지난 3월 황사와 함께 불어닥친 미세먼지가 연일 고농도를 기록하면서 우리 사회가 미세먼지 이슈로 뜨거웠다. 시민들은 ‘미세먼지 대책을 촉구합니다’라는 온라인 카페를 만들어 정부에 대책을 요구했고 정부는 경유차 저공해화, 전기차 보급, 에너지 상대 가격 조정, 노후 석탄발전소 폐지 등 미세먼지 특별대책을 발표했다. 특별대책이 발표된 이후 주무 장관으로서 현장의 변화를 체험하기 위해 최근 세종청사에서 전기차를 타고 대전의 중부권 대기오염 집중측정소를 시작으로 홍성 전기차 충전시설, 충남 보령의 화력발전소를 차례로 둘러봤다. 첫 방문지인 대전 중부권 대기오염 집중측정소는 백령도·제주 등과 더불어 전국에 6개인 국가 직영 집중측정소 가운데 하나다. 연구원이 상주하며 미세먼지의 실시간 성분을 분석해 지역 대기질 특성 파악과 고농도 오염원에 대한 원인 규명 업무를 맡고 있다. 미세먼지에 포함된 1·2차 생성물, 특히 유해 중금속 등을 과학적으로 분석해 지방자치단체 측정망 관리와 국가의 대기정책 지원에 기여할 수 있도록 발전시켜야 한다. 서해안고속도로 하행선 홍성휴게소에는 전기차 충전소가 설치돼 있다. 세종에서 대전을 경유해 홍성휴게소까지 가다 보니 출발할 때 190㎞였던 전기차 주행 가능 거리가 30㎞가 채 안 남아 자꾸 계기판을 확인하게 됐다. 직접 충전해 보니 급속충전기이지만 30분 정도가 걸렸고, 충전시 회원카드와 신용카드를 함께 입력해야 하는 불편을 느꼈다. 신용카드만으로 결제한다면 더 편리하겠다는 생각이 들어 올 11월로 예정된 결제 시스템 개선을 앞당기도록 주문했다. 전기차와 충전시설은 ‘닭과 달걀’의 관계다. 충전시설 이용이 당장은 저조하더라도 전기차 보급을 앞당기려면 더 적극적인 충전시설 설치가 필요하다. 미세먼지 특별대책에서는 2020년까지 전기차 25만대를 보급할 계획인데, 이를 위해 현재 1472곳인 전기차 충전소를 주유소의 25% 수준인 3100개까지 확대해 전국을 전기차로 운행하는 데 불편함이 없도록 설계했다. 마지막 방문지는 우리나라 발전 용량의 5.3%를 분담하는 충남 보령 화력발전소였다. 전력 생산에서 발생하는 미세먼지와 온실가스는 국민 건강과 지구촌 기후변화 대응을 위해 해결해야 할 난제다. 보령화력은 30년 이상 된 발전기 2기의 폐지와 함께 20년 이상 된 4기의 대대적인 성능 개선 공사 등을 계획하고 있다. 이산화탄소 포집·이용·저장시설(CCUS)을 둘러보면서 앞으로 대규모 상용화를 위한 기술 개발을 더욱 서둘러야겠다고 생각했다. 지난 9월 세계보건기구(WHO) 보고서에 따르면 지구촌 인구의 92%가 초미세먼지(PM2.5) 권고 기준 초과 지역에 살고, 대기오염으로 인한 조기 사망자가 연간 650만명에 이른다. 미세먼지 특별대책의 이행 상황을 주기적으로 점검하고 평가해 향후 10년 내 유럽 주요 도시의 대기질 수준으로 개선할 것이다. 깨끗하고 맑은 공기는 더이상 공짜가 아니다. 정부와 국민, 그리고 산업계 모두가 동참하고 자신의 몫을 부담할 때 미세먼지 걱정 없는 건강하고 푸른 하늘을 만들어 낼 수 있을 것이다.

화력발전소에서 배출되는 이산화탄소를 기존 구조체에 비해 60%나 더 효율적으로 흡착해내는 새로운 구조체를 국내 연구자가 포함된 국제 공동연구진이 찾아냈다. 부산대는 화공생명공학부 정용철 교수를 주축으로 한 국제 공동연구진이 온난화 주범인 이산화탄소를 연소 전(前) 공정에서 효율적으로 포집할 수 있는 나노다공성 유기금속 구조체를 발견했다고 18일 밝혔다. 석탄화력 발전소는 전 세계 이산화탄소 배출량 중 40% 이상을 차지하고 있어 세계 각국은 석탄발전소의 이산화탄소를 줄이는 데 노력을 집중하고 있다. 연구진은 학계에 보고된 6000여개가 넘는 유기금속구조체 가운데 그동안 이산화탄소 포집에 가장 효율적인 것으로 알려진 ‘Mg-MOF-74’구조체 보다도 효율이 높은 ‘NOTT-101/OEt’ 구조체를 발견했다고 밝혔다. 연구진은 ‘대규모 분자전산모사’라는 컴퓨터 방법론을 이용해 수많은 유기금속구조체의 성능을 컴퓨터상에서 예측해 ‘NOTT-101/OEt’를 발견했다. 이 구조체는 기존 ‘Mg-MOF-74’ 구조체 보다도 60% 이상 높은 이산화탄소 흡착량을 보였다고 연구진은 밝혔다. 연구진은 또 컴퓨터를 통해 구조체의 성능을 예측하는 데 사용한 컴퓨터 자원과 시간을 머신러닝기법의 하나인 유전알고리즘을 이용해 100분의 1로 단축했다. 이 유전알고리즘을 적용하면 또 다른 새로운 구조체를 발견하는 데도 시간을 획기적으로 줄일 수 있다. 이번 연구결과 논문은 사이언스 어드밴스(Science Advances)지 온라인판에 지난 14일 게재됐다. 정용철 교수와 디에고 고메즈 구알드론 미국 콜로라도 광산대학 화학생명공학과 교수가 제1저자로 참여했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

영하 20도 견디는 리튬이온전지 풀·목재에서 친환경 에탄올 추출 이산화탄소 포집제 등 개발 추진 영하 20도의 혹한에서도 성능이 유지되는 전기자동차용 2차전지 기술과, 화력발전소나 대형 공장에서 발생하는 이산화탄소를 포집해 바닷속 깊은 곳에 저장하는 기술 등이 기후변화 대응에 가장 혁신적인 기술로 선정됐다. 정부는 12일 기후변화의 원인인 이산화탄소를 저장하거나 자원으로 재활용하는 분야, 온실가스를 줄일 수 있는 기술분야, 기후변화에 따른 적응 분야 등 총 3개 분야에서 혁신적인 기술 10가지를 선정해 ‘기후변화대응 기술혁신 베스트 10’을 발표했다. ●715개 과제에 해마다 4833억원 투입 미래창조과학부, 산업통상자원부, 해양수산부, 국민안전처, 농촌진흥청, 산림청, 기상청 등 관계부처는 기후변화에 대응하기 위한 기술 개발을 위해 715개 과제에 연간 4833억원을 투자하고 있다. 이번에 선정된 10개 기술 중에는 배터리 기술이 3개나 포함돼 있다. 우선 산업부에서는 영하 20도의 낮은 온도에서도 성능을 그대로 유지하는 리튬이온전지 기술을 개발 중이다. 이 기술이 상용화될 경우 겨울철에도 배터리가 얼 걱정 없이 전기차를 운행할 수 있게 된다. 또 수소자동차에 쓸 수 있는 오래가고 효율 높은 연료전지 기술도 이번에 선정됐다. 이 기술들이 적용된 수소차와 전기차가 상용화돼 확산될 경우 2020년 기준으로 연간 380t의 이산화탄소 발생을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이산화탄소를 저장하거나 재활용하는 분야에서는 4개의 기술이 꼽혔다. ●저장기술 완성시 CO2 年 100만t 절감 특히 이산화탄소를 잡아 가두는 고성능 ‘포집제’ 개발과 바닷속에 이산화탄소를 가둘 수 있는 저장기술이 완성되면 연간 100만t의 이산화탄소 발생이 줄어들 것으로 정부는 예상했다. 또 국내 하천가에 자라는 억새와 같은 풀을 이용해 바이오에탄올을 만드는 기술과 초임계 상태의 물을 활용해 목재에서 바이오에탄올을 뽑아내는 기술도 선정됐다. 강우나 강풍, 대설(大雪)이 발생했을 때 어느 시설에 어떤 영향이 있는지 미리 대비할 수 있는 복합재해 대응 기술과 기상재해에 농민들이 신속하게 대비할 수 있는 조기경보서비스, 100년 뒤 기후변화를 미리 예측할 수 있는 기술 등도 10대 기술로 뽑혔다. 미래부 관계자는 “이번에 선정된 기술들은 최근 3년간 지원한 기후변화적응 기술 중 혁신성이 큰 것들로, 상용화될 경우 온실가스 감축에 크게 기여하게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국과 미국의 군과 정보당국이 북한의 제5차 핵실험으로 누출됐을 수 있는 방사성 핵종 탐지 작업에 착수했다. 정부의 한 관계자는 10일 “해군과 공군이 해상과 공중의 대기에서 방사성 핵종을 탐지하는 작업에 착수했다”고 밝혔다. 한반도 대기 중에 떠도는 방사성 핵종을 탐지하면 북한이 어떤 핵물질을 가지고 ‘핵탄두 폭발시험’을 했는지 파악할 수 있기 때문이다. 공군은 강원도에 전개된 전술통제기(KA-1) 여러 대에 방사성 포집 장비를 탑재해 대기 중의 핵종 포집에 나선 것으로 알려졌다. 해군도 핵종 포집 장비를 탑재한 동해 1함대의 호위함을 동해상으로 출동시킬 것으로 알려졌다. 공군과 해군이 포집한 대기 성분은 원자력안전기술원 등으로 옮겨져 북한의 3차 핵실험 원료가 고농축우라늄(HEU)인지 등을 분석하게 된다. 미국도 일본 오키나와 가데나(嘉手納) 기지에 있는 대기분석 특수정찰기인 WC-135(콘스턴트 피닉스)를 투입해 동해 상공에서 핵종 탐지작업을 펼치는 것으로 알려졌다. 이 정찰기는 동체 옆에 달린 엔진 형태의 대기 표본수집 장비로 방사성 물질을 탐지한다. 그간 북한의 핵실험 때마다 투입된 바 있다. 앞서 한미는 폭발위력이 강해진 3차(6∼7kt), 4차(6kt) 핵실험 때도 방사성 핵종 탐지작업에 나섰으나 성과를 거두지 못했다. 특히 3차는 고농축우라늄을 이용한 것으로 추정됐고, 4차 때는 북한이 수소탄 시험이라고 발표해 이를 검증하기 위한 탐지에 나섰으나 실패했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

정보당국 “수소폭탄 단정 어려워”… KINS “방사능 등 포집 나설 것” 북한이 9일 5차 핵실험에 성공했다고 주장하면서 핵능력 고도화로 인한 핵무기 소형화가 이미 완성 단계에 들어선 것 아니냐는 우려가 나온다. 5차까지 실험이 진행되는 동안 기술적 오류가 제거돼 사실상 탄도미사일에 장착할 수 있는 핵기술을 확보했을 것이란 분석이 제기되고 있다. 북한 핵무기연구소는 이날 조선중앙TV를 통해 “우리는 여러 가지 분열물질에 대한 생산과 그 이용기술을 확고히 틀어쥐고 소형화, 경량화, 다종화된 보다 타격력이 높은 각종 핵탄두를 마음먹은 대로 필요한 만큼 생산할 수 있게 됐다”고 강조했다. 북한은 그동안 핵실험을 지속적으로 진행하며 기술력을 끌어올렸다. 2006년 1차 핵실험 때 폭발 위력은 1kt이었고, 인공지진 규모는 3.9 정도였다. 불과 10년 만에 폭발 위력이 10kt으로 10배 성장했고, 지진 규모도 5.04로 커졌다. 원료도 플루토늄에서 고농축우라늄(HEU)으로 발전했다. 북한은 3차 때부터는 우라늄을, 4차 때는 우라늄을 원료로 하는 수소탄 실험에 나섰다. 북한이 수소탄 소형화에 성공했다면 핵탄두를 탄도미사일에 탑재할 수 있는 수준으로, 핵무기가 사실상 완성 단계에 접어들었다는 분석이 나오는 배경이다. 하지만 정보 당국과 전문가들은 “수소폭탄 단정은 어렵다”고 평가했다. 국가정보원은 이날 이병호 국정원장이 참석한 가운데 열린 국회 정보위원회 긴급현안보고에서 “수소폭탄은 아닌 것으로 나왔다”고 전했다. 김승평 조선대 원자력공학과 교수도 “이전 핵실험과 비교했을 때 위력이 크지만 수소폭탄 실험으로 단정할 수 없다”고 말했다. 이런 가운데 한국원자력안전기술원(KINS)은 이날 북한 풍계리 인근에서 발생한 규모 5.0의 지진을 분석하고 핵실험 여부를 확인하기 위한 방사성동위원소 포집에 나설 계획이다. KINS 관계자는 “지진 발생 시점과 주변 기류, 풍향 등을 분석, 핵실험에서 나온 방사성동위원소가 이동할 가능성이 있는 동해 등 적절한 지점에서 본격적인 포집 활동에 나설 것”이라고 말했다. KINS가 분석하려는 물질은 방사성 ‘제논’(Xe)이다. 제논은 핵실험 중 발생하지만 자연에서는 거의 발견되지 않아 핵실험 여부를 판단할 수 있는 물질로 꼽힌다. 과거 한·미 당국은 폭발 위력이 강해진 3차(6~7kt), 4차(6kt) 핵실험 때도 방사성 핵종 ‘Xe’ 탐지 작업에 나섰으나 성과를 거두지 못했다. 한편 북한의 풍계리 핵실험장은 앞서 2006년 10월 9일과 2009년 5월 25일, 2013년 2월 12일, 올해 1월 6일 등 네 차례의 핵실험이 진행된 곳이다. 풍계리는 암반이 화강암으로 이뤄져 핵실험 이후 발생하는 각종 방사성물질의 유출이 크지 않아 실험 장소로 좋은 입지 조건을 갖춘 곳으로 알려졌다. 문경근 기자 mk5227@seoul.co.kr 강윤혁 기자 yes@seoul.co.kr

　지구온난화 원인물질로 지목받고 있는 ‘이산화탄소’를 효과적으로 제거할 수 있는 신개념 흡착제가 개발됐다. 　카이스트 생명화학공학과 최민기 교수팀은 여러 번 재사용이 가능한 이산화탄소 흡착제 개발에 성공하고 그 결과를 기초과학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 발표했다. 이번 기술은 화력발전소에서 배출되는 이산화탄소의 흡·탈착을 상용화가 가능한 수준까지 끌어올렸다는 평가를 받고 있다. 　기존에 나온 이산화탄소 제거용 흡착제는 암모니아를 기반으로 한 ‘아민’이라는 유기화합물로 만들어진 것들이었다. 아민 흡착제의 문제는 이산화탄소를 흡착하는 능력은 좋지만 떼어내는 탈착이 어렵기 때문에 재사용이 쉽지 않다는 것이다. 또 재사용 할 경우 화학적으로 성질이 변해 오래 사용하기가 어려워 자주 교환해줘야 하는 문제가 있다. 아민 이외의 소재들로 만들어진 이산화탄소 흡착제들은 실제 상용화되기는 어려울 정도로 대량 생산이 불가능하다. 　연구팀은 기존 아민 기반 흡착제에 에폭사이드라는 화학물질을 결합시키는 비교적 간단한 화학반응으로 이런 문제를 해결했다. 대량생산이 쉽고 저렴한 실리카, 폴리에틸렌이민, 에폭사이드를 활용해 신개념 이산화탄소 흡착제를 만든 것이다. 이번에 개발한 흡착제는 재사용이 가능하며 여러 번 사용하더라도 흡탈착 능력이 떨어지지 않는 것으로 나타났다. 　연구팀은 실험실 수준에서 이산화탄소 흡착제 20㎏을 합성하는데 성공했다. 생산량을 수 톤 단위로 늘리게 되면 화력발전소 같이 대형 이산화탄소 발생장소에서 바로 사용할 수 있을 것으로 전망되고 있다. 　최 교수는 “이번 연구는 그동안 가능성만 제기돼 왔던 고체 이산화탄소 흡착제의 문제점을 해결한 것은 물론 이산화탄소 포집 공정을 상용화 단계까지 발전시켰다는데 의미가 있다”며 “그동안 흡착제 개발은 실험실 수준인 수 g 단위에 머물렀는데 이번 기술은 실험실에서도 ㎏ 단위로 생산할 수 있게 돼 실용화 가능성을 한층 높인 만큼 5년 내에 상용화할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국의 한 스카이다이버가 7천미터 상공에서 낙하산 없이 뛰어내리는 아찔한 도전에 성공했다. 지난달 30일(현지시간) AP통신 등에 따르면, 미국 출신 스카이다이버 루크 에이킨스(42)는 캘리포니아주 시미 밸리의 7,620미터 상공에서 낙하산 없이 뛰어내렸다. 그는 시속 약 192km의 속도로 2분여 만에 지상에 설치된 가로 30미터, 세로 30미터 크기의 그물에 정확하게 떨어졌다. 이날 스카이다이빙엔 낙하산을 맨 3명의 스카이다이버도 함께했다. 한 명은 중계를 위한 카메라를 달았고, 다른 한 명은 에이킨스의 궤적을 추적할 수 있도록 연기 장치를 달았다. 또 다른 한 명은 에이킨스가 3,000미터를 통과할 때 필요한 산소포집장치를 장착했다. 그의 아찔한 스카이다이빙 순간은 폭스 방송에서 생중계됐다.자칫하면 목숨까지 잃을 수 있는 에이킨스의 도전을 가슴 졸이며 지켜보던 아내는 그가 지상으로 내려오자 감격의 포옹을 나눴다. 한편 12살 때부터 스카이다이빙을 해온 루크 에이킨스는 세계적으로 유명한 전문 스카이다이버다. 지금까지 1만 8천여회의 스카이다이빙에 성공했으며 영화 ’아이언맨’ 등 다수 영화에 스턴트맨으로 출연하기도 했다. 사진=AP연합뉴스 김형우 기자 hwkim@seoul.co.kr

지난달 21~23일 부산과 울산에서 발생한 가스냄새 및 악취와 관련, 민관합동조사단이 4일 서울 세종로 정부서울청사에서 긴급 브리핑을 갖고 지진 전조현상과 무관하다는 결론을 얻었다고 밝혔다. 국민안전처 민관합동조사단에 따르면 부산에선 연료가스 부취제(附臭劑·경각심을 주기 위해 어떤 물질에 첨가해 짙은 냄새를 풍기도록 하는 기능을 가진 물질) 또는 부취제를 포함한 폐기물이 이동 중에 누출된 것으로 보인다. 해안도로 주변으로 냄새가 확산됐거나 신고내용이 ‘가스냄새’로 일관한 점, 신고 당일 도시가스 누출이나 연료가스 분출·폭발 현상 등 신고가 없었던 것을 판단의 근거로 삼았다. 반면 울산의 경우 화학공단에서 발생하는 이산화황, 황화수소, 휘발성유기화합물이 혼합돼 기상상황에 따라 악취를 확산시킨 것으로 분석됐다. 실제로 신고 당일 오염도 측정 시 이산화항 등 관련 화학물질 농도가 증가했다고 조사단은 밝혔다. 아울러 조사단은 악취의 원인물질은 저농도이며 단시간 누출돼 인체에 미치는 영향이 미미하다고 밝혔다. 김희겸 안전처 재난관리실장은 “이번 가스냄새 및 악취 발생을 계기로 환경부·산업통상자원부 등 관계부처 및 지방자치단체와 함께 가스나 악취 등의 누출사고 등에 대한 매뉴얼을 보완하겠다”며 “냄새 감지·포집 장비를 확충하는 등의 개선대책도 함께 마련해 불안감을 줄이도록 하겠다”고 말했다. 민관합동조사단은 안전처와 환경부, 산업부 등 8개 기관 담당자와 전문가 등 모두 30명으로 구성됐다. 지난달 27일부터 현장조사와 자료분석, 확산 시뮬레이션 실험 등을 통해 원인분석을 실시했다. 조사단은 신고자 37명을 대상으로 부취제 냄새를 맡게 한 관능검사를 벌인 결과, 91.9%가 당시 냄새와 비슷하다는 의견을 보여 부취제로 판단했다고 덧붙였다. 송한수 기자 onekor@seoul.co.kr

부산과 울산지역에서 잇따라 발생한 가스냄새는 성분이 다르며 지진 전조 현상과는 무관한 것으로 판명났다. 국민안전처는 4일 지난달 21일과 23일 이들 지역에서 발생한 가스냄새 및 악취와 관련 민관합동조사단의 조사결과를 발표하고 부산은 연료가스에 주입되는 부취제 또는 부취제를 포함한 화학물질(폐기물)이 이동 중에 누출된 것이라고 최종 결론지었다. 울산은 화학공단에서 발생하는 이산화황, 황화수소, 휘발성 유기화합물이 혼합된 악취가 기상상황에 따라 확산했다고 밝혔다. 또 이들 원인물질은 저농도로 단시간에 누출돼 인체에 미치는 영향이 미미하며 지진 전조 현상 등 유언비어는 사실과 다르다고 말했다. 정부는 이에 앞서 지난달 26일 원인규명을 위해 ‘민관합동조사단’을 구성했다. 합동조사단은 국민안전처, 환경부, 산업통상자원부 등 8개 기관 및 전문가 10명 등 모두 30명이 참여해 지난달 27일부터 지난 3일까지 현장조사, 자료분석 및 확산시뮬레이션 실험 등을 통해 원인분석을 했다. 합동조사단은 부산은 신고자료 및 대기확산모델링 분석 결과 오염원이 해안도로 주변으로 냄새가 확산하고 지역주민 신고내용 이 ‘가스냄새’로 일관한 점 등을 꼽았다. 신고자 관능검사 실시 결과 90% 이상 부취제 냄새와 유사하다는 의견을 내놓음에 따라 연료에 주입되는 부취제가 이동 중에 누출된 것으로 최종 판단했다. 울산은 가스냄새, 화학냄새 등 다양한 신고내용과 신고지역이 공단과 인접해 있고, 기상조건(저기압, 더운 날씨) 등의 근거로 공단지역에서 발생한 악취가 기상상황에 따라 평시보다 인접 주거지역으로 악취가 확산된 것으로 결론냈다. 국민안전처 김희겸 재난관리실장은 “이번 가스냄새 및 악취 발생을 계기로 환경부와 산업통상자원부 등 관계부처 및 지자체와 함께 가스나 악취 등의 누출사고 등에 대한 ‘매뉴얼’을 보완하고, 냄새 감지 및 포집 장비를 확충하는 등의 개선대책을 마련해 나가겠다”고 말했다. 부산 김정한 기자 jhkim@seoul.co.kr

미국의 한 스카이다이버가 7천미터 상공에서 낙하산 없이 뛰어내리는 아찔한 도전에 성공했다. 30일(현지시간) AP통신 등에 따르면, 미국 출신 스카이다이버 루크 에이킨스(42)는 이날 캘리포니아주 시미 밸리의 7,620미터 상공에서 낙하산 없이 뛰어내렸다. 그는 시속 약 192km의 속도로 2분여 만에 지상에 설치된 가로 30미터, 세로 30미터 크기의 그물에 정확하게 떨어졌다. 이날 스카이다이빙엔 낙하산을 맨 3명의 스카이다이버도 함께했다. 한 명은 중계를 위한 카메라를 달았고, 다른 한 명은 에이킨스의 궤적을 추적할 수 있도록 연기 장치를 달았다. 또 다른 한 명은 에이킨스가 3,000미터를 통과할 때 필요한 산소포집장치를 장착했다. 그의 아찔한 스카이다이빙 순간은 폭스 방송에서 생중계됐다. 자칫하면 목숨까지 잃을 수 있는 에이킨스의 도전을 가슴 졸이며 지켜보던 아내는 그가 지상으로 내려오자 감격의 포옹을 나눴다. 한편 12살 때부터 스카이다이빙을 해온 루크 에이킨스는 세계적으로 유명한 전문 스카이다이버다. 지금까지 1만 8천여회의 스카이다이빙에 성공했으며 영화 ’아이언맨’ 등 다수 영화에 스턴트맨으로 출연하기도 했다. 사진=AP연합뉴스, 영상=RT/유튜브 김형우 기자 hwkim@seoul.co.kr

자동차와 항공기, 선박 등 종류를 막론하고 21세기 인류가 만들어내고 있는 탈 것의 키워드는 ‘친환경’이다. 지상에서는 각국의 자동차 메이커들이 하이브리드 차량과 전기차를 개발하는데 열중하고 있고, 하늘에서는 더 적은 연료로 더 멀리 날며 더 적은 공해를 발생시키는 엔진과 항공기 개발이 한창이다. 바다에서도 전기모터로 배를 움직이는 하이브리드 방식의 추진체계가 각광을 받고 있다. 이처럼 새로운 동력방식 개발붐이 일어난 데에는 사람들의 환경오염에 대한 인식이 많이 달라진 것도 있지만, 화석연료 고갈에 따른 대체 에너지 확보의 필요성이 점차 대두되기 시작했고, 무엇보다 유지비, 즉 ‘기름 값’ 측면에서 새로운 동력원이 더 경제적이라는 판단이 확산되고 있기 때문이다. 이러한 트렌드는 군함이라고 해서 빗겨갈 수 없다. 최근 건조되고 있는 군함들은 고효율 가스터빈이나 디젤엔진과 더불어 전기모터를 장착, 자동차의 하이브리드 추진방식과 유사한 형태의 추진 시스템을 채택하고 있다. 그러나 하이브리드 차가 전기차로 넘어가는 과도기적인 기술인 것처럼 주요 강대국들은 기존의 추진 시스템에서 완전히 벗어난 전혀 새로운 선박 추진 시스템을 개발하고 있는데, 강대국들마다 그 ‘차세대’의 개념이 조금 다른 모양이다. 파격적인 원자력 함대! 사실은… 최근 러시아 국방부는 향후 20년간 건조되는 4000~8만톤급 크기의 모든 수상함에 원자력 추진체계를 탑재하겠다는 구상을 발표했다. 현재 러시아는 세계 최대의 수상전투함인 어드미럴 우샤코프(Admiral Ushakov)급에 원자력 추진체계를 탑재하고 있지만, 향후 비교적 소형인 4000톤급 호위함에도 원자력 추진체계를 얹겠다는 파격적인 계획을 발표한 것이다. 러시아 해군이 계획하고 있는 신형 함정들의 스케일을 보면 원자로를 탑재할만한 대형 함정이 꽤 있다. 차세대 항공모함으로 개발되고 있는 8만~10만톤급 프로젝트 23000E 폭풍(Storm)급 항공모함부터, 차세대 구축함으로 개발되고 1만 8000톤급 프로젝트 23560 리데르(Leader)급, 9000톤급 프로젝트 21956 등이 그것이다. 항공모함은 1~2척, 23560급과 21956급은 각각 12척과 12~15척이 건조될 예정이기 때문에 계획대로만 된다면 러시아는 25~29여 척에 달하는 대형 수상함들로 구성된 ‘원자력 함대’를 갖게 된다. 물론 이러한 대형 함정들이나 잠수함 등의 군함에는 원자력 추진 방식이 꽤 효율적일 수 있다. 거대한 덩치와 다수의 고출력 레이더를 탑재한 항공모함이나 대형 순양함 등 에너지 소모가 많은 대형함정들은 연료비 부담이 큰 재래식 추진기관보다는 원자로를 쓰는 것이 훨씬 더 경제적일 수 있다. 또한 적에게 들키지 않기 위해 장기간 물속에 숨어 작전하는 잠수함은 수중에서 공기 없이도 엔진을 돌릴 수 있는 동력원이 필요하기 때문에 원자로를 쓰는 편이 작전 능력이나 생존성 측면에서 우수하다. 이 때문에 50여 년 전에도 모든 함대의 전투함이 동력원으로 원자로를 쓰는 ‘원자력 함대’가 등장했다. 세계 최초의 원자력 항공모함인 엔터프라이즈(USS Enterprise)를 중심으로 원자력 순양함 롱비치(USS Long Beach)와 베인브릿지(USS Bainbridge)로 구성된 NTFO(Nuclear Task Force One)이 그것이다. 이 함대는 1964년 7월부터 동년 10월까지 보급을 받지 않고 지구를 한 바퀴 도는데 성공함으로써 원자력 함대의 장기 작전 능력을 과시하기도 했다. 하지만 이는 어디까지나 건조 비용이나 군함의 덩치가 큰 대형 함정이나 잠수함에나 해당되는 이야기다. 호위함이나 초계함과 같은 작은 함정에 원자로를 탑재한다면 해상에서 장기간 작전할 수 있는 능력은 크게 향상되겠지만, 경제성 측면에서 본다면 소형함에 원자로를 얹는 것은 결코 현명한 선택이 아니다. 척당 건조 비용이 적게는 1조 원에서 많게는 수 조원에 달하는 대형 구축함이나 순양함, 항공모함에 3000억~8000억 원 수준의 선박용 원자로를 탑재하는 것은 건조 비용을 어느 정도 상승시키는 정도의 부담만 되겠지만, 척당 건조 비용이 수천억 원 이하인 호위함에 원자로를 얹는 것은 배보다 배꼽이 더 큰 상황을 연출할 수 있다. 가령, 만재배수량이 5500톤급 수준인 충무공 이순신급 구축함의 건조 비용은 척당 4500억 원 수준이다. 여기에 국내 개발한 SMART-P 원자로를 탑재할 경우, 원자로의 가격만 4300억 원 수준이기 때문에 척당 건조 비용은 이지스 구축함 건조 비용과 맞먹는 9000억 원 수준까지 상승한다. 2척의 군함을 구입할 돈으로 단 1척밖에 구입하지 못한다는 것이다. 러시아 해군 역시 마찬가지다. 러시아 해군의 차세대 주력 수상전투함으로 20여 척이 건조될 예정인 4500톤급 어드미럴 고르시코프(Admiral Gorshikov)급의 획득 비용은 1척에 250억~300억 루블, 우리 돈으로 약 5000억 원 수준이다. 러시아가 선박용 원자로로 개발한 KLT-40 계열의 3500~4000억 원 수준에서 가격이 형성되어 있기 때문에 어드미럴 고르시코프에 원자로를 얹게 되면 배의 건조 가격은 40% 이상 뛰어 8000~9000억 원 수준까지 오르게 된다. 비용 측면에서 대단히 불합리한데도 불구하고 러시아가 40여 척 이상의 신형 수상함에 원자력 추진 방식을 도입하겠다고 밝힌 것은 말 못할 속내가 있다. 원자로 아니면 새로 건조되는 군함에 얹을 동력기관을 구할 수 없게 됐기 때문이다. 일반적으로 군함은 디젤엔진과 가스터빈 엔진을 탑재하는데, 평시에는 연비가 좋은 디젤엔진을 구동하다가 높은 속도가 필요하거나 급하게 가속이 필요할 때 가스터빈 엔진을 돌려 추가적인 동력을 얻는 방식으로 동력을 운용한다. 러시아는 선박용 대형 디젤엔진 기술과 제품은 충분했지만, 문제는 가스터빈 엔진이었다. 러시아 해군 함정에 탑재되는 가스터빈 엔진이 러시아제가 아니라 우크라이나제였기 때문이다. 과거 구소련은 독립국가연합 각 지역에 무기 생산 공장을 분산해 건설했는데, 선박용 가스터빈 엔진 공장은 우크라이나에 있었다. 가스터빈 엔진을 개발 및 생산하는 조랴-마쉬로프엑트(Zorya-Mashproekt)라는 업체는 우크라이나 정부의 통제 하에 있었고, 크림반도 분쟁 이후 우크라이나는 즉각 러시아에 대한 가스터빈 엔진 공급을 중단했다. 이 때문에 2014년부터 2015년까지 러시아의 신형 호위함 건조 사업은 중단됐다. 엔진을 구할 수 없었기 때문이다. 러시아는 가스터빈 공급 중단 사태에 맞서 가스터빈 엔진의 국산화와 국내 생산을 시도했지만, 상당한 수준의 기술력이 요구되는 대출력 가스터빈 엔진의 자체 개발 및 생산에 도전하기보다는 충분한 기술력을 확보하고 있는 원자력 추진기관 채택 함정을 늘리는 쪽으로 방향을 선회한 것으로 보인다. 이에 따라 앞으로 등장할 러시아 해군의 주요 수상함은 호위함부터 항공모함에 이르기까지 모두 원자력 추진기관을 탑재할 것으로 보인다. 문자 그대로 ‘원자력 함대’의 탄생이 머지않았다는 이야기다. 하지만 아무리 대형함이라고 하더라도 원자력 추진 기관의 유지 비용은 그렇게 저렴한 편이 아니어서 과연 러시아가 이 원자력 함대를 언제까지 유지할 수 있을지는 미지수다. 바닷물을 연료로 움직이는 함대 사실 원자력을 군함의 동력원으로 활용했던 최초의 국가는 미국이었다. 미국은 냉전 시기 원자력 함대 구상에 따라 세계 최초의 원자력 항공모함인 엔터프라이즈는 물론 다양한 유형의 원자력 추진 순양함을 개발해 1980년대까지 운용했다. 미 해군은 지금도 초대형 항공모함이나 잠수함의 동력원으로 원자력을 쓰고 있지만, 4만톤이 넘는 강습상륙함이나 1만톤에 육박하는 구축함들은 지금도 여전히 가스터빈과 디젤엔진을 쓰고 있다. 일반적인 수상함에서는 원자력 추진 방식이 경제성 측면이나 안전성 측면에서 그리 효과적이지 못하다고 판단했기 때문이다. 이 때문에 미 해군은 차세대 동력원으로 원자력을 택한 러시아와 달리 전혀 새로운 방식의 차세대 동력원 개발에 일찌감치 관심을 보였고, 최근 선보인 이 차세대 동력원은 참신하다 못해 파격적이라는 평가를 받고 있다. 이 차세대 동력원의 연료가 ‘바닷물’이기 때문이다. 바닷물을 연료로 무한정에 가까운 항속거리를 갖는 배의 개념은 19세기 프랑스 작가 쥘 베른(Jules Verne)이 쓴 소설 ‘해저 2만리(Vingt mille lieues sous les mers)’ 속 네모(Nemo) 함장의 잠수함 노틸러스(Nautilus)호를 통해 처음 등장했다. 소설 속 노틸러스호는 바닷물에 있는 염화나트륨을 연료로 전기를 일으켜 무려 43.2노트(80km/h)의 빠른 속력을 낼 수 있으며, 심해 1만m의 수압까지 견딜 수 있는 등 현대의 최첨단 기술로도 실현이 어려운 막강한 성능을 자랑하는 잠수함으로 등장한다. 미 해군의 차세대 에너지원은 바로 이 노틸러스호에서 영감을 얻었다. 미 해군 연구소(Naval Research Laboratory) 주도로 진행되고 있는 차세대 에너지원 연구의 주요 소재는 ‘바닷물’이다. 배는 바다 위를 떠다니기 때문에 연구가 성공한다면 미래의 선박은 주변으로부터 무제한에 가까운 연료 공급을 받을 수 있게 되는 것이다. 바닷물로 움직이는 추진기관의 원리는 이렇다. 우선 바닷물 속에서 높은 순도의 이산화탄소를 포집한 뒤 여기서 불포화 탄화수소인 올레핀(Olefin)을 합성해 낸다. 이 올레핀을 다시 탄화수소 분자가 포함된 액체, 즉 액화 탄화수소(Liquid Hydrocarbon)으로 만들어 이를 연료로 쓰는 것이다. 이렇게 생산된 연료는 실제로 내연기관에서 사용이 가능하며, 미 해군 연구소는 이 연료를 이용, 모형 항공기를 비행시키는데 성공함으로써 액화탄화수소 연료 시대의 실현 가능성을 입증했다. 이 연료는 가스터빈 등 기존의 동력 장치를 그대로 활용할 수 있기 때문에 새로운 엔진 등을 개발할 필요가 없고, 기존 군함들도 대대적인 개조 공사 없이 해수 변환 장치와 연료탱크만 설치하면 된다는 장점이 있다. 즉, 이 연료가 실용화되면 앞으로 군함은 식량과 탄약, 식수만 제공된다면 연료 보급 없이 사실상 무제한 바다 위에 떠 있을 수 있게 된다는 것이다. 그러나 아직 넘어야 할 산도 있다. 미 해군 연구소가 만들어낸 액화 탄화수소는 실험실에서 소량이 제조된 것이다. 현재까지 제작된 변환장치가 아직까지는 초보적인 단계이기 때문에 반응 효율을 높여 군함의 연료로 쓰일 수 있을 만큼의 많은 양의 액화탄화수소를 생산할 수 있는 장치 개발이 필요하다는 말이다. 미 해군 연구소 측은 이러한 장치 개발과 상용화까지 10~15년 정도 소요될 것으로 전망하고 있다. 미 해군 연구소의 연구가 순조롭게 진행된다면 2030년경에는 해수연료변환장치를 장착하고 바다로부터 연료를 공급받는 군함이 바다를 누비는 시대가 오게 될 것이다. 쥘 베른이 공상과학소설을 통해 선보였던 기술이 160여 년 만에 현실화되는 셈이다. 이일우 군사 전문 통신원(자주국방네트워크 사무국장) finmil@nate.com

지구가 아닌 다른 행성에서는 어떤 소리가 날까. 2021년이 되면 귀가 달린 화성 탐사선이 화성에서 나는 소리들을 지구로 전송해 생생한 화성 표면의 소리를 들을 수 있을 것으로 보인다. 미국항공우주국(NASA)은 지난 15일 홈페이지를 통해 2020년 발사될 예정인 새로운 화성 탐사로버 ‘마스 2020’(Mars 2020)의 최종 디자인을 공개하고 제작에 들어갔다. 새로운 화성 탐사로버에서 눈에 띄는 것은 사람의 귀 역할을 하는 마이크 장치다. 마이크 장치는 로버가 착륙선을 타고 하강하는 과정에서 나는 소리와 착륙 때 발생하는 소리뿐만 아니라 탐사 지표 주변 잡음을 모두 포집해 지구로 전송하게 된다. 화성에서도 지구처럼 지표면이 태양에 의해 달궈지면서 상층 대기와 기온 차이로 바람이 발생하는데 주로 수직 기둥 형태의 회오리바람인 ‘더스트데블’이 잦다. 또 대기가 희박하기 때문에 대부분의 소리가 바다 깊은 곳에서 나는 것처럼 웅웅거리는 정도의 작은 소리로 들린다. 이 때문에 마스 2020에는 미세한 소리까지 잡아낼 수 있는 정밀한 마이크가 여러 개 장착될 예정이다. 한편 마스 2020은 계획대로 진행되면 2020년 하반기에 발사돼 2021년 2월 화성에 도착해 탐사를 시작하게 된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인슐린 분비 기능에 이상이 생겨 혈중 포도당 농도가 높아지는 대사질환인 당뇨병은 망막병증, 신장 기능 장애, 심혈관질환 등을 일으키는 주요 원인으로 꼽힌다. 현재 정확한 당뇨 진단을 위해서는 혈액을 뽑아 보는 것이 유일한 방법이다. 그러나 앞으로는 눈물 한 방울만으로도 당뇨병을 진단하고 관리할 수 있게 될 것으로 보인다. 한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 송용원 박사팀은 눈물을 이용해 당뇨병 진단이 가능한 콘택트렌즈 형태의 진단기기(스마트 콘택트렌즈)를 개발, 시제품 제작에 성공했다고 10일 밝혔다. 이번 연구 성과는 이르면 2년 안에 상용화가 가능할 것으로 전망된다. 안구를 촉촉하게 만들어 눈을 보호하는 기본 눈물 속에는 당뇨를 진단할 수 있는 글루코스(포도당)뿐 아니라 요산 등 다양한 성분이 녹아 있다. 콘택트렌즈 형태의 당뇨센서는 기본 눈물에 포함된 이 미량의 포도당을 검출해 내는 정밀 센서기술이 핵심을 이룬다. 연구진은 콘택트렌즈 표면에 미세한 배관 구조를 만들어 15초 동안 7㎕(마이크로리터)를 수집해 분석할 수 있는 시제품을 만드는 데 성공했다. 또 센서를 작동시킬 수 있는 초박막 배터리 기술과 센서에서 수집하고 분석한 정보를 스마트폰이나 컴퓨터로 전송할 수 있는 통신회로 기술도 확보했다. 스마트 콘택트렌즈는 눈물을 포집하고 측정하는 센서가 있는 층과 전지·데이터통신 칩이 있는 가운데 층, 그리고 일반 콘택트렌즈로 이뤄진 세 번째 층으로 구성돼 있다. 송 박사는 “정보통신기술(ICT)과 결합, 폭넓은 분야에 응용될 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

효율 42%로 석탄보다 2%P 높아 美·유럽 1990년대 이미 상용화 충남 태안반도 끝자락에 있는 태안화력발전단지. 석탄화력발전소 옆에 130m 높이의 구조물이 세워져 있다. 이 구조물은 국내 최초로 세워지는 석탄가스화복합화력(IGCC)의 핵심 설비인 가스화기다. 석탄을 원료로 하지만 고온·고압 과정을 통해 생성되는 가스가 가스터빈과 증기터빈을 돌리는 연료로 사용된다. 겉보기에는 석탄화력발전소와 다를 바 없어 보이지만 온실가스가 거의 발생하지 않아 친환경 발전소로 각광받고 있다. 올해 완공 예정이다. 발전소 건설 업체인 두산중공업 관계자는 6일 “석탄은 오염물질 배출이 상대적으로 많아 기피 대상이지만 우수한 경제성 등은 무시할 수 없다”면서 “청정 석탄 이용 기술이 어느 때보다 중요해지고 있다”고 말했다. 석탄 등 저급 연료를 가스로 전환하는 기술은 미국, 유럽 등 선진국에서는 1990년대부터 이미 상용화돼 있었다. 미국은 석탄가스화복합화력의 효율을 높이고 건설 단가를 낮추는 데 방점이 찍혀 있다면 유럽은 석탄과 바이오 등을 섞는 등 혼합형 연료 개발에 주안점을 두고 있다. 한국서부발전은 환경 규제 강화, 노후 석탄발전설비 대체 수요 등을 감안할 때 2030년 8300억 달러 규모(약 250GW)의 거대 시장이 형성될 것으로 보고 있다. 현재 석탄가스화복합화력의 발전 효율은 약 42%로 석탄화력 대비 2% 포인트 높다. 발전 효율이 2% 올라가면 이산화탄소 발생량은 10% 줄어든다. 기존 발전설비와 달리 연료를 연소하기 전에 오염물질 제거가 쉬워 액화천연가스(LNG) 수준으로 떨어뜨릴 수 있다. 특히 이 기술이 주목받는 이유는 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술과 연계되면서 발전 단가를 15%가량 낮출 수 있기 때문이다. 서부발전 측은 “합성가스의 부피가 기존 석탄화력 배기가스의 10%에 그친다”면서 “부피가 줄면 그만큼 비용이 덜 들어간다”고 설명했다. 증기의 압력과 온도를 높여 연료 소비를 줄이는 초초임계압(USC) 화력발전소, 석탄발전소의 연료를 우드펠릿(나무와 톱밥으로 만든 고체 연료) 등으로 대체하는 연료전환 프로젝트, 공기와 석회를 동시에 주입해 연료를 순환 연소시킴으로써 오염물질 배출을 크게 줄인 순환유동층 보일러도 친환경 발전소로 주목받고 있다. 삼성엔지니어링은 황 함유량을 크게 낮추는 플랜트 기술을 개발했다. 지난해 완공한 트리니다드토바고 정유 플랜트에서는 초저황(황 함유량 8 이하) 디젤이 매일 4만 배럴씩 생산된다. 김헌주 기자 dream@seoul.co.kr

4명의 사망자를 낸 경기 남양주 지하철 공사장 폭발·붕괴 사고의 원인이 사건발생 닷새째인 5일 현재 아직 명확히 밝혀지지 않고 있다. 경기북부경찰청 수사본부는 지난 1일 오전 7시 27분 남양주시 진접읍 금곡리 주곡2교 아래 지하철4호선(진접선) 공사현장에서 발생한 폭발의 원인물질과 과정이 무엇인지 규명하기 위해 정밀조사를 벌여왔다. 합동감식반은 LPG가스 이외에 메탄가스 등 다른 원인 물질이 있었는지 확인하기 위해 지난 2일 1차에 이어, 4일 2차로 공사현장 내·외부 공기를 포집해 국립과학수사연구소에 감정을 의뢰했으나 정상수치로 확인됐다. 경찰 관계자는 “지금은 어떤 원인물질이 어떻게 누출돼 폭발했는지 밝힐 수 없지만, 오는 7일 3차 포집을 해 국과수에서 정밀감정을 할 경우 어느 정도 윤곽이 나올 것”이라고 말했다. 경찰은 산소절단기(토치) 연결부위에 있는 천공을 통해 가스가 누출됐는지도 수사했으나 관계없는 구멍이었다. 경찰은 “가스 누출 여부를 감식하는 과정에서 토치에 난 작은 천공을 발견했으나, 가스통과 토치의 연결호스 내부에서 가스가 샐 경우 휘파람 소리가 나도록 제작한 안전장치임을 확인했다”고 밝혔다. 한국산업인력공단을 상대로 현장 지하 작업장에서 근무한 인부 12명의 용접기능사 자격증 소지 여부도 조사했으나 사고와는 직접 연관없는 것으로 드러났다. 자격증은 모두 없었으나 사건현장은 ‘밀폐된 공간’이 아니어서 자격증 없이도 작업이 가능하다는 관계부처 의견이 나왔기 때문이다. 경찰은 현장 근로자들을 상대로 가스누출 원인 조사를 계속하는 한편 현장 근로자와 시공사 관계자들에 대한 통화내역 등 통신수사를 진행해 사고 직후 안전일지 조작 시도 여부 등을 확인할 예정이다. 한편 시공사인 포스코건설과 유족들은 전날 밤 장례절차와 보상방안에 합의하고 6일 장례를 치르기로 했다. 한상봉 기자 hsb@seoul.co.kr

　국내 연구진이 지구온난화의 원인물질인 이산화탄소를 햇빛만으로 메탄올로 바꿀 수 있는 기술을 개발했다. 　카이스트 EEWS대학원 강정구, 김용훈 교수팀은 햇빛만으로 이산화탄소를 메탄올로 바꿀 수 있는 광촉매를 개발하는데 성공하고 에너지 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ 최신호에 발표했다. 　현재 전 세계에서 매년 배출되는 이산화탄소는 약 250억t에 이르고 국내에서도 연간 6~7억t에 가까운 이산화탄소가 발생하고 있다. 이 때문에 이미 발생한 이산화탄소를 포집해 땅 속이나 해저에 저장하는 포집·저장 기술이 활용되고 있지만 완전히 이산화탄소를 없애는 것이 아니기 때문에 한계가 있다. 이 때문에 과학자들은 이산화탄소를 고부가가치의 화학물질로 변환시키는 기술을 개발하는데 주력하고 있다. 연구팀은 이산화티타늄이란 물질을 이용한 광촉매를 만들어 식물이 광합성을 하는 것처럼 햇빛을 쬐어 메탄올로 전환하는데 성공했다. 메탄올은 자동차 연료로 사용할 경우 오염물질이 발생하지 않기 때문에 휘발유의 대체제로 주목받고 있다. 특히 연구팀은 슈퍼컴퓨터를 이용해 원자 수준에서 일어날 수 있는 다양한 반응과 변수를 측정해 최적의 촉매를 찾았다. 　이렇게 만들어진 광촉매는 빛의 감지능력도 우수해 별도의 화학물질을 첨가하거나 전기 에너지를 투입할 필요 없이 빛만으로 이산화탄소를 메탄올로 전환시키는데 성공했으며 기존에 나와있는 기술보다 메탄올 생산량이 25배 이상되는 것으로 나타났다. 　강 교수는“이번에 개발한 광촉매 반응은 이산화탄소 이외의 다양한 물질에 공통적으로 적용할 수 있는 만큼 응용가능성이 매우 크다”며 “산업체에서 대량생산이 가능하도록 하는 상용화가 가능한 수준으로 기술을 발전시키기 위한 연구를 진행 중”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올 1월 미국국립해양대기관리처(NOAA)와 항공우주국(NASA)은 지난해 지구 온도와 기후를 분석해 “2015년은 근대 기상관측이 시작된 1880년 이후 136년 만에 가장 더운 한 해였다”고 발표했다. 분석에 참여한 과학자들은 기온 상승의 직접적인 원인으로 ‘지구 온난화’와 적도 태평양의 비정상적 수온 상승 현상인 ‘슈퍼 엘니뇨’를 꼽았다. 슈퍼 엘니뇨는 올여름에 소멸할 것으로 예상되지만 지구 온난화는 계속 진행되고 있는 만큼 올해는 지난해보다 더 뜨거운 해가 될 수 있다는 우려까지 나온다. 가뭄과 홍수, 폭설과 잦은 태풍, 사막화 현상 등 갖가지 이상기후를 유발하는 지구 온난화의 가장 큰 원인은 이산화탄소(CO2) 농도의 증가다. 이 때문에 세계 각국은 이산화탄소를 줄이기 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 그런데 최근 이산화탄소 농도가 증가하며 지구에 미국 본토의 2배에 가까운 녹지가 새로 생겼다는 연구 결과가 발표되면서 이산화탄소의 본래 모습이 무엇인지에 대한 의문이 커지고 있다. ●베이징大 등 8개국 공동연구팀 33년 측정 중국 과학학술원과 베이징대 지구시스템과학부, 미국 보스턴대 지구환경학과 등 8개국 24개 연구기관 32명의 연구자가 참여한 국제공동연구팀은 NASA와 NOAA의 관측위성이 지난 33년간 측정한 자료를 분석했다. 그 결과 대기 중 이산화탄소 증가로 지구 전체에서 녹지가 더 늘어났다는 사실을 밝혀내고, 지구과학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’(4월 25일자)에 발표했다. 일반적으로 식물은 이산화탄소를 흡수해 햇빛과 물, 뿌리에서 흡수한 영양소들을 결합시켜 영양소를 만든다. 공기 중에 이산화탄소가 많을수록 더 많은 당을 만들어 내는데, 과학자들은 이를 ‘이산화탄소의 비료 효과’라고 부른다. 연구팀은 지난 33년간 늘어난 녹지면적의 70% 정도(미국 본토의 2배 정도 면적)는 비료 효과 덕분이라고 분석했다. 그렇지만 연구를 주도한 퍄오스룽 베이징대 교수는 “이산화탄소의 증가가 비료 효과라는 장점으로 일부 나타날 수 있지만, 기후변화라는 지구 시스템 관점에서 본다면 단점이 더 많다”며 “이산화탄소의 지속적 증가는 바닷물을 산성화시켜 해양 생태계를 위협할 뿐만 아니라 식물이 수증기를 내뿜는 증산 효과를 높이면서 물과 탄소의 기본적인 순환 사이클을 무너뜨리게 될 것”이라고 말했다. 경제협력개발기구(OECD) 산하 국제에너지기구(IEA)도 이산화탄소를 줄이기 위한 노력을 게을리할 경우 2050년이 되면 이산화탄소 연 배출량이 58Gt(기가톤, 1Gt=1조㎏)에 달해 결국 인류는 사라지게 될 것이라는 암울한 예측을 내놓은 바 있다. 이 문제를 해결하기 위해 전 세계는 이산화탄소를 배출하지 않는 자연에너지를 이용해 전기를 얻는 신재생에너지 기술과 에너지 절약 및 효율 향상 기술을 개발하고 있지만 아직 연구 초기 단계여서 상용화까지는 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 이 때문에 발전소나 제철소 같은 대형 시설에서 발생하는 이산화탄소들을 직접 포집해 지하 1000m 이하에 압축 저장하는 ‘이산화탄소 포집 및 저장’(CCS) 기술이 현실적 대안으로 받아들여지고 있다. 하지만 이 역시 이산화탄소를 자원으로 활용할 수 있는 기술이 나올 때까지 보이지 않는 곳에 묻어 두자는 대증적 처방에 불과하다. ●CO2 기반 고분자 기술 활용할 시장 필요 그래서 요즘은 이산화탄소 자원화 기술이 주목받고 있다. 이산화탄소를 원료로 물질을 합성하거나 에너지원으로 활용하자는 것이다. 공장에서 나온 이산화탄소를 포집한 뒤 화학적 공정을 거쳐 요소, 살리실산, 고리형 카보네이트, 탄화수소, 메탄올 같은 화학제품 원료나 플라스틱 분말, 고분자 필름, 합성가스, 건축자재원료로 만들거나 생물학적 공정으로 의약품이나 식품의 원료, 바이오연료, 가축들의 사료 등으로 전환시키자는 것이다. 우리나라에서도 한국과학기술연구원(KIST) 등 공공연구기관뿐만 아니라 SK이노베이션이나 LG화학 같은 기업들도 이산화탄소를 기반으로 한 자원화 기술 연구에 나서고 있다. KIST 관계자는 “우리나라의 이산화탄소 기반 고분자 제조기술은 기술적으로는 90% 이상의 완성도를 보이지만 현재 사용되고 있는 석유화학 기반 고분자 물질의 물성과 달라 바로 대체하기는 어려운 상태”라며 “이산화탄소로 만든 고분자 물질을 활용할 수 있는 새로운 시장 형성이 필요하다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

박근혜 대통령이 15일 정상회담을 위해 청와대를 방문한 에르나 솔베르그 노르웨이 총리를 본관 현관에서 맞이해 회담장으로 향하고 있다. 두 정상은 이날 교역 품목 다변화를 통한 양국 간 교역·투자 확대 방안을 논의했으며 조선·해양 플랜트 분야에서 양국 협력을 확대, 강화하기로 했다. 두 나라는 탄소포집저장(CCS) 등 친환경 에너지 기술 분야에서도 산학기관 공동 연구, 민관 협의체 구성 등을 통해 협력을 추진키로 했다. 청와대사진기자단

　폼알데히드가 피부의 방어기능을 무력화해 아토피피부염의 증상을 악화시키는 직접적 요인이라는 사실이 국내 연구팀에 의해 규명됐다. 공기 중에 존재하는 수많은 환경 유해물질 중 폼알데히드만 따로 분리, 단독으로 인과관계를 입증한 것은 이번이 처음이다. 　삼성서울병원 환경보건센터 안강모·김지현(소아청소년과·사진) 교수팀은 깨끗한 공기와 폼알데히드가 포함된 공기를 아토피피부염 환자 41명과 대조군 34명에게 각각 노출시킨 결과, 이같은 사실을 확인했다고 28일 밝혔다. 연구 결과는 영국피부과학저널(British Journal of Dermatology)에 게재될 예정이다. 　연구팀은 안전성평가연구소 흡입독성연구센터(센터장 이규홍)와 공동 개발한 ‘환경유발검사 시스템’을 이용, 피검자의 피부에 폼알데히드와 깨끗한 공기를 노출시켜 반응 정도를 살폈다.　그 결과, 폼알데히드를 포함한 공기에 노출된 아토피피부염 환자와 대조군 모두에서 경피수분손실도(TEWL)가 현저히 높은 것으로 나타났다. 경피수분손실도란, 피부를 통해 수분이 손실되는 양을 뜻한다. 경피수분 손실이 많아지면 피부가 건조해져 아토피피부염 환자의 가려움증이 더욱 심해질 뿐 아니라 피부장벽의 손상까지 유발할 수 있다.　연구에서는 폼알데히드에 노출한 시간에 따라 수분손실도가 점차 증가해 대조군의 경우 1시간 노출시 4.4%, 2시간 노출시 11.2%로 각각 측정됐다.　이에 비해 아토피피부염 환자의 경우 대조군보다 2배 가량 더 많은 수분이 빠져나갔다. 이들 환자의 경우 1시간, 2시간 노출 시 수분손실도가 각각 10.4%, 21.3%로 나타났다.　피부 산도(skin pH) 역시 같은 방법으로 측정한 결과, 폼알데히드에 각각 1시간, 2시간 노출됐을 때 아토피피부염 환자는 1.2%, 2.0%가 늘었다. 대조군은 큰 변화가 없었다. 이는 폼알데히드의 노출에 의해 아토피피부염 환자의 피부 기능이 손상되고 있다는 사실을 확인시켜주는 결과다. 　이에 따라 앞으로 아토피피부염을 진단, 치료하는 데도 변화가 예상된다. 지금까지는 집 또는 주변 환경에서 포집한 공기에서 유해물질의 구성비나 농도 등을 토대로 간접 분석하는 방식을 사용했으나 이제는 어떤 물질이 환자에게 악영향을 미치는지를 직접 분석할 수 있게 됐기 때문이다.　예컨대, 폼알데히드에 특별히 민감한 환자에게는 주요 발생원인 새 가구, 접착제, 페인트 등의 사용에 주의를 기울이도록 권고하는 한편, 실내공기 중 폼알데히드 농도를 점검하도록 조치할 수 있게 되는 것. 　연구팀은 같은 원리를 이용해 톨루엔, 미세먼지, 이산화질소(NO2), 총휘발성유기화합물 등으로 검사 범위를 확대할 예정이다.　안강모 교수는 “아토피피부염과 관련된 환경요인을 입증할 수 있으면 이 물질을 제거함으로써 불필요한 약물의 사용을 줄이면서 아토피피부염을 치료할 수 있다”면서 “이런 방식으로 어릴 때부터 관련 질환을 체계적으로 관리하면 아토피피부염은 물론 천식, 알레르기비염 등 관련 질환을 예방하거나 증상을 완화하는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

지난해 12월 세계 195개국 지도자들이 프랑스 파리에서 열린 ‘유엔기후변화협약 당사국 총회’(COP21)에 참석해 머리를 맞댔다. 논의 주제는 ‘지구 온난화를 어떻게 멈출 것인가’였다. 이를 통해 금세기 말까지 지구 평균온도의 상승폭을 산업화 이전 대비 1.5도로 제한하는 목표가 설정됐고, 이는 최종 합의문에 담겼다. ●석유·석탄 등 화석연료 줄여야 산다 전문가들은 급격한 기후변화를 막기 위해서는 산업현장이나 일상생활에서 발생한 온난화 가스인 이산화탄소를 생성된 만큼 줄이는 ‘탄소 중립성’에 도달하는 게 급선무라고 입을 모은다. 탄소 중립성을 위해 필요한 것은 석유나 석탄 등 화석연료에 대한 의존 정도를 줄이는 것이다. 이 때문에 해조류를 이용한 바이오 연료 연구개발이 최근 들어 다시 활발하게 이뤄지고 있다. 캐나다 컨커디어대 무스쿠마란 파키리사미 교수팀은 “청색조류(남조류)의 광합성과 호흡 과정에서 만들어지는 전자를 포집해 전기 에너지를 얻는 기술을 개발했다”고 지난해 말 발표했다. 연구 초기 단계이기는 하지만, 좀더 기술을 발전시키면 휴대용 스마트기기와 컴퓨터 등에 전력을 공급할 수 있는 수준에 이를 것으로 기대되고 있다. 미국 워싱턴주립대 생물시스템공학과 빈 양 교수팀은 옥수수 줄기의 ‘리그닌’ 성분을 비행기 제트연료로 쓸 수 있는 탄화수소로 전환하는 촉매공정을 개발해 주목받고 있다. 리그닌은 침엽수나 활엽수의 목질부를 구성하는 지용성 페놀 고분자로, 지구상에서 가장 풍부한 재생 가능 탄소자원으로 주목받고 있다. 최근 일본의 한 바이오 벤처 기업은 ‘연두벌레’라고 불리는 0.05㎜ 크기의 원생동물 유글레나를 이용해 항공기 연료를 만들겠다는 계획을 밝히기도 했다. 미세조류의 일종인 유글레나는 체내 엽록소로 광합성을 하기도 하지만, 입이나 수축포를 자유롭게 움직이는 동물적 특성도 가진 중간적 성격을 가진 생물체다. 산소가 부족한 환경에서 유글레나는 불용성 탄수화물인 ‘파라밀럼’을 분해해 ‘왁스 에스테르’라는 제트 연료성분과 비슷한 기름을 만들어 낸다. 업체는 이를 정제해 항공기에 쓰겠다는 것이다. 바이오 연료는 이미 일상생활에서 조금씩 사용되고 있다. 우리나라에서도 일부 지방자치단체가 바이오 디젤을 이용한 버스를 시범 운영하고 있기도 하다. 시범 운영하는 수준을 넘어 화석연료를 대체할 수 있을 정도가 되기 위해서는 두 가지 조건이 필요하다. 우선 현재 쓰는 화석 연료와 구성비율이나 성분이 동일해야 한다. 인류가 가장 많이 쓰고 있는 화석연료는 ‘가솔린’, ‘디젤’, ‘제트연료’ 등 3가지다. 각각의 연료는 원유를 분리·정제해 나온 물질들을 섞어 만든 탄화수소혼합물로 내연기관의 성질에 따라 혼합 비율을 조절해 쓰고 있다. 예를 들어 가솔린은 노킹 현상을 억제하는 ‘이소옥탄’의 함유량을 높이고, 디젤은 착화성이 좋은 ‘세탄’의 함유량을 높이는 방식이다. 생물자원을 가공해 만든 바이오 에탄올은 부식이 잘 되고 물을 흡수하는 성질이 커서 바로 내연기관에 사용하기 어렵다. 기존 프레임이나 엔진을 교체하지 않고도 바이오 연료를 사용하기 위해서는 이런 단점을 보완하는 한편 현재 같은 가솔린이나 디젤과 동일한 성분의 탄화수소를 갖고 있어야 한다. ●非식용자원으로 바이오 연료 개발 시급 또 비(非)식용자원으로 만들 수 있는 바이오 연료 개발도 중요하다. 바이오 연료라고 하면 옥수수나 사탕수수로 만든 ‘바이오 에탄올’과 대두나 유채로 만든 ‘바이오 디젤’이 대표적이다. 문제는 이들을 이용한 바이오 연료 생산이 식량자원 낭비와 국제 곡물가격 폭등 원인으로 지목받고 있다는 점이다. 이 때문에 최근에는 폐목재나 해조류 등을 이용해 화석연료와 동일한 성분의 탄화수소를 생산할 수 있는 방법이 주목받고 있다. 바이오 연료가 갖는 이런 문제들을 해결하기 위한 대안으로 주목받는 것이 ‘합성생물학’(Synthetic Biology)이다. 새로운 기능을 가진 생명체를 만들기 위해 기존 생명체의 서로 다른 기능을 인공적으로 합성하는 학문으로 생물학·분자생물학 등 생명과학과 전기·전자·컴퓨터공학 등 기술과학을 결합한 분야다. 미국 MIT, 버클리캘리포니아대(UC버클리), 프린스턴대 등 미국의 대학을 중심으로 연구가 시작돼 우리나라와 유럽, 일본 등에서도 관심을 갖고 있다. ●생화학 반응 최적화하는 합성생물학 합성생물학에서 주목하고 있는 분야 중 하나가 바로 생물자원에서 바이오 연료나 의약품을 생산하는 ‘바이오 리파이너’이다. 실제로 미국의 LS9, 아미리스 등 바이오 연료 생산업체들은 합성 미생물을 이용해 에탄올, 디젤, 항공유 등을 시험 생산해 성과를 거두고 있다. 특히 목질계 셀룰로오스나 해조류를 이용하는 차세대 바이오 연료시장에서 생화학 반응을 최적화하기 위한 수단으로 합성생물학은 중요한 위치를 점하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 관계자는 “바이오 연료의 생산효율을 높이기 위해서는 원료가 되는 생물자원의 성장속도와 기름 함량, 추출의 용이성 등 여러 부분에서 최적화가 필요하다”며 “합성생물학은 바이오 연료의 생산 효율을 높이는데 획기적인 방법이 될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr