합은 두 가지 방식으로 촉매를 안정화한다. 첫째, Ru-O 결합을 강화하여 촉매 구조를 지탱한다. 루테늄-산소 결함은 촉매의 구조적 안정성을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 루테늄-산소 결합이 강하면 촉매가 쉽게 분해되는 것을 방지할 수 있다. 둘째, 아연 원자로부터 전자를 공급하여 산화 과정에서 루테늄의 과도한 산화를 막는다. 또한 향상된 전자 환경은 반응 물질이 촉매 표면에 흡착하는 데 필요한 에너지를 낮춰 반응 속도를 증진시킨다. 장 교수는 연구 배경에 대해 "산성 전해수를 이용하는 수소 생산 기술에서 효율적이고 저렴한 대체 촉매 개발 필요성에 따라 연구를 시작했다"고 밝혔다. 그는 "이번 연구를 통해 단일 아연 도핑과 산소 공백 도입이라는 이중 기술을 통해 산성 환경에서 안정성과 활성을 균형 있게 높이는 전략을 제안한다"고 덧붙였다. 수소 생산 비용 절감 장 교수 연구팀의 실험 결과 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 과전위가 57mV 낮고, 43시간 동안 안정적으로 작동하는 것으로 나타났다. 과전위는 촉매가 반응을 일으키는 데 필요한 전기 에너지의 양으로, 과전위가 낮을수록 효율이 높아진다. 즉, 아연 도핑 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 더 적은 에너지를 사용하여 수소를 생산할 수 있다는 의미이다. 또한, 아연 도핑 루테늄 산화물 촉매는 43시간 동안 안정적으로 작동하는 것으로 나타났는데, 이는 기존 루테늄 산화물 촉매의 수명에 비해 크게 향상된 것이다. 연구팀은 "아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 비용 효율적이고 활성 및 내산성 전기 촉매의 개발에 영향을 미칠 가능성이 있다"며 "이는 수소 생산 비용을 절감하고 녹색 수소 생산을 향상시켜 청정 에너지원으로의 전환과 지속 가능한 기술의 발전에 도움이 될 것"이라고 기대했다. 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매의 개발은 지속 가능한 수소 생산에 새로운 돌파구를 마련했다는 평가를 받고 있다. 기존 루테늄 산화물 촉매는 안정성 문제가 있어 실용화 가능성이 낮다는 지적을 받아왔다. 하지만 이번에 개발된 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 안정성과 반응성이 모두 향상돼 상용화에 한 걸음 더 가까워졌다. 연구팀은 "향후 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매의 성능을 개선하고 대량 생산 기술을 개발해 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 이 연구는 지난 1월 '에너지 화학 저널(Journal of Energy Chemistry)' 88권에 발표됐다.
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중앙대, 그린수소 생산 혁명 루테늄 촉매 개발
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[퓨처 Eyes(18)] 지구 온난화, 폭주 온실 효과로 '금성化' 위기⋯시뮬레이션 결과 '지옥 방불'
- 기후 변화로 인한 폭주 온실 효과로 지구가 금성화 위기에 처했다는 연구 결과가 나왔다. 제네바대학교(UNIGE)의 천문학자 연구팀은 파리와 보르도의 프랑스 국립과학연구소(CNRS)의 지원을 받아 온실효과 폭주의 모든 단계를 시뮬레이션 한 최초의 연구 결과를 발표했다고 과학 매체 '사이언스얼랏'이 최근 보도했다. 연구원들은 처음으로 온실 효과의 모든 단계를 시뮬레이션하여 앞으로 몇 세기 안에 우리의 녹색 행성을 사람이 살 수 없는 '지옥'으로 만들 수 있다는 사실을 발견했다. 미국 우주항공국(NASA)에 따르면 지구는 폭주 온난화를 촉진하기 위해 수십도만 가열하면 평균 표면 온도가 섭씨 464도(화씨 867도)인 금성만큼 살기 어려운 행성이 될 것이라고 한다. 온실 효과는 지구 대기의 특정 가스가 태양의 열을 가두는 과정을 말한다. 폭주 온실 효과란? 일부 온실 가스는 수증기처럼 자연적으로 발생한다. 이산화탄소와 같은 다른 온실가스는 인간이 석탄, 석유, 가스 등 오염 물질인 화석 연료를 태울 때 생성될 수도 있다. UNIGE-CNRS 연구에서 조사된 폭주 온실 효과는 태양 조사가 증가하여 지구의 온도가 눈덩이처럼 급격하게 상승할 때 발생한다. 천문학자들은 성명에서 "이 과정의 초기 단계부터 대기 구조와 구름의 범위가 크게 변화하여 거의 멈출 수 없고 되돌리기 매우 복잡한 폭주 온실 효과를 초래한다"라고 말했다. 돌이킬 수 없는 기후 변화 이 연구는 부분적으로 다른 행성, 특히 소위 외계 행성의 기후를 연구하는 도구를 제공하기 위해 설계됐다. 또한 앞으로 수 세기 동안 지구 기후에 미칠 위험에 대한 통찰력도 제공한다. 연구진은 바다와 생명체로 뒤덮인 멋진 파란색과 녹색 점인 지구와 태양계에서 가장 뜨거운 무균 상태의 유황 행성인 금성의 차이점을 강조했다. 그러나 천문학 및 천체물리학 리뷰에 게재된 이 연구에 따르면 "지구 온도를 수십도만 상승시키는 아주 작은 태양 복사량 증가만으로도 지구에서 돌이킬 수 없는 폭주 과정을 촉발하고 지구를 금성처럼 살기 힘든 곳으로 만들 수 있다"는 사실이 밝혀졌다. 온실 효과의 폭주라는 개념은 새로운 것이 아니다. 이 개념은 지구와 같은 온대 상태에서 표면 온도가 섭씨 1000℃(화씨 1832℃)가 넘는 행성으로 진화하는 것을 상상한다. 연구진은 온실 효과가 없다면 지구의 평균 기온은 영하로 떨어지고 지구는 생명체에 적대적인 얼음으로 덮인 공이 될 것이라고 지적하면서 어느 정도의 온실 효과는 유용하다고 말했다. 그러나 이 효과가 너무 크면 해양의 증발이 증가하여 대기 중 천연 온실가스인 수증기의 양이 증가하여 구조 담요처럼 열에 갇히게 된다. 임계값 전 UNIGE 박사후 연구원이며 이 연구의 수석 저자인 기욤 샤베로(Guillaume Chaverot)는 "이 정도의 수증기에는 지구가 더 이상 식을 수 없는 임계점이 있다"라고 말했다. 샤베로는 "거기서부터 바다가 완전히 증발하고 온도가 수백도에 도달할 때까지 모든 것이 사라진다"라고 설명했다. 이전의 시뮬레이션은 폭주 효과가 시작되기 전의 온화한 상태나 폭주 후의 사람이 살 수 없는 상태에만 초점을 맞췄지만, 연구진은 전체 과정을 시뮬레이션 한 것은 이번이 처음이라고 말했다. 전체 과정을 보여줌으로써 처음부터 높은 대기에서 폭주 효과를 증가시키고 그 과정을 되돌릴 수 없게 만드는 매우 특이하고 밀도가 높은 구름 패턴이 어떻게 나타나는지 설명할 수 있었다. 차베로는 "대기의 구조가 크게 바뀌었다"고 했다. 그는 현재 인간이 배출하는 온실 가스가 태양 광도의 약간의 증가와 동일한 폭주 과정을 유발할 수 있는지 여부를 조사하고 있다고 성명을 통해 밝혔다. 기후 과학자들은 지구의 평균 기온이 산업화 이전 수준보다 1.5°C 이상 상승하면 통제할 수 없는 기후 변화를 촉발할 위험이 있다고 경고했다. 이는 온실 폭주 과정과는 다르지만, 연구자들은 지구가 '종말 시나리오'에서 멀지 않았다고 경고했다. 한편, 3일 기상청 기상자료개방포털 자료에 따르면 지난해 한국의 전국 평균기온은 13.7℃를 기록, 전국에 기상관측망이 대폭 확충돼 각종 기상기록의 기준으로 삼는 시점인 1973년 이후 가장 높았다. 지난해 제주도의 평균기온은 역대 두 번째로 높았던 것으로 나타났다. 제주도의 연평균 최고기온은 20.4℃로, 2021년(20.6℃)에 이어 두 번째로 높았다. 게다가 지난 12월 공개된 해양기후예측센터의 자료에 따르면 지난 8월 동아시아 해역의 해면 수온은 평년보다 0.9℃높아 역대 2위를 기록했으며, 전 지구 해역의 해면 수온은 평년보다 0.6℃높아 역대 최고치였다. 올해 전 지구 표면온도가 사상 최고치를 기록할 것이라는 전망은 이젠 '기정사실'로 받아들여지고 있다. 엘니뇨는 적도 부근 동태평양 해수면 온도가 비정상적으로 상승하는 현상으로, 지구의 평균 온도를 높이며 폭풍우, 가뭄 등의 기상 이변을 유발한다. 엘리뇨는 2월께 최고조에 이르며 6개월은 더 갈 것이라는 예측이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(18)] 지구 온난화, 폭주 온실 효과로 '금성化' 위기⋯시뮬레이션 결과 '지옥 방불'
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미국 과학자, 남극서 150만년 전 얼음 탐사
- 미국 과학자들이 남극에서 약 150만년 전에 형성된 얼음을 탐사하고 있다. 이들은 과거의 기후와 생태계 비밀을 탐구하며, 특히 대기 중 온실가스 농도가 높았던 시기를 연구하는 것을 목표로 하고 있다. 미국 방송매체 CBS뉴스는 미국 과학자들은 기후변화 이해에 도움이 될 수 있는 가장 오래된 얼음 샘플을 찾고 있다고 보도했다. 남극 대륙은 지구에서 가장 건조하고 추운 곳으로, 강한 바람이 불기로 유명하다. 한국, 미국, 유럽, 호주 등 여러 나라의 과학자들이 남극에 연구기지를 설립하고 이곳의 신비를 탐구하고 있다. 이번 남극 탐험은 미국 대학과 과학 기관이 연방 자금을 지원받는 협력 단체인 콜덱스(COLDEX)의 일환으로 진행되고 있다. 콜덱스 팀들은 남극 근처에서 7주 동안 화장실 없이 샤워도 하지 못하고 얼음 위에서 캠핑하며 연구를 수행한다. 연구팀이 남극에서 수집한 얼음 샘플을 통해 미국 과학자들은 수십만 년 전의 기후 상태에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 콜덱스의 에드 브룩(Ed Brook) 이사는 "얼음 연구는 인간이 지구 환경에 어떠한 영향을 미치고 있는지를 명확하게 보여주는 중요한 역할을 한다"고 말했다. 이러한 연구를 통해 과거 기후 변화의 패턴을 이해함으로써 현재와 미래의 기후 변화에 대한 이해를 높일 수 있다. 얼음 트랩 온실가스의 기포 확인 눈이 내리면서 남극의 얼음 속에 작은 기포들이 갇히게 되는데, 이 지역의 추운 날씨로 인해 눈이 녹지 않고 얼음으로 변환되어 층을 이룬다. 이 얼음 속에 갇힌 기포들은 과거 온실가스의 수준을 담고 있어, 과학자들은 이를 분석하여 과거의 기후 변화를 재구성할 수 있다. 콜덱스의 현장 연구 책임자 피터 네프(Peter Neff)는 "빙하 코어에서 얻은 정보가 지구 기후의 작동 원리를 이해하는데 매우 중요하다"고 강조했다. 현재까지 발견된 가장 오래된 빙하 코어는 약 80만 년 전의 것으로, 이를 분석함으로써 과학자들은 기후 변화의 주요 원인인 이산화탄소 수준의 변화를 확인할 수 있었다. 특히 산업 혁명 이후 이산화탄소 수준이 급격히 증가하여 지구 온난화를 가속화시키고 있음을 알 수 있다. 빙하서 온실가스 수준 높았던 시기 탐사 콜덱스의 주요 목표는 현재의 80만년 전으로 거슬러 올라가는 빙하 코어 기록을 150만년 전으로 확장하여, 과거에 대기 중 온실가스 수준이 더 높았던, 지구가 지금보다 더 따뜻했던 시기를 연구하는 것이다. 브룩 이사는 "과거를 연구한다고 해서 현재의 상황과 똑같은 결과를 얻을 것이라고 주장하는 것은 아니다"라며, "우리가 찾고 있는 것은 지구의 기후 시스템이 따뜻한 날씨에서 어떻게 작동하는지에 대한 다양한 가능성들이다"라고 설명했다. 콜덱스 팀은 150만년 동안 잘 보존된 얼음층이 형성될 가능성이 높은 남극 대륙의 특정 지점을 식별하는 데 수년이 걸릴 수 있다. 일단 얼음층이 확인되면, 연구팀은 드릴을 사용하여 얼음 코어를 추출할 계획이다. 얼음 샘플은 녹지 않도록 온도 조절이 가능한 포장재에 담겨 미국 콜로라도의 국립 과학 재단 아이스 코어 시설로 운송될 예정이다. 만약 콜덱스의 임무가 성공한다면, 발견된 얼음 샘플은 콜덱스 현장 연구원인 사라 샤클레톤(Sarah Shackleton)이 근무하는 프린스턴 대학을 비롯한 여러 대학 연구실로 전송될 예정이다. 또한, 가장 오래된 얼음 탐사 임무는 미국 과학자들만의 도전이 아니다. 다른 여러 국가의 팀들도 남극 대륙에서 같은 목표를 가지고 자체적인 탐사 임무를 수행하고 있다. 유럽과 호주의 연구 팀들은 남극 대륙의 다양한 지역에서 시추 작업을 진행 중이다. 이들 중 먼저 얼음 샘플을 발견하는 팀은 국제적인 주목을 받을 것으로 예상된다.
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- 생활경제
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미국 과학자, 남극서 150만년 전 얼음 탐사
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중국 BYD(비야디), 헝가리에 유럽 첫 전기차 공장 건설
- 중국의 전기차 선두업체 비야디(比亞迪·BYD)가 22일(이하 현지시간) 헝가리에 전기차 공장을 설립한다고 밝혔다. 이날 IT 전문 매체 테크 익스플로어에 따르면 헝가리 외무장관은 세계 최대 전기 자동차 제조업체 중 하나인 중국의 BYD가 헝가리에 유럽 최초의 전기차 생산 공장을 설립할 예정이며, 이는 전기차 제조의 글로벌 허브가 되기 위한 중부 유럽 국가 노력의 최신 단계라고 밝혔다. 페테르 치자르토(Péter Szijjártó) 헝가리 외무장관은 자신의 페이스북 페이지에 올린 성명에서 BYD가 헝가리 남부 도시 세게드 인근에 공장을 건설할 예정이며, 이 지역에 수천 개의 일자리를 제공할 것으로 기대된다고 말했다. 세게드는 헝가리와 세르비아 국경 근처에 위치하고 있으며, 헝가리 정부가 중국의 '일대일로' 글로벌 무역 이니셔티브의 일환으로 중국과 공동으로 개발한 철도 회랑을 지나고 있다. 그는 이 프로젝트가 "헝가리 경제 역사상 가장 큰 투자 중 하나가 될 것"이라고 말하며, 정부가 공장 건설을 위해 BYD에 재정적 인센티브를 제공할 것이며, 자세한 내용은 추후 공개될 것이라고 덧붙였다. 연합뉴스가 전한 AFP 통신에 따르면 비야디 유럽 사무소는 이날 공식 X(구 '트위터') 계정을 통해 "BYD는 헝가리 세게드에 첫 승용차 공장을 지을 예정"이라며 "유럽에서 녹색 모빌리티를 향한 중요한 발걸음을 내딛게 됐다"고 게재했다. 앞서 파이낸셜타임스(FT)는 복수의 소식통을 인용해 비야디가 수십억 유로(1유로=약 1430원)를 들여 헝가리 세게드에서 전기차와 배터리 제조를 추진하고 있다고 보도했다. 헝가리에서 이미 전기버스 공장을 가동 중인 비야디는 2030년까지 유럽 전기차 시장의 10%를 차지하는 것을 목표로 하고 있다. 전기차 생산 분야에서 테슬라의 최대 글로벌 라이벌인 BYD는 이미 헝가리 북서부 도시인 코마롬에 전기 버스 제조 공장을 운영하고 있다. 하지만 세게드 공장은 중국 자동차 제조업체가 유럽에서 처음으로 건설하는 주요 소비자용 전기차 생산 시설이 될 것이다. 오르반 빅토르 헝가리 총리는 전날 기자회견에서 "대규모 투자에 따라 세게드 인근 남부 지역에서 고용 증가를 기대한다"고 말했다. 오르반 총리는 지난달 중국 선전 비야디 본사를 찾아 왕촨푸 회장을 만났다. 치자르토 외무장관은 이 공장 건설이 "헝가리 경제의 입지를 더욱 강화하고, 장기적인 경제 성장의 토대를 더욱 강화하며, 글로벌 전기 자동차 전환에서 헝가리의 입지를 더욱 강화할 것"이라고 말했다. 테크 익스플러어는 '헝가리는 최근 몇 년 동안 각국 정부가 전기차로의 전환을 통해 온실가스 배출을 제한하려는 노력을 기울이고 있는 가운데 리튬 이온 배터리 제조의 글로벌 허브가 되기 위해 노력해 왔다'며 '한국의 삼성, 중국의 CATL 및 기타 기업들이 헝가리 곳곳에 공장을 건설하면서 환경에 미칠 영향을 우려하는 일부 지역 주민과 환경 단체의 반발을 불러일으키고 있다'고 전했다. 약 9000개의 일자리를 창출할 것으로 예상되는 데브레첸의 100GWh 배터리 공장은 지금까지 헝가리에서 가장 큰 규모의 전기차 배터리 공장으로, 독일 자동차 제조업체인 아우디, BMW, 메르세데스-벤츠 등 헝가리에 진출한 외국 자동차 제조업체가 배터리 구동 차량으로 전환하는 데 도움을 주기 위한 정부 전략의 일환이다. 세게드 시장인 라즐로 보츠카는 세게드의 "지리적 위치와 물류 개발"이 이 공장을 유치하는 데 도움이 되었다고 말했다. 그는 300헥타르(약 90만 평)에 달하는 미래 공장 부지에 대한 준비가 이미 시작되었다고 말했다. 치자르토 외무장관은 BYD가 헝가리에 공장을 설립하기로 결정한 것은 회사와 헝가리 정부 간의 224차례에 걸친 협상 끝에 이루어진 것이라고 말했다. 그는 "이번 투자는 헝가리가 기술 혁명의 선두주자라는 사실을 강조하는 것이다"라고 말했다.
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- 산업
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중국 BYD(비야디), 헝가리에 유럽 첫 전기차 공장 건설
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플로팅 팜, 미래 농업의 청사진⋯3층 구조 수상농장 주목
- 최근 기후변화로 식량 안보에 대한 우려가 커지고 있는 가운데 물 위에서 농작물을 키우는 플로팅 팜(Floating Farm)이 주목받고 있다. 기후변화로 인해 해수면 상승, 가뭄, 폭염, 기습 폭우 등 자연재해가 빈번해지면서 농업에도 큰 영향을 미치고 있다. 야후는 기후변화로 인한 농작물의 저조한 작황 문제를 해결하기 위해 새로운 농업 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 그 중 하나가 플로팅 팜이라고 부르는 수상 농장이라고 소개했다. 수상 농장은 물 위에 떠 있는 구조물에서 식물을 재배하거나 가축을 키우는 방식이다. 네덜란드 플로팅 팜 세계 최초의 수상농장으로 네덜란드 플로팅 팜이 있다. 이 플로팅 팜은 2019년 네덜란드 로테르담 항구에 문을 연 3층 구조물로 이루어져 있다. 이 수상 농장은 1층은 치즈 숙성실, 2층은 우유 가공실, 3층은 젖소 사육실로 사용되고 있다. 네덜란드 플로팅 팜의 소들은 건초와 오렌지 껍질을 먹고, 분뇨는 유기질 비료로 사용된다. 이 소들은 네덜란드의 세 강에서 이름을 따온 마스-레인-이셀(Maas-Rijn-Ijssel) 젖소들로 세계 최초의 플로팅 팜에서 키워지고 있다. 네덜란드는 해수면 상승으로 인한 홍수 피해가 우려되는 국가 중 하나인데 플로팅 팜의 장점은 홍수나 폭풍에 대한 저항력이 뛰어나고, 물 위에 떠있기 떄문에 토지와 물 사용을 줄일 수 있다. 또한 자원 순환을 통해 탄소 배출을 줄일 수 있다. 플로팅팜은 소의 분뇨를 비료로 재활용하고, 오줌을 정화하여 소의 식수로 사용하여 자원 순환을 통해 탄소 배출을 줄일 수 있다. 인도와 방글라데시의 플로팅 팜 인도와 방글라데시의 해안 지역에서도 플로팅 팜이 확산되고 있다. 남아시아 환경 포럼(South Asian Forum for Environment)은 몬순 홍수에 대비하기 위해 대나무 뗏목에 묘목을 심는 전통적인 방법을 발전시켜 왔다. 대나무 뗏목은 폭풍우에 더 잘 견딜 수 있도록 더 크고 무겁게 제작되었으며, 플라스틱 덮개와 그늘망으로 연약한 식물을 보호하고, 태양열 펌프를 사용하여 빗물을 모아 관개에 이용한다. 플로팅 팜, 기후 변화 대응 가능 플로팅 팜은 지상에 비해 수중에서 운영되기 때문에 지표면에 노출된 토양이나 잔디 등의 유기물을 감소시킨다. 이로써 온실가스 배출을 줄일 수 있어 기후 변화에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 또 플로팅 팜은 태양 에너지를 활용하여 작물을 생산하는데 활용될 수 있다. 이는 재생에너지를 통한 에너지 소비 감소로 이어져 기후 변화 대응에 기여할 수 있다. 플로팅 팜은 홍수, 가뭄 등의 재해에 강하게 대응할 수 있는 장점이 있다. 수중에서 운영되기 때문에 지상의 환경 변화에 상대적으로 덜 영향을 받아 안전성이 향상될 수 있다. 플로팅 팜의 기대효과 플로팅 팜은 생산성 증대와 지역적 다양성을 통해 식량 안보를 강화할 수 있다. 더 안정적이고 다양한 식량 생산을 통해 급격한 가격 변동이나 식량 부족에 대응할 수 있다. 또한 지표면의 변화를 최소화하면서 수중에서 농업을 수행하기 때문에 지역의 수질 및 수생태계를 보전할 수 있다. 플로팅 팜은 기후 변화와 식량 안보에 대한 현대적이고 지속 가능한 농업 모델을 제시하며 이는 미래의 농업 방식에 대한 지식과 기술적 발전을 촉진할 수 있다. 플로팅 팜은 식량 안보와 기후 변화에 대응하는 새로운 방법으로 주목받고 있지만, 아직까지는 초기 단계에 있다. 수상 농장이 성공적으로 확산되기 위해서는 기술 개발과 교육, 그리고 지역적 특성 등을 고려한 정책적 지원이 필요하다.
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플로팅 팜, 미래 농업의 청사진⋯3층 구조 수상농장 주목
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뮌헨공대, 태양광 수소 생산 세계 최고…경제성 확보 과제
- 독일 뮌헨대학교 연구팀이 태양광 수소 생산 분야에서 세계 기록을 경신했다. 이들은 햇빛을 활용하여 포름산으로부터 수소를 생산하는 플라즈몬 나노구조를 개발하여 녹색 수소 개발에 획기적인 발전을 이루어냈다. 산업 전문매체 '오일프라이스(Oil Price)'는 뮌헨대학교 연구팀의 이 발견이 획기적이라면서도 고가의 원자재를 사용하는 한계로 인해 경제적인 측면에서 더 효과적인 대안을 모색해야 한다고 지적했다. 뮌헨대학교 연구팀은 녹색 수소 생산 분야에서 세계적인 기록을 경신했으며, 이러한 성과를 이루어낸 고성능 나노구조를 개발했다. 뮌헨대학교 실험물리학 및 에너지 변환 교수인 에밀리아노 코르테스(Emiliano Cortés)는 나노우주로의 도약을 이루어냈다. 코르테스 교수는 "태양광의 고에너지 입자가 원자 구조와 상호 작용하는 지점에서 연구가 시작되었다"라며 "태양에너지를 더 효율적으로 활용하기 위한 소재 솔루션을 연구 중"이라고 설명했다. 이러한 발견은 새로운 태양전지와 광촉매의 가능성을 열어두고 있다. 그러나 코르테스 교수는 "햇빛이 희석돼 지구에 도달하기 때문에 면적당 에너지가 상대적으로 낮다"는 문제에 직면하고 있다고 말했다. 헤란 박사는 "먼저, 우리는 플라즈몬 금속(우리 경우에는 금)에서 10~200나노미터 범위의 입자를 생성했다"라며 "이 크기에서 가시광선은 금 전자와 매우 강하게 상호작용하여 공명 진동을 유발한다"라고 설명했다. 이러한 현상을 통해 나노입자는 더 많은 햇빛을 포착하고, 매우 높은 에너지의 전자로 변환할 수 있다는 것을 밝혔다. 헤란 박사는 "이러한 과정에서 매우 국지적이고 강한 전기장이 핫스팟에서 발생한다"고 말했다. 이러한 핫스팟은 금 입자 사이에서 형성되며, 따라서 두 사람은 백금 나노입자를 이러한 핫스팟 사이 공간에 직접 배치하는 아이디어를 얻었다. 오늘날 수소는 주로 화석 연료, 주로 천연가스에서 생산된다. 그러나 두 사람은 "플라즈몬 금속과 촉매 금속의 결합을 통해 이산화탄소를 유용한 물질로 변환하는 등 다양한 산업 응용 분야를 위한 강력한 광촉매를 개발 중이다"라고 밝혔다. 이들은 이미 이러한 물질 개발에 대한 특허를 취득했다. 또한, 이전에 매사추세츠 공과대학(MIT)의 엔지니어들이 태양열을 활용하여 온실가스 배출 없이 수소를 효율적으로 생산하는 '태양열화학수소' 시스템을 개발했다. MIT, 태양열 최대 40% 활용 기존의 태양열 열화학 수소 생산 시스템은 효율성이 낮았지만, MIT의 설계는 태양열을 최대 40%까지 효율적으로 활용할 수 있다. 이 시스템은 태양열을 활용하여 물을 분해하고, 이 과정에서 생성된 수소를 청정 연료로 사용할 수 있게 한다. 이렇게 생산된 수소는 장거리 트럭, 선박, 항공기의 연료로 사용될 수 있으며, 온실가스가 전혀 배출되지 않는다. MIT의 새로운 시스템은 집중형 태양열 발전소(CSP) 방식을 사용하며, 다수의 거울을 활용하여 태양광을 집중시켜 열을 발생시킨다. 이렇게 집중된 열은 수소 생산에 활용된다. 한국의 DGIST(대구경북과학기술원)와 단국대학교 연구팀은 친환경적인 양자점을 활용하여 세계 최고 수준의 태양광 수소 생산 기술을 개발했다. 이 기술은 양자점의 물성을 조절하여 광전기화학 소자에 적용, 태양광을 효과적으로 수소 생산에 활용하는 방법을 제공한다. 게다가 한국의 DGIST(대구경북과학기술원)와 단국대학교 연구팀은 친환경적인 양자점을 활용하여 세계 최고 수준의 태양광 수소 생산 기술을 개발했다. 이 기술은 양자점의 물성을 조절하여 광전기화학 소자에 적용함으로써, 태양광을 효과적으로 수소 생산에 활용할 수 있는 방법을 제시한다.
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- 산업
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뮌헨공대, 태양광 수소 생산 세계 최고…경제성 확보 과제
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전기화학 기술, 가축 분뇨에서 친환경 자원 생산
- 환경 오염을 주범으로 여겨지는 가축 분뇨에서 친환경적으로 전기를 생산하는 기술이 개발됐다. 매년 전 세계 축산농가에서 30억톤 이상의 동물 배설물이 발생하고 있다. 이는 미국 엠파이어 스테이트 빌딩 9000개 이상에 해당하는 양이다. 모든 분뇨는 수질을 악화시키며 유독한 연기와 온실가스를 방출한다. 그러나 저렴한 전기를 이용해 동물 배설물을 재활용하고 귀중한 화학물질을 회수할 수 있는 기술이 개발돼 환경 오염을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에서는 '네이처 서스테이너빌리티(Nature Sustainability)'에 발표된 연구를 소개했다. 이 연구는 전기를 이용하여 동물 배설물에서 유기 영양소를 분해하고, 동시에 가치 있는 화학물질을 회수하는 새로운 방법을 제시한다. 초기 예측에 따르면, 이 방법으로 얻어지는 화학물질의 경제적 가치가 기술 구현 비용을 상회할 것으로 예상된다. 이는 농부들에게 수익성이 높은 선택지가 될 수 있음을 시사한다. 클락슨 대학의 김태영 화학자는 이번 연구에는 참여하지 않았지만 "풍력, 태양열 발전소에서 발생하는 값싸고 재생가능한 전기를 결합하면 거름이 풍부한 시골 농업 지역에서도 찬환경 전기가 생산될 수 있다"고 말했다. 많은 축산업자들은 이미 동물 배설물을 재활용하기 위해 노력하고 있다. 이들은 배설물을 분뇨 라군(연못)에 저장하여, 바닥에 침전된 암모니아가 풍부한 고형물을 준설하여 비료로 재사용한다. 또한, 남은 유기 화합물을 미생물이 메탄으로 분해하게 하여 이를 수집, 태워 전기를 생산할 수 있다. 이러한 방식은 지속 가능한 에너지와 농업 사이의 상호 작용을 보여주는 예이다. 그럼에도 불구하고, 엄청난 양의 암모니아와 기타 화합물이 자연환경으로 방출되어 해조류가 번성하고 물고기가 죽게 되는 환경오염이 발생한다. 이에 최근 몇 년 동안 몇몇 연구팀에서는 분뇨 라군에서 암모니아와 기타 귀중한 화학물질을 포착하기 위한 전기화학적 방법을 탐색하기 시작했다. 예를 들어, 2021년 실험실 연구에서 김태영 교수와 그의 동료들은 전류를 사용해 막을 통해 양으로 하전된 암모늄 이온을 유도하여 비료 전구체를 농축하고 쉽게 복구할 수 있는 배터리 유형 설정을 보고했다. 그러나 멤브레인(두께가 얇은 막) 설정은 운영하기 어렵고 확장하는 데 비용이 많이 들 수 있다. 위스콘신 매디슨 대학교 환경 엔지니어인 모한 킨(Mohan Qin)과 동료 송진이 이끄는 연구팀은 2단계 접근 방식을 채택해 멤브레인을 없앨 수 있는 가능성을 확인했다. 두 단계 모두 KNiHCF(칼륨·니켈·헥사시아노철산염)라는 배터리 전극 재료를 사용한다. KNiHCF는 이온이 들어오고 나갈 수 있는 간격이 있는 층 구조를 가지고 있다. 연구원들은 KNiHCF의 층 간격이 나트륨이나 칼슘과 같이 분뇨에서 일반적이지만 가치는 떨어지는 이온 대신 암모늄 및 칼륨 이온을 끌어들이는 데 이상적이라는 것을 발견했다. 연구진은 이후 이온으로 채워진 KNiHCF 전극을 폐수 용액에서 제거하고, 이를 이온 전도성 전해질을 첨가한 깨끗한 물이 담긴 두 번째 용기에 두 번째 전극과 함께 배치했다. 전압을 가하면 전자가 두 번째 전극으로 흘러 들어갔고, 이로 인해 KNiHCF 전극에서 양전하를 띤 암모늄 및 칼륨 이온을 용액으로 끌어당겨 농축하고 쉽게 복구할 수 있는 음전하가 생성됐다. 이 설정에는 보너스가 있다. 두 번째 전극의 음전하는 용액의 물과 산소를 유발하여 수소 가스나 과산화수소로 반응했는데, 두 가지 모두 회수된 암모니아 및 칼륨과 함께 판매될 수 있는 귀중한 화학물질이다. 연구팀은 KNiHCF 전극은 반복적으로 사용하면 성능이 저하되는데, 이 문제는 이미 해결 방안을 찾았다고 밝혔다. 연구원들은 또한 1000마리의 젖소가 있는 낙농장의 폐기물을 확장하고 관리하기 위한 설정의 잠재력을 평가하기 위한 분석을 수행했다. 그들은 전기 가격이 미국 평균인 킬로와트시(kWh)당 약 0.08달러(약 100원)로 책정될 경우 해당 운영에서 연간 최대 20만달러(약 2억6320만원)의 이익을 창출할 수 있을 만큼 귀중한 화학 물질을 생성할 수 있다는 사실을 발견했다. 송진 연구원은 재생 가능 전력이 일부 농촌 지역의 전기 비용을 2030년까지 kWh당 약 0.03달러(약 39원)로 낮출 수 있을 것으로 예상했다. 풍력이나 태양열 발전소는 종종 전력망이 처리할 수 있는 것보다 더 많은 전기를 생산하므로 엔지니어는 전력을 버리거나 터빈을 꺼야 했다. 이에 송진은 "풍력, 태양광과 결합할 수 있다면, 가격이 저렴할 때만 전기를 사용하도록 설계할 수 있다"고 말했다. 모한 킨은 "전체 공정이 얼마나 효율적인지 고려할 때, 전기화학적 처리는 거름에 있는 암모니아의 거의 70%를 포착하고 비슷한 양만큼 농장에서 배출되는 암모니아를 줄일 수 있다"며 "이것은 오래된 (가축 분뇨)문제를 처리하는 매우 간단하고 효율적인 방법"이라고 주장했다.
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COP28 '탈화석연료 전환' 합의 후 폐막⋯화석연료 최초 명시
- 제28차 당사국총회(COP28)가 13일 정오(현지시간) 세계 각국이 에너지 시스템에서 화석연료 사용으로부터 '전환'해야 한다는 합의안을 채택하고 폐막했다. COP28에서 지구 온난화의 주범으로 지목되는 화석연료에서 벗어나는 이른바 '탈화석연료 전환'에 대한 합의가 이루어진 것이다. 술탄 아흐메드 알자베르 COP28 의장은 아랍에미리트(UAE) 두바이에서 열린 총회에서 2주간 마라톤협상을 통해 마련된 합의안이 최종 타결됐다고 선언했다. 합의문은 온실가스 감축에 매우 중요한 시기인 2030년까지 에너지 시스템에서 화석연료로부터 멀어지는 전환을 가속해야 한다고 요구하면서 그 방식이 질서 있고 공정해야 한다고 명시했다. 또 이 전환이 2050년까지 전 세계가 탄소중립(넷제로)에 도달할 수 있도록 하는 방법이 될 것이라고 기대했다. 약 200개 당사국이 예정일을 하루 넘겨 타결한 합의문에는 지구 온도 상승폭을 산업화 이전 대비 1.5도 이내로 유지하기 위한 8가지 방안이 들어 있다. 당사국들은 이번에 화석연료에서 '멀어지는 전환(transitioning away)'이라는 표현을 처음으로 합의문에 포함했다. 기후 총회 28년 만의 성과다. 알자베르 회장은 이날 최종 합의가 "과학이 주도된 계획"이라며 "강화되고 균형 잡혔으며 틀림없이 기후 행동을 가속하는 역사적 패키지"라고 평가했다. 그러면서 이를 'UAE 컨센서스(합의)'라고 칭했다. 알자베르 의장은 "진정한 성공은 (합의) 이행에 달렸다. 오늘 합의가 구체적인 행동으로 전환될 수 있도록 필요한 조처를 해야 한다"고 강조했다. 에스펜 바르트 에이데 노르웨이 기후환경장관은 "세계가 화석연료에서 멀어지는 전환 필요성에 대해 이처럼 명확한 문서로 하나가 된 건 처음 있는 일"이라고 말했다. 그러나 100여 개국의 요청으로 애초 합의문에 들어갔던 화석연료의 '단계적 퇴출(phase-out)문구는 결국 빠졌다. 또 총회는 2030년까지 재생에너지 생산량을 3배로 늘리고 배출가스 저감이 미비한(unabated) 석탄 화력발전의 '단계적 축소(Phase down)'를 가속하는 데도 합의했다. 총회 참가국의 만장일치로 합의가 이뤄지긴 했지만 최대 관심사였던 화석연료의 단계적 퇴출이 최종합의에서 빠진 데다 재생에너지 생산량 확충에 대한 명확한 목표도 제시되지 않은 점, 석탄화력발전에 대해 더 강력한 퇴출 의지를 담지 못했다는 점은 아쉬움으로 남았다. 이는 사우디아라비아를 비롯한 산유국과 여전히 석탄화력발전 비중이 큰 인도 등의 입김이 반영된 것이다. 석유수출국기구(OPEC)는 COP28에 참석한 회원국 대표에게 화석연료가 표적이 되는 문구가 담기는 합의는 적극 거부하라는 서한을 보내면서 공개적으로 '퇴출'에 반대했다. 실제로 합의문엔 '석유(oil)'가 등장하지 않고 '화석연료'로 통칭됐다. 또 합의문에는 대표적인 화석연료인 가스를 '과도기 연료(transitional fuel)'로 명시하고, 가스가 에너지 안보를 담보하는 과도기적 역할을 한다는 내용도 포함돼 기후 단체 등의 반발이 예상된다.
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COP28 '탈화석연료 전환' 합의 후 폐막⋯화석연료 최초 명시
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ASML-삼성, 한국에 7억 유로 규모 반도체 연구소 설립
- 윤석열 대통령의 네덜란드 국빈 방문을 계기로 네덜란드의 거대 기술 기업인 ASML과 삼성이 한국에 반도체 연구 공장을 건설하기 위해 약 7억 유로 규모의 계약을 체결했다고 테크 익스플로어가 12일(이하 현지시간) 보도했다. 보도에 따르면, 윤 대통령은 글로벌 반도체 강국인 네덜란드와의 '칩 동맹'을 강화하기 위해 이번 방문을 진행했으며, 외국 정상으로서는 최초로 보안이 철저한 ASML의 '클린룸'을 방문한 것으로 알려졌다.. 윤 대통령은 ASML의 대규모 시설을 둘러보며 스마트폰부터 자동차에 이르는 다양한 기기에 쓰이는 반도체 칩을 제조하는 최첨단 기계를 살펴봤다. 이번 방문을 계기로 ASML과 삼성전자는 향후 공동 투자를 통해 차세대 EUV(극자외선) 장비를 활용한 첨단 반도체 공정 기술 개발에 협력하기로 합의했다. 한편, 한국무역협회는 13일 네덜란드 암스테르담에서 네덜란드 경제인연합회(VNO-NCW)와 함께 '한-네덜란드 CEO 라운드 테이블'을 개최했다고 발표했다. 이번 행사에는 한국 측에서 구자열 한국무역협회 회장(LS그룹 이사회 의장)과 안덕근 통상교섭본부장, 그리고 삼성전자, SK하이닉스, 현대자동차, 주성엔지니어링 등 주요 기업의 경영진들이 참석했다. 네덜란드 측에서는 잉그리드 테이슨 VNO-NCW 회장과 미키 아드리안센스 경제에너지기후부 장관을 비롯해 세계 1위 반도체 장비 기업인 ASML, 차량용 반도체 시장 점유율 2위인 NXP, 네덜란드 응용과학연구소(TNO) 등의 관계자 10여명이 참석했다. 이날 회의에 참석한 인사들은 반도체, 신재생 에너지, 모빌리티 등의 첨단 산업 분야에서의 협력 방안에 대해 진솔한 대화를 나누었다. 삼성전자의 경계현 DS부문장 사장은 전날 ASML과 체결한 극자외선(EUV) 기술 공동개발을 위한 연구소 설립 협약을 언급하며, "삼성은 지난 30년 동안 ASML과의 협력을 통해 큰 발전을 이루었다. 양국 기업 간의 협력 강화는 유럽 반도체 산업의 가치 사슬을 강화하고 글로벌 공급망의 안정성에도 중요한 역할을 할 것"이라고 강조했다. SK하이닉스의 곽노정 대표이사 사장은 ASML과 함께 EUV 공정에서 전력 사용량과 탄소 배출을 줄이는 기술을 공동으로 개발하기로 했다며 "이 협력은 반도체 산업이 온실가스 감축에 기여하는 중요한 첫 걸음이 될 것"이라고 말했다. 현대자동차의 김동욱 부사장은 "현대차그룹은 전기차는 물론 수소 상용차, 도심항공교통(UAM), 배달용 특화 로봇 개발 등 다양한 분야에서 혁신을 추구하고 있으며, 이러한 다각적인 노력이 네덜란드 기업들과의 협력을 통해 더욱 확대될 것으로 기대한다"고 밝혔다. 네덜란드 기업들은 반도체와 모빌리티 분야의 한국 정부 정책에 큰 관심을 나타냈다. 피터 베닝크 ASML 회장은 "한국 시장의 성장 가능성을 고려하여 올해 초 화성에 위치한 신규 캠퍼스 건설을 시작했다"고 밝혔으며, 이어서 "ASML은 앞으로도 삼성전자, SK하이닉스 등 한국의 주요 파트너들과의 협력을 더욱 강화해 나갈 계획"이라고 말했다. 한편, 네덜란드 정부의 발표에 따르면, 한국은 아시아 지역에서 네덜란드의 세 번째로 큰 교역 파트너이며, 반대로 네덜란드는 유럽연합 내에서 한국의 두 번째로 큰 교역국으로 자리매김하고 있다. 양국은 지난해 11월 윤 대통령과 마르크 뤼터 네덜란드 총리의 정상회담을 통해 반도체 협력 강화를 약속하는 등 '전략적 동반자 관계'를 맺은 바 있다. 윤 대통령의 이번 방문은 빌렘-알렉산더 네덜란드 국왕의 환영식을 시작으로 네덜란드 남부 벨트호벤에 위치한 ASML 본사 방문으로 이어졌다. 윤 대통령은 13일 헤이그로 이동해 뤼테 총리와 회담을 가진 후 두 정상은 기자회견을 가질 예정이다.
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ASML-삼성, 한국에 7억 유로 규모 반도체 연구소 설립
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美 노스웨스턴대 "바다 쓰레기 주범 나일론, 촉매로 순식간에 '분해'"
- 바닷속 쓰레기로 전 세계가 몸살을 앓고 있다. 특히, 어망 등이 고래나 바다거북, 물개 등 해양생물을 칭칭 감싸고 있는 모습은 충격을 던져줬다. 나일론 어망 등은 뛰어난 내구성 때문에 자연 분해가 불가능해 해양동물과 산호초, 새, 바다 등을 위험에 빠뜨리고 있다. 해양 환경에 유입된 이들 물질은 분해되지 않고 수천 년 동안 머무를 수 있어 더욱 큰 폐해가 예상되고 있다. 그러나 최근 미국 노스웨스턴대학교 연구팀이 나일론을 분해하는 새로운 촉매를 개발해 이 같은 해양오염을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이 촉매는 몇 분 만에 내구성 높은 플라스틱 오염을 완전히 분해하는 것으로 알려졌다. 과학기술 전문 매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'는 미국 노스웨스턴 대학 연구팀이 개발한 새로운 나일론 분해 촉매에 대해 최근 보도했다. 연구팀은 유해한 부산물을 생성하지 않고 몇 분 만에 나일론-6을 빠르고 깨끗하며 완전히 분해하는 새로운 촉매를 개발했다. 더 좋은 점은 이 공정에는 독성 용매, 고가의 재료 또는 극한 조건이 필요하지 않아 일상적인 응용 분야에 실용적이라는 점이다. 연구팀은 이 촉매를 활용해 해양 플라스틱 오염을 줄이는 것은 물론, 폐기물 재활용과 순환경제 활성화에도 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '켐(chem)'에 게재됐다. 이번 연구의 수석 저자인 노스웨스턴 대학의 토빈 마크스(Tobin Marks) 교수는 "전 세계가 플라스틱 문제의 심각성을 인식하고 있다"며 "우리는 플라스틱을 재활용하기 위해 폴리머를 분해하여 원래 형태로 되돌려 재사용할 수 있는 촉매를 개발하고 있다"고 말했다. 어망, 태평양 쓰레기 46% 차지 나일론-6은 의류, 카펫, 안전벨트 등 매일 사용되는 다양한 제품에 사용되는 소재다. 하지만 사용 후에는 매립되거나 해양을 포함한 환경에 방치되는 경우가 많다. 세계야생생물연맹(World Wildlife Federation) 보고에 따르면 매년 약 45만3592kg(약 100만 파운드)의 낚시 장비가 해양에 버려지며, 이 중 나일론-6로 만들어진 어망이 태평양의 거대한 쓰레기 더미에서 차지하는 비율이 최소 46%에 이른다. 현재 나일론-6 처리 방법은 주로 매립에 의존하고 있다. 나일론-6가 연소될 때는 질소산화물 같은 독성 오염물질을 배출해 조기 사망과 온실가스인 이산화탄소 배출 등의 문제를 야기한다. 마크스 교수는 플라스틱을 분해하는 과정에서 발생하는 오염물질 문제를 지적하며, 친환경 용매의 사용이 중요하다고 강조했다. 그는 "플라스틱을 분해하면 오염된 물이 남게 되며, 친환경 용매의 사용은 필수적"이라며 "어떤 종류의 용매가 환경에 더 적합한지 연구해야 한다"고 말했다. 업사이클링을 위한 나일론 복구 마크스 교수와 연구팀은 실험실에서 새로운 촉매를 개발했다. 이 촉매는 이트륨(지구상에 풍부한 경제적인 금속)과 란탄족 이온을 활용한다. 나일론-6를 녹는 온도까지 가열한 뒤 촉매를 추가하자, 용매 없이도 플라스틱이 분해되어 부산물 없이 원래의 빌딩 블록으로 복구됐다. 마크스 교수는 이 과정을 목걸이와 진주에 비유하며 설명했다. 그는 "폴리머는 목걸이와 같으며, 각 진주는 하나의 단위체, 즉 단량체다. 우리는 이 목걸이를 해체하여 진주, 즉 빌딩 블록을 회수하는 방법을 찾은 것"이라고 말했다. 실험을 통해 연구팀은 플라스틱의 원래 모노머를 99% 회수할 수 있었다. 원칙적으로 이러한 모노머는 현재 강도와 내구성에 대한 수요가 높은 고부가가치 제품으로 재활용될 수 있다. 이 실험을 통해 연구팀은 나일론의 원래 모노머를 99% 회수하는 데 성공했다. 이러한 모노머는 내구성과 강도가 높은 고부가가치 제품으로 재활용될 수 있다. 마크스 교수는 재활용된 나일론이 일반 나일론보다 경제적 가치가 더 높다고 강조했다. 나일론-6를 효율적으로 타깃팅 새롭게 개발된 촉매는 높은 수율의 단량체 회수뿐만 아니라, 선택성도 뛰어나 나일론-6 중합체에만 작용한다. 이는 폐기물 중에서도 나일론-6를 효과적으로 분리해낼 수 있다는 것을 의미하며, 업계에 대량의 분류되지 않은 폐기물에도 적용 가능함을 보여준다. 마크스 교수는 이 과정의 경제성과 효율성을 강조했다. 그는 "나일론 폐기물을 사람이 일일이 분류하는 것은 비용이 많이 들고 비효율적이다. 하지만 이 촉매가 나일론만을 대상으로 하고 다른 물질은 그대로 두기 때문에 효율적이다"라고 설명했다. 이 기술을 통해 회수된 모노머를 재활용하면 신규 플라스틱 생산의 필요성도 줄어들 수 있다. 마크스 교수와 연구팀은 이 새로운 공정에 대한 특허를 출원했으며, 이미 여러 산업 파트너로부터 관심을 받고 있다. 이들은 자신들의 촉매가 대규모로 활용되어 글로벌 플라스틱 문제 해결에 기여하기를 기대한다. 현재 이 연구는 폴리머 재활용 및 지속 가능한 재료 관리 분야에서 중요한 진전을 보이고 있다. 이러한 접근 방식은 현재 재활용 기술의 중요한 격차를 해결하고 나일론 폐기물 문제에 대한 실용적이고 효율적인 솔루션을 제공한다. 이는 플라스틱의 환경 발자국을 줄이고 순환경제에 기여하는 데 영향을 미칠 것으로 기대된다.
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美 노스웨스턴대 "바다 쓰레기 주범 나일론, 촉매로 순식간에 '분해'"
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폐막앞둔 COP28, 공동선언문 놓고 산유국 반발 직면
- 아랍에미리트(UAE)에서 열리고 있는 제28차 유엔기후변화협약 당사국 총회(COP28)에서 온실가스 감축 방안을 담은 공동선언문 내용을 둘러싸고 산유국들의 반발에 직면했다. 연합뉴스가 전한 로이터통신 등 외신들에 따르면 COP28 의장인 술탄 알자베르 UAE 산업·첨단기술부 장관 겸 기후변화 특사는 이날 두바이에서 COP28 당사국 장관급 인사들을 모아 비공개회의를 진행했다. 폐막일인 12일 COP28 당사국들은 공동선언문을 채택하게 되는데, 그 내용을 절충하기 위한 자리다. 공동선언문에 담길 내용을 놓고 각국이 자국의 이해관계를 관철하려 하면서 합의가 진통을 겪고 있는 것으로 알려졌다. 온실가스 배출량이 큰 국가와 주요 산유국이 아직 화석연료 사용의 단계적 폐지 등에 명시적으로 동참하지 않으려 하는 탓이다. 미국과 유럽연합(EU), 저개발국을 비롯한 기후변화 취약국 등은 화석연료 퇴출 문제를 합의에 포함하는 데 찬성하고 있으나 중국과 인도 등 온실가스 주요 배출국은 지지 여부가 명확하지 않다. 사우디아라비아 등 산유국들은 화석연료의 단계적 퇴출·감축을 공식화해선 안된다며 공개적으로 반발하고 나섰다. 하이탐 알가이스 석유수출국기구(OPEC) 사무총장은 이날 공동선언문에 대해 배출량이 아니라 화석연료를 언급한 선언문를 거부하도록 OPEC회원국과 러시아 등 비 OPEC회원국가 협의체인 OPEC플러스(+)에 촉구했다. 로이터는 이같은 OPEC 입장을 담은 서한을 입수해 보도했다. 이에 따라 이번 COP28에서 화석연료의 대응에 관한 최종 합의문서의 문구가 최대 쟁점으로 떠올랐다. OPEC은 회원국과의 공식적인 대응에 대해 언급을 회피했지만 OPEC+ 회원국들에 조언을 계속하고 있다고 OPEC관계자들은 전했다. OPEC은 서한에서 지난 5일 발표된 공동선언문의 초안에 대해 "화석연료의 단계적 폐지안이 여전히 포함돼 있으며 화석연료에 대한 부당하고등 부적절한 압력이 돌이킬 수 없는 결과를 초래할 전환점이 이를 가능성이 있다"고 지적했다. 8일에는 초안도 발표됐다. 새로운 초안에는 '이용가능한 최선의 과학에 입각한 화석연료의 단계적 폐지'와 '배출삭감대책을 포함하지 않은 화석연료'의 단계적 폐지에 합의한 안 뿐만 아니라 화석연료를 전혀 언급하지 않은 안 등 여러 옵션이 포함돼 있다.
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폐막앞둔 COP28, 공동선언문 놓고 산유국 반발 직면
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LG전자, ESG 경영 선도기업 12년 연속 인정
- LG전자가 글로벌 지속가능경영 평가지수인 다우존스 지속가능경영지수(DJSI) 월드 지수에 12년 연속 편입됐다고 10일 밝혔다. DJSI는 글로벌 금융정보회사 스탠더드앤드푸어스(S&P) 글로벌이 발표하는 기업의 경제적 성과와 ESG(환경·사회·지배구조) 분야를 포함하는 지속가능경영 평가지수다. LG전자는 DJSI 평가의 가전 및 여가용품 분야에서 가장 높은 종합점수를 받으며 ESG 경영 수준 상위 10% 기업에 선정됐다. 국내 기업 중 가전 및 여가용품 분야에서 DJSI 월드 지수에 12년 연속 편입된 기업은 LG전자가 유일하다. LG전자는 또 아시아·태평양 지역 상위 600대 기업 중 상위 20% 지수인 'DJSI 아시아퍼시픽', 한국 상위 200대 기업 중 상위 30% 지수인 'DJSI 코리아'에도 각각 14년, 15년 연속 편입됐다. LG전자는 각 ESG 항목 평가에서 온실가스 감축 및 자원순환, 인권 경영, 이사회 역량지표 공개 등에서 높은 점수를 받았다. 특히, LG전자는 2022년 기준 온실가스 배출량을 전년 대비 27% 감축하는 등 탄소중립 실천에 앞장서고 있다. 또, 폐기물 재활용률을 99% 이상 달성하고, 인권경영헌장을 제정하는 등 ESG 경영을 위한 다양한 노력을 기울이고 있다. LG전자는 "이번 DJSI 월드 지수 편입을 계기로 ESG 경영을 더욱 강화하고, 지속가능경영을 선도하는 글로벌 기업으로 자리매김하겠다"고 말했다.
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LG전자, ESG 경영 선도기업 12년 연속 인정
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캐나다 스타트업, 친환경 해수 담수화 신기술 개발
- 캐나다의 한 스타트업이 친환경 방식으로 바닷물을 담수화하는 새로운 기술을 개발했다. 해수 담수화는 지구의 70%를 차지하는 바다의 물을 담수화하는 작업으로 식수, 공업용수 등의 공급을 원활히 하고자 하는 목적이다. 특히 중동 등 물이 부족한 사막 주변 국가나 물을 수입하는 국가의 경우 안정적인 수자원의 확보는 안보와도 직결된다. 한국도 기후변화로 인한 오랜 가뭄으로 해수 담수화 시설을 증설해야 한다는 의견이 나오고 있다. 해수 담수화 방법에는 여러 가지가 있지만 최근 친환경 담수화시스템이 각광 받고 있다. 미국 매체 '굿뉴스네트워크(GoodNewsNetwork)'는 바다의 에너지만 사용해 친환경적인 방식으로 바닷물을 식수로 바꾸는 캐나다의 한 스타트업에 대해 보도했다. 이 매체에 따르면, 3억 명의 사람들이 전 세계 2만1000개의 담수화 플랜트를 통해 바닷물에 의존하고 있다. 이 시설은 거의 모두 화석 연료를 사용하여 열 담수화 또는 역삼투압이라는 에너지 집약적인 프로세스를 완성한다. 이 두 가지 방법은 바닷물을 대규모로 깨끗한 물로 바꿀 수 있는 방법이다. 스타트업 오네카(Oneka)는 독특한 접근 방식을 사용해 해수 담수화를 진행한다. 이 회사는 부표와 유사한 장치를 해저에 고정시키고, 91.4cm(3피트) 높이의 파도의 힘(파력)을 이용하여 역삼투압을 구동하는 기계적 에너지로 변환한다. 이를 통해 오네카는 하루에 최대 4만9210리터(약 1만 3000갤런)의 식수를 생산할 수 있는 시장에서 가장 큰 모듈식 장치를 운영한다. BBC가 수집한 데이터에 따르면, 만약 기후변화에 대한 최악의 예측이 현실화된다면, 점점 더 많은 국가들이 일 년 중 적어도 일부 기간 동안 담수화에 의존하게 될 것으로 보인다. 이에 따라 담수화 산업은 9%의 성장률을 보일 것으로 예상되며, 2030년까지 이 산업의 연간 가치는 약 290억 달러(한화 약 37조 8740억원)에 이를 것으로 전망된다. 오네카의 해상 기반 담수화 기술은 육상 담수화 플랜트와 비교해 여러 가지 이점을 제공한다. 첫째, 이 기술은 육지의 공간을 차지하지 않기 때문에, 특히 공간이 제한적인 섬나라에서 유용하다. 둘째, 이 모듈은 온실가스를 배출하지 않는 친환경적인 방식이다. 셋째, 기존 담수화 방법의 일반적인 문제점과 관련하여 오네카의 접근법은 다르다. 기존의 담수화 과정, 즉 열 공정이나 역삼투압 방식은 염도가 높은 폐수를 생성한다. 이 폐수가 바다에 방출되면 해양 생태계에, 육지에 방출되면 식물과 지하수에 영향을 미칠 수 있다. 오네카의 기술은 이러한 문제를 해결하기 위해 하루에 사용되는 바닷물의 약 75%를 식염수와 혼합하여, 기존 방식보다 소금 함량이 25% 더 높은 상태로 바다로 다시 방출한다. 이러한 방식은 해양 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 또한, 오네카의 모듈식 담수화기는 서로 체인으로 연결되어 공간을 효율적으로 활용하며, 육지로 깨끗한 물을 전달하는 배관 시스템을 간편하게 설치할 수 있다. 오네카의 해수담수기는 소형, 중형, 대형 등 세 가지 크기로 제공되며, 가장 큰 모델은 길이 8m(미터), 폭 5미터로, 하루에 최대 4만9000리터의 식수를 생산할 수 있다. 오네카는 자사의 기계를 완전한 환경친화적 패키지로 구현하고 있다. 이 회사는 담수화 장치의 체인, 정박지, 부표가 모두 해양 생물과 친화적인 재료로 제작되었으며, 이를 통해 다양한 해양 생물이 이들 구조물에 빠르게 적응하고 거주하게 된다는 사실을 발견했다고 밝혔다. 오네카는 또한 6미터(약 30피트) 높이의 파도가 있는 혹독한 날씨 조건에서 부표 담수화 장치를 테스트했으며, 이 장치가 이같은 극한 환경에서도 효과적으로 작동한다는 것을 확인했다. 오네카의 초기 모듈은 이미 세계에서 가장 건조한 지역 중 하나인 칠레의 지역 사회에 판매되었으며, 이는 그들의 기술이 실제 환경에서 유용함을 입증하는 사례가 되었다. 기존의 해수 담수화 시설은 높은 운영 비용과 복잡한 유지 관리 등의 문제로 인해 해결책으로서 한계를 가지고 있다. 이에 따라, 전 세계 많은 국가들이 해수 담수화의 다양한 대안을 개발하고 있다. 그 중 하나는 '해상 이동형 해수담수화 플랜트 선박'이다. 2014년 싱가포르에서 제안된 이 개념은 선박에 담수화 설비를 탑재하여 해상에서 자유롭게 이동하면서 바닷물로부터 식수를 생산하고 육지에 공급하는 것이다. 한국의 예를 들면, 광양제철소는 매일 약 2만7000톤의 바닷물을 공업용수로 전환해 사용하고 있다. 또 남부 지역의 섬 주민들을 위해 해수 담수화 선박 '드림즈호'를 투입한 사례가 있다. 또한, 최근에는 네덜란드의 해수 담수화 기기 개발 업체인 데솔리네이터(Desolenator)가 해수 담수화 과정에서 발생하는 순수한 고품질 소금에 주목했다. 이 회사는 해수담수화 과정에서 생기는 탈염막 여과된 소금을 바다에 방출하는 대신 수집하여 공업용 소금으로 판매하는 순환경제적 대안을 제안했다. 이러한 접근 방식은 해수담수화 과정의 부산물을 가치 있는 자원으로 전환함으로써 환경적으로도 지속가능한 방향을 제시한다.
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캐나다 스타트업, 친환경 해수 담수화 신기술 개발
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한화오션, 그리스 나프토마와 암모니아 운반선 4척 수주…5억 달러 규모
- 한화오션(Hanwha Ocean)은 그리스 해운 회사 나프토마 쉬핑 앤 트레이딩 주식회사(Naftomar, 나프토)와 약 5억 달러(약 6562억원) 규모의 초대형 암모니아 운반선(VLAC) 4척을 건조하는 계약을 체결했다고 밝혔다. 23일(현지시간) 선박 전문매체 마린링크에 따르면 친환경선박인 각 VLAC는 약 9만3000㎥(cbm)의 암모니아를 운송할 수 있다. 이는 세계에서 가장 큰 용량을 자랑하는 운반선으로, 한화오션의 거제 조선소에서 건조될 예정이다. 이 선박들은 2026년부터 2027년 상반기까지 선주에게 인도된다. 특히 한화오션은 해당 선박인 VLAC 추진축에 모터를 연결해 발전시 연료를 절감할 수 있는 축발전기 모터 시스템과 자체 개발한 스마트십 플랫폼인 'HS4'등 최신 기술을 탑재한다. 또한, 암모니아 이중 연료(DF) 엔진이 장착되어 있어, 향후 선주가 선박을 암모니아 추진으로 전환할 수 있는 옵션을 제공한다. 암모니아는 연소할 때 이산화탄소가 전혀 배출되지 않는 친환경연료다. 또한 간단한 공정을 통해 수소로 변환될 수 있어 가장 경제적인 수소 운반 수단으로 활용 가능하다. 한화오션은 온실가스 배출 현재 규제와 향후 예상되는 규제를 충족하기 위해, 이 새로운 선박들은 나프토마 사의 엄격한 사양 요구 사항에 따라 친환경적인 디자인과 향상된 효율성을 갖추고 건설될 예정이라고 설명했다. 한화오션 측 관계자는 "암모니아는 연소 시 이산화탄소를 배출하지 않아 해운 산업 탈탄소화를 위한 유망한 후보로 간주되고 있다"며 "지난해 한화 오션은 9월 프랑스의 분류 협회인 뷰로 베리타스(BV)와 10월 영국의 로이드 등기소(LR)로부터 8만6000㎥ 급 암모니아 운반선에 대한 기본 승인(AiP)을 받았다"고 말했다. 한화오션은 액화석유가스(LPG) 및 암모니아 운반 전문 선사인 나프토마와의 수주 계약을 계기로 친환경 연료 운반선 건조 업계에서 입지를 강화할 방침이다.
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한화오션, 그리스 나프토마와 암모니아 운반선 4척 수주…5억 달러 규모
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[퓨처 Eyes(12)]액체 금속, 화학공학 공정 혁신 '녹색화' 기대
- 호주 시드니 대학교에서 저온에서 촉매 역할을 하는 액체 금속을 개발했다. 액체 금속은 말 그대로 액체 상태인 금속을 의미한다. 이러한 금속들은 특정 온도에서 액체 상태로 존재하며, 그 특성 때문에 로봇공학이나 인공 장기, 핵융합 등 여러 분야에서 다양한 용도로 활용된다. 과학 전문매체 사이키(phys.org)에 따르면 호주 시드니 대학교 화학·생명분자 공학부의 쿠로쉬 칼란타르-자데 교수와 시드니 대학교와 뉴사우스웨일스 대학교에서 활동하는 준마 탕 박사가 이끄는 연구팀은 에너지 대량 소비가 특징인 20세기 초반의 화학 공정을 대체할 새로운 기술인 액체 금속을 테스트했다고 발표했다. '네이처 나노테크놀로지'에 발표된 액체 금속에 대한 최신 연구는 화학 산업의 전환점을 제시하고 있다. 연구팀은 녹는점이 낮은 30도의 액체 갈륨에 녹는점이 높은 주석과 니켈을 용해해 액체 금속을 얻었다. 액체 금속은 높은 전도성, 낮은 점도, 그리고 가변적인 형태를 가지고 있다. 즉, 액체 금속은 고체 금속에 비해 이동성이 높고, 형태를 자유롭게 변형할 수 있다. 대표적인 액체 금속인 수은은 상온에서 액체 상태를 유지한다. 연구팀은 에너지를 대량 소비하는 전통적인 고체 촉매 대신 액체 금속을 사용하는 새로운 방법을 도입했다. 현재 화학 공정으로 금속을 생산하는 것은 전체 온실가스 배출의 약 10~15%를 차지하고 있다. 전 세계 에너지의 10% 이상을 화학 공정에서 사용하는 현재 상황에서 이번 액체 금속 기술 개발은 중요한 의미를 갖는다. 액체 금속을 사용하는 방법은 기존 고체 촉매 기반 공정에 비해 에너지 소비를 크게 줄일 수 있다. 이는 환경에 미치는 부정적인 영향을 감소시키는 동시에 산업 효율성을 향상시킬 수 있다. 이 연구는 화학 산업의 지속 가능한 미래를 위한 중요한 단계로 여겨지며, 화학 공정의 혁신과 환경 보호라는 두 가지 주요 과제를 동시에 해결할 수 있는 가능성을 제시했다. 액체 금속의 특성 액체 금속은 독특한 물리적 성질과 화학적 안정성 덕분에 전자기기와 고체 배터리의 전극 소재, 냉각 시스템, 의료기기, 로봇공학 등 다양한 분야에서 적용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 액체 금속은 뛰어난 전기 전도성을 가지고 있어, 유연한 전자기기, 인쇄 회로, 연결기기, 센서, 안테나 설계 등에 사용된다. 또한, 액체 금속의 낮은 점도와 높은 표면 장력은 미세 전자기기의 제조에 이상적이다. 아울러 액체 금속은 높은 열 전도성과 낮은 점도를 가지고 있어, 고성능 컴퓨터, 레이저 시스템, 핵 융합 반응기 등에서 발생하는 열을 효과적으로 관리하고 분산시키는 데 사용된다. 액체 금속은 핵 융합 반응기에서 냉각재로 사용되며, 핵 연료 재처리와 폐기물 관리에도 적용될 수 있다. 더 나아가 액체 금속의 생체 적합성과 유연성으로 인해, 의료 장치, 인공 장기, 생체 센서, 약물 전달 시스템 등의 개발에 활용된다. 액체 금속은 유연한 로봇, 착용 가능한 로봇 기술, 소프트 로봇공학에서 구조 및 센서 재료로서의 가능성을 가지고 있다. 액체 금속의 특성은 에너지 저장 시스템, 특히 고온 배터리와 연료 전지에서의 응용에 유리하다. 이러한 다양한 응용 분야는 액체 금속의 유연성과 기능성을 강조하며 미래 기술 발전에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 화학 공정 혁신으로 '녹색화' 기대 연구자들은 액체 금속이 기존 화학 산업의 '녹색화'를 앞당겨 화학 공정 혁신을 가져올 것으로 전망했다. 액체 금속 공정은 에너지 집약적인 고체 공정과 달리, 녹는점이 낮은 주석과 니켈을 용해하여 액체 금속의 표면으로 이동시키고 입력 분자인 카놀라유와 반응시킨다. 이 과정을 통해 작은 유기 사슬을 형성하며, 이 중에는 많은 산업에서 중요한 고에너지 연료인 프로필렌도 포함된다. 칼란타르-자데 교수는 "우리의 방법은 화학 산업이 에너지 소비를 줄이고 화학 반응을 녹색화하는 데 전례 없는 잠재력을제공한다"며 "2050년까지 화학 부문의 탄소 배출이 20% 이상을 차지할 것으로 예상되는 가운데, 패러다임 전환이 필수적이다"라고 말했다. 사진=시드니 대학교 연구팀은 녹는점이 높은 니켈과 주석을, 녹는점이 30도인 액체 갈륨 기반의 액체 금속에 용해시켜 액체 금속이라는 새로운 공정을 개발했다. 탕 박사는 "액체 갈륨에 니켈을 용해함으로써, 우리는 매우 낮은 온도에서 '슈퍼' 촉매로 작용하는 액체 니켈을 활용할 수 있게 되었다"고 설명했다. 저온에서 '슈퍼' 촉매 역할 시드니 대학교 화학 및 생명분자 공학부의 아리푸르 라힘 박사와 준마 탕 박사 팀은 액체 금속을 만든 공식을 낮은 온도 공정을 사용하여 다른 금속을 혼합함으로써 다양한 화학 반응에도 적용할 수 있다고 밝혔다. 탕 박사는 "낮은 온도에서 촉매 작용이 이루어지므로 이론적으로 주방 가스레인지에서도 가능하지만, 집에서는 시도하지 않는 것이 좋다"고 권했다. 한편 액체 금속은 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 우선 냉각제다. 액체 금속은 열을 잘 전달하기 때문에, 반도체 제조 공정이나 레이저 제조 공정에서 냉각제로 활용된다. 또 액체 금속은 열을 잘 전달하기 때문에, 전자 제품이나 자동차의 냉각 시스템에서 열전도체로 활용된다. 전기를 잘 전달하기 때문에, 전기 회로나 센서의 전기 전도체로도 사용될 수 있다. 아직 연구 초기 단계에 있지만, 이러한 다양한 용도로 인해 액체 금속은 높은 잠재력을 지닌 신소재로 평가 받고 있다.
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[퓨처 Eyes(12)]액체 금속, 화학공학 공정 혁신 '녹색화' 기대
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尹 대통령, 영국 국빈방문…원전 등 '탄소 중립 파트너' 기대
- 윤석열 대통령이 한·영 수교 140주년을 맞아 찰스 3세 국왕 초청으로 20∼23일 영국을 국빈 방문한다. 윤 대통령의 이번 방문 기간 동안 양국 간 '탄소 중립 협력'이 강조될 것으로 예상된다. 한국과 영국 간의 상업 교류는 작년 기준으로 63억 달러에 불과하지만, 탄소 중립을 추구하는 새로운 협력 기회가 열릴 것으로 기대된다. 특히 영국 정부가 중점적으로 추진하는 해상풍력 프로젝트, 신규 원전 건설, 소형모듈원자로(SMR) 개발 프로젝트 등에서 협력 가능성이 높게 평가된다. 또한, 바이오와 반도체 등 첨단 기술 분야에서도 양국 간의 시너지 효과를 기대할 수 있을 것으로 전망된다. 20일 한국무역협회에 따르면, 지난해 기준으로 영국과의 교역 규모는 크지 않았으며 수출액은 63억 달러로 20위, 수입액은 85억 달러로 27위에 해당한다. 우리나라의 영국 수출 품목 중 주요한 항목으로는 전기차(15.9%), 기타 자동차(12.7%), 무선전화기(7.9%) 등이 상위에 있었다. 반면, 주요 수입 품목은 원유(17.2%), 승용차(8.6%), 의약품(6.9%) 순으로 나타났다. 윤 대통령의 국빈 방문을 계기로 한국과 영국 간의 교역이 '탄소 중립 파트너'로 한 단계 높아질 가능성이 큰 것으로 기대된다. 또한, 영국은 탄소중립 정책을 적극적으로 추진하고 있어, 이와 관련한 협력 가능성이 높게 평가되고 있다. 영국은 2019년 세계 최초로 '2050년 온실가스 배출량 제로(0)', 일명 넷제로를 법적 목표로 도입한 국가다. 또한, 2021년 제26차 기후변화협약 당사국 총회(COP26)에서 의장국을 맡아 전 세계에 탄소중립 노력을 촉구하며 탄소중립 시대를 주도하고자 하고 있다. 영국은 환경 및 탄소 중립에 대한 앞장서는 역할을 하며 ESG(환경, 사회, 지배구조) 수준 역시 비교적 높다. 2020년 11월에 시작된 '녹색산업혁명을 위한 10대 중점계획'을 출발로, 2020년 12월에 '에너지백서 2020(Energy White Paper)'를 발표하고, 2022년 4월에 '에너지안보 전략(Energy Security Strategy)'을 공개하며, 2023년 4월에 '에너지안보 계획(Powering up Britain: Energy Security Plan)'을 발표하는 등 많은 중장기 계획을 제시하고 있다. 또한, 세계 주요 증권거래소에서 상장된 기업들의 ESG 리스크를 분석한 결과, 영국과 프랑스가 ESG 리스크가 가장 낮다는 평가를 받았다. 특히 영국의 FTSE 100 기업 중 54%가 ESG 위원회를 보유하고 있는 등 ESG 경영에 앞선 노력을 기울이고 있다. 더불어, 영국 재무부는 ESG 경영을 더욱 투명하게 촉진하기 위해 2021년에 '녹색금융: 지속가능한 투자 로드맵(Greening Finance: A Roadmap to Sustainable Investing)'을 발표했다. 이 로드맵은 금융 제공기관들로 하여금 금융 활동이 환경에 미치는 영향, 제품의 지속가능성 수준, 투자 전략 이행 여부 등을 의무적으로 공개하도록 규정하고 있다. 기업들은 이 로드맵에서 제시한 환경 보전 항목 중 하나 이상에 실질적인 기여를 증명해야 한다. 이 외에도 영국 정부는 플라스틱 포장세(Plastic packaging Tax), 플라스틱 빨대 공급 금지, 2030년 내연기관차 판매 금지 조치 등 환경에 해를 가하는 기업의 경제활동을 법적으로 금하고 있다. 이처럼 영국에서는 탄소중립이 에너지 안보와 성장 전략의 중요한 요소 중 하나로 고려되고 있다. 대한무역투자진흥공사(코트라)에 따르면, 영국 정부는 지난 3월에 발표한 '에너지 안보 및 넷제로 성장 계획'에서 신규 원전·SMR 기술 선발·차세대 원자로(AMR) 실증(원자력) 및 해상풍력·태양광(신재생에너지) 그리고 탄소포집 및 활용(CCUS), 저탄소 수소 생산·수소 수송 및 저장(수소에너지)을 핵심 전략으로 제시했다. 이러한 전략은 한국에게도 기술 개발 분야에서 큰 기회를 제공하는 분야와 관련이 있다. 원전 분야 협력 기대 특히 한국과 영국 간의 원전 분야에서의 협력은 세계적인 경쟁력을 지닌 분야로 주목할 만하다. 코트라의 '탄소중립을 위한 영국 원전산업 정책 동향' 보고서에 따르면, 영국 정부는 2050년까지 총 24기가와트(GW) 용량의 원자력 발전을 목표로 하고 있지만, 현재 가동 중인 원전 발전량은 7GW 수준으로 적극적인 투자가 필요한 상황이다. 양국 정부는 원전산업 협력 논의를 오랫동안 진행해 왔으며, 지난 4월에는 원자력 발전과 청정에너지 분야에서의 협력 확대를 위한 공동선언문을 발표했다. 이 선언문에는 영국 신규 원전 건설 참여 가능성을 모색하는 내용이 포함되어 있다. 또한, 지난 3월에는 영국원자력청(GBN) 출범을 계기로 한국전력이 영국 신규 원전 건설에 참여하는 방안을 논의하기로 합의한 일도 있었다. 한국전력은 2016∼2017년에 영국 무어사이드 원전 사업에 참여를 검토했지만, 경제성 문제로 추진을 중단한 적이 있다. 코트라는 "단기적으로는 한국 정부가 영국 대형 원전 건설 프로젝트에 참여하고, 한국의 원전 기자재 기업이 영국 시장에 원전 기자재를 수출하는 것을 모색하는 것이 중요하다"고 말했다. 그리고 앞으로는 영국 원전 운영사(EDF) 등과의 기업 네트워크를 구축하거나 에이전트 기업을 활용해 원전 기자재 기업의 독자적인 수출이 가능할 것으로 보인다.
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尹 대통령, 영국 국빈방문…원전 등 '탄소 중립 파트너' 기대
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