산업혁명을일으킨검은돌,석탄을해부하다!
대중교통활용도,분리수거참여율,폐자원의재활용비율이높은국가임에도,한국은왜온실가스감축모범국가가아니라최대이산화탄소배출국으로나아가고있을까?포항공과대학교환경공학부황동수교수와포스코이상호연구위원은이러한배경에‘석탄’이있다는사실을지적하며,실현가능한탄소중립으로나아가기위해서라도석탄과이를둘러싼산업그리고미래기술을이해해야한다고말한다.
이책의1부에서는,전세계에공급되는에너지자원의약90퍼센트를차지하는화석연료가어떻게선사시대의생물을구성하던유기물로부터생성되는지그기초부터설명하며,탄소수에따라천연가스,휘발유,디젤등으로분별증류되는이러한화석연료가어떻게공기중의산소와결합해이산화탄소로돌아가는이른바‘탄소순환’을일으키는지를이야기한다.또한,철1킬로그램을생산하기위해약30만평의산림을필요로하던기술적제약으로부터인류를해방시키며‘환경친화적에너지’로여겨지던석탄이어떻게산업혁명의실질적인도화선이되었는지,어떻게유럽연합의전신인유럽석탄철강공동체를비롯해오늘날의화석연료중심의산업구조가형성되었는지를밝히며석탄의기본특성과그역사를짚어본다.
2부에서는,석탄의기본특성을바탕으로무연탄,갈탄,아탄,이탄등석탄의다양한종류를구분하고,에너지원뿐만아니라소재로서석탄이어떻게현대산업과일상에서활용되어왔는지를기술적으로분석한다.또한,이러한기술적활용의발전을설명하면서파이넥스공법,석탄가스화복합발전,이산화탄소포집및저장기술,수소환원제철등오늘날주목받는석탄활용기술이자동차산업이나조선산업과같은한국의주력산업들과어떻게연계되어있는지를조망한다.
‘탄소제로(carbonzero)’가아닌‘탄소중립(carbonneutral)’인이유
의학저널《랜싯》에따르면,2013년에서2017년까지중국에서대기오염에노출되어사망한사람은약124만명이며,2000년이후중국의대기오염으로사망한사람의수는3,000만명이상으로추산된다.한편국제에너지기구의보고서에따르면,중국의이산화탄소배출량은2005년부터2019년사이약80퍼센트증가했는데,이러한중국의대기오염과이산화탄소배출의주된원인이자기후위기의주범으로는언제나화력발전소,제철소그리고겨울난방용재료에쓰이는석탄이지목된다.
3부에서는,이렇게급격하게달라진석탄및화석연료의위상과그배경인기후위기의심각성에주목한다.먼저화석연료가발생시키는대기중이산화탄소가어떻게온실효과로이어지는지과학적으로그원리를설명하고,이러한온실효과가어떻게대기탄소량의2배가넘는탄소를함유한‘영구동토’를녹이며기후위기를가속하는지를살핀다.또한,탄소배출을당장중단하더라도21세기말이면인류가섭씨2도수준의지구가열에직면할위험을지적하며,탄소배출을억제하는일이불가피한숙제라는점을강조한다.
4부에서는,‘에너지원’로서의석탄과‘소재’로서의석탄을구분하고,탄소배출억제가필요함에도왜‘탄소제로’가아닌‘탄소중립’에주목해야하는지를이야기한다.에너지원으로서의석탄및화석연료의대안으로주목받는태양광발전이나풍력발전과같은재생가능한에너지사용의한계,스리마일섬,체르노빌,후쿠시마원전사고에서드러나는원자력에너지사용의한계에도불구하고,‘에너지원’으로서의석탄은단계적으로사라질것이라고내다본다.그럼에도‘소재’로서의석탄이급격하게퇴출되는경우나타날수있는문제점을지적하며,철강산업을기준으로어떠한대안과추가적인노력이나타날지를설명한다.
화석연료로굴러가는,욕망이라는이름의전차
“우리는무엇을원하기를원하는가?”이는『사피엔스』에서유발하라리가21세기의가장중요한물음으로꼽은질문이다.저자들도석탄이나석유와같은화석연료보다도,우리의욕망이지속가능한것인지되물어야하는시점이라고말한다.그이유를설명하기위해,저자들은1800년대스웨덴의어느과학자에게친환경에너지원이무엇인지물으면무엇이라고답했을지를질문한다.그는분명석탄이나석유라고답했을것이다.그러나2010년도미국오바마정부의에너지정책수립에관여한과학자에게친환경에너지가무엇인지묻는다면,원자력이라고답했을것이다.2100년의과학자라면어떨까?태양광발전이나풍력발전을환경친화적이라고답할까?녹지활동의저해와산사태,에너지저장시스템의빈번한화재와짧은태양광패널의수명으로인해발생하는폐기물처리비용등을고려해,저자들은그렇지않을것이라고말한다.이러한예에서도드러나는것처럼,저자들은결국모든에너지원이가치중립적이라는점을기억하고우리의욕망과생활양식이야말로다시한번재검토해야할때라고말한다.
책속에서
환경공학교수로서대학강단에서는환경오염의주범으로석탄을지목해왔고,따라서18~19세기에나있었을검은굴뚝을연상시키는석탄관련산업들은대한민국에대부분남아있지않을거라고착각해왔음을그제야깨닫게되었습니다.미래사회에서석탄은퇴출될것이고,마땅히그래야한다는저의가치관도이상호연구위원과대화를나누면서흔들리게되었습니다.
pp.7-8
영화와소설로유명한『반지의제왕(TheLordOfTheRings)』에서도오크병사를무장시키기위해서어마어마한양의산림이파괴되는내용이나옵니다.중세기사의철기및갑옷의총무게가대략100킬로그램정도인것을생각해볼때,오크1만명을무장시키는철기를생산하기위해서는서울시전체면적,약600제곱킬로미터가넘는면적의산림을파괴해야했을것입니다.
p.22
산업혁명은갑작스럽게생긴어떤기계나기술의발명이라기보다는,유럽의근대적발전을배경으로여러변화가서서히누적되다가어떤임계점에다다르며극적인경제적·사회적변화가일어났다고볼수있습니다.많은과학자와사회학자들은급격한사회변화에대한시발점을단순화해서말하자면‘증기기관’이아니라‘석탄’이라고주장합니다.이에따라사회가폭발적으로변화했던산업혁명의시간적흐름을,석탄활용을중심에두고정리해보았습니다.
p.38
그럼제련된철속에서탄소는어떤역할을할까요?석탄에들어간탄소는단순한불순물이아닙니다.섭씨1,500도라는높은온도의공정후에도선철에남아있는미량의탄소들은,금속재료임에도쉽게깨지는특성을가진철이충격에도휘어질수있도록유연성을부여하는핵심소재입니다.즉,100퍼센트순도의철이도자기처럼쉽게깨지는소재라면,인류가지금까지사용했던소량의탄소가함유된탄소강은단단하면서도대나무처럼유연한소재입니다.
p.63
생물학적으로비유하자면,산화는생명체가에너지를잃어버리면서‘죽어가는과정’이고,환원은생명체가에너지를얻어서‘살아나는과정’입니다.살아있는사람을포함한생명체는‘환원’반응을하지만,죽어있는생명체는‘환원’반응을할수없습니다.…에너지는우리가흔히이해할수있는‘열’과‘운동력’의측면들뿐만아니라,물질에생명을넣어주는‘환원’으로도이해할수있습니다.수소환원제철을다시표현하자면수소로‘죽어있고쓸모없는’철광석을‘살아있는’철강으로바꾸는환원과정인셈입니다.
p.120-121
대부분의대기물질들은태양광에서오는에너지를흡수하고,흡수한에너지보다적은양을방출합니다.태양광은다양한파장을갖는빛의혼합물이고,빛을흡수하는특성은각대기속의기체마다다르며이는그기체의고유한특성입니다.수증기72퍼센트,이산화탄소9퍼센트,메탄4퍼센트,오존3퍼센트정도로온실효과를가속한다고알려졌지만,수증기는인류가제어할수도없고농도가높아지면빛을반사해에너지를제어하는효과를주기때문에,많은과학자는온실효과와이산화탄소의관련성에조금더초점을맞추고있습니다.
p.135
러시아와캐나다의영구동토아래는이산화탄소와메탄가스가많이차있습니다.대표지역인시베리아에서는수만년에걸쳐식물이불완전하게분해되어이산화탄소와메탄가스들이토양에가득갇혀있었지요.이렇게저장된온실가스등이배출되기시작하면서,지구온난화가가속화되기시작한것입니다.영구동토는대기탄소량의거의2배에이르는탄소를포함하고있는데온난화가진행될수록동토는해동됩니다.이는,현재세계각국의온실가스감축노력을넘어서는탄소량을보유하고있으므로,상승한지구기온을산업화이전기온에맞춰섭씨1.5도이내로낮추려는파리협정목표를위태롭게할수도있습니다.
p.145
