[21세기 과학 대탐험](12)그린테크놀러지
2030년 4월 ‘깨끗한 지구를 지키는 모임’의 뉴스레터에 이런 소식이 실렸다.울산과 여천의 화학공단이 전국에서 가장 살기 좋고 쾌적한 환경을 지닌공단주거복합단지로 각광받고 있다는 것이다.주거지와 함께 있는 공단 덕분에 이 지역 주민들은 전기료와 난방비 그리고 상·하수도요금을 거의 내지않고 있을 뿐 아니라 곳곳에 맑은 호수와 공원이 조성돼 쾌적한 전원도시 생활을 즐길 수 있다고 한다.그래서 이 지역의 부동산 가격이 이미 서울지역의2배가 넘는다. 공해문제의 대표적인 사례로 얘기됐던 곳이 이렇게 바뀐 것은30여 년 전부터 꾸준히 추진돼 온 무방류(無放流)기술 덕분이다. 무방류 기술은 지구와 공생(共生)하기 위해 세계 각국에서 도입하고 있는 첨단 그린테크놀로지(Green Technology)다.
무방류 기술을 도입한 결과 검은 연기가 배출되던 공장의 굴뚝에서는 배기가스가 사라진 지 이미 오래다.공해물질에 찌들어 검은 빛을 띠었던 하늘은건드리면 금방이라도 파란 잉크가 쏟아질 것처럼 맑고 깨끗하다.푸른 하늘에는 새들이 평화롭게 날고 있다.배기가스는 완전 정화되고,배출되는 폐열과수증기까지도 다시 회수하여 생산설비에 필요한 에너지와 공업용수로 사용하고 있다.남는 폐열은 인근 주거지역의 난방용으로 공급된다.검은 폐수가 쏟아져 나오던 배출구에서도 이미 폐수를 볼 수가 없게 됐다.쓰레기가 버려지고 독한 폐수와 하수가 유입돼 심한 악취를 풍기고 죽은 물고기가 둥둥 떠다니던 공단 옆의 하천에는 수많은 물고기가 살고 있다.한여름에는 어린 아이들이 이곳에서 수영을 즐긴다.
산에 사용되고 버려지던 공장폐수는 완전히 정화되어 생산에 필요한 공업용수로 재사용되기 때문에 하천으로 전혀 방류되지 않기 때문이다.폐수처리과정에서 나오는 슬러지는 인근의 공장으로 자동 이송돼 보도용 블럭과 도로포장용 재료로 다시 쓰여지고 있다.
공장과 담을 사이에 둔 아파트에서는 이미 하수에서 열을 회수하여 냉방과난방을 하고 있다.수도꼭지를 틀면 하수처리장 옆에 있는 하수상수화 공장에서 처리된 상수가 공급된다.하수상수화 공장은 인근의 하수처리장에서 1차처리된 하수처리수를 공급받아 ‘첨단 분리막공정’을 이용,완벽하게 처리하여 상수로 공급한다.첨단분리막공정이란 분자크기의 물질도 걸러낼 수 있는분리막을 이용해 물에 함유된 오염물질을 완벽하게 걸러서 청정한 물을 얻는최첨단 수(水)처리공법이다.
음식물 쓰레기는 압축공기를 이용하는 자동 이송시스템을 통해 처리공장으로 운반된 뒤 식초와 영양보조 식품으로 탈바꿈한다.일반 쓰레기도 자동 이송시스템을 통해 운반되면 상태별로 자동 분리돼 상품의 원료와 에너지원으로 재사용된다.가전제품도 제조회사가 회수해 재생산에 사용하기 때문에 인근의 쓰레기 매립장은 반입되는 쓰레기가 없어 폐쇄된 지 이미 10여 년이 지났다.요즘에는 공원화 공사가 한창 진행 중이다.
이처럼 꿈같은 상황이 30년 후엔 실현될 것으로 기대되고 있다.
학기술과 산업생산의 비약적 발전은 인구증가와 자연환경의 파괴를 초래했으며 시간이 지남에 따라 문제가 해소되기는 커녕 더욱 심각해지고 있다. 지구는 온난화,오존층 파괴,생물종 다양성의 파괴 등으로 몸살을 앓고 있다.다이옥신,환경호르몬,전자파 등과 같이 과거에는 예견하지 못했던 건강 위험요인들까지 등장하고 있다.자연을 도외시하고 눈앞에 보이는 이익과 편리만을추구해 온 탓이다.현재와 미래의 인류가 건전한 환경의 혜택을 유지해가기위해서는 대량생산 및 대량소비에 길들여진 사회경제 시스템을 환경친화적인시스템으로 전환해야 한다.지구생태계를 유지·회복하고 자연과 인간이 공생할 수 있는 기술이 요구되고 있는 것이다.
구환경과 공존하고 지속 가능한 발전을 위해서는 ‘완전순환식 환경시스템’의 구축이 필요하다.무방류 기술은 이 시스템을 구축하는 기반으로 산업과도시에서 배출되는 폐기물과 에너지를 효율적으로 재이용함으로써 자원의 낭비없이 생산활동과 생활을 지속적으로 영위할 수 있게 하는 기술이다.
지금까지의 환경기술은 산업과 도시에서 배출되는 폐수 또는 폐기물과 같은오염물질을 개별적으로 처리, 고도의 기술을 사용하더라도 소비되는 자원의양을 줄이고 배출되는 오염물질을 줄이는 데는 한계가 있었다.그러나 무방류기술은 청정공정, 즉 환경에 미치는 부하가 적은 에너지와 자원을 사용하는공정으로 상품을 생산하고 이렇게 생산된 상품을 소비하는 과정에서 배출되는 폐수와 폐기물,폐열 등을 도시와 산업체에서 자원 또는 생산에너지로 효과적으로 회수해 재사용한다.산업현장과 도시 사이에 이러한 순환고리가 유기적으로 움직일 수 있도록 형성함으로써 오염물의 형태로 자연에 배출되지않도록 하는 기술이다.
무방류를 실현하기 위해서는 친환경적인 원료의 사용과 연료전지,태양전지,지열,풍력,조력 등 청정에너지기술이 선결과제다.산업체로부터 나오는 폐열,쓰레기나 슬러지의 소각으로부터 발생되는 소각에너지를 재활용하는 기술도필요하다.이밖에도 가전제품 재활용,하·폐수의 처리,에너지와 자원의 절약기술,자원의 재생이용,폐기물의 감량화,오염제거기술 등 다양한 기술을 최적화하고 조합시킬 필요가 있다.또한 산업간 그리고 도시와 산업간의 재활용시스템 정비는 물론 생산공정과 도시의 물질 순환을 폐쇄화하는 새로운 구조의 도입이 요구된다.
그러나 이런 기술개발보다 새로운 시스템의 패러다임 변화를 지역과 기업그리고 전 인류가 공유하는 것이 더 중요하다.과거 인간의 복지증대가 환경문제를 불러왔다면,미래에는 인간이 환경의 보존을 위하여 어떠한 일을 할수 있을 것인가를 목표로 하는 사고의 전환이 필요하다.
지속 가능한 인간문명을 유지하기 위해서는 창조적이면서도 자연과의 공생이 가능한 새로운 문명 패러다임과 그것을 뒷받침하는 과학기술이 필요하다.
지구 자연과의 공생,지속 가능한 발전을 위해 노력한다면 2030년 쯤에는 ‘환경오염’,‘폐수’,‘쓰레기’,‘공해’ 라는 말들은 ‘자원’,‘에너지’,‘상품’ 등의 의미로 사용될 것이다.
◆ 안규홍/ 필자 약력.
▲48세 ▲서울대 공과대학 토목공학과 ▲미국 코넬대 환경공학과 석·박사▲한국과학기술원 환경공학연구실장 ▲▲마노아대학(미 하와이) 객원교수 ▲한·러 과학기술협력센터 기술협력실장 ▲고려대 객원 정교수 ▲한국과학기술연구원 환경·공정 연구부장(khahn@kist.re.kr).
*'바이오 매스' 이용기술 각광.
하나뿐인 지구의 환경문제에 대한 관심이 높아 지면서환경보전을 최우선으로 하는 그린테크놀로지에 관심이 모아지고 있다.
가장 대표적인 것이 식물이나 미생물 등 생물자원을 이용해 에너지나 유용물질을 만들어내는 ‘바이오매스’ 이용기술이다.바이오매스(Biomass)란 일정한 공간 내에 존재하는 동식물의 전량을 일컫는다.지금까지 무용지물로 여겨져 온 식물이나 미생물의 생산력을 활용해 에너지를 생산하거나,의약품을만드는 연구가 활발하다.
미국에서는 여유 곡물로부터 에탄올을 만들어 가솔린에 혼합해 사용하기 시작했다.브라질에서는 ‘국가 알콜계획’에 따라 사탕수수로부터 만든 에탄올을 연료로 하는 자동차 생산을 늘리고 있다.
일본에서는 최근 목탄,농업 폐기물(왕겨),축산폐기물(가축분뇨),종이를 이용한 가연 쓰레기가 개발됐다.일본공업기술원 자원환경기술종합연구소는 수초인 호티아오이를 고온고압 환경하에서 액화시켜 중유상태의 기름을 제조하는데 성공했다.이 기술은 호수의 부영양화를 방지하면서 에너지를 생산할 수있어 실용화 연구가 한창이다.
바이오매스 이용기술이 에너지 자원으로 주목받는 이유는 지구온난화의 가장 큰 원인인 이산화탄소를 배출하지 않기 때문이다.목재나 식물 등을 미생물을 이용해 메탄,에탄올로 변환시키는 방식으로 에너지를 얻으면 지구의 생태계를 순환하는 탄소량에 변화가 없어 지구온난화 진행을 억제할 수 있다.
또 식물은 석유나 석탄 등 화석에너지와 달리 매년 번식하기 때문에 고갈되지 않는다.항상 ‘재생산’할 수 있는 에너지원인 셈이다.
생물을 이용해 유용한 물질을 만드는 연구도 활발하다.도쿄대 첨단과학기술연구센터는 해조에서 항산화물질을 추출하는데 성공했다.
한국과학기술원(KAIST) 화학공학과 이상엽(李相燁)교수는 지난 해 미생물을이용해 광학활성 정밀화학물질인 하이드록시카르복실산(생분해성 플라스틱)을 생산하는 기술을 세계 최초로 개발,국제학계의 주목을 끌었다.항생제와의약품,향료 등 고부가가치 제품의 원료인 광학활성물질을 환경친화적인 방법으로 값싸게 생산할 수 있는 기술로 평가된다.
지금까지 화학적인 방법으로는 생산이 어려웠던 광학활성물질을 미생물의고분자자가분해에 의해 생산하는 이 기술은 미국 일본 중국 등 각국에 특허출원 중이며 LG화학과 공동으로 상용화가 추진 중이다.이교수는 “아무리 공정을 개발해도 바이오매스를 이용해 생산된 화학물질이 기존 플라스틱보다싸지는 않지만 환경의 중요성이 계속 부각되면서 재생가능한 바이오매스에대한 연구와 실용화가 매우 활발하다”고 말했다.
함혜리기자 lotus@
