본문으로 바로가기
제목, 출처, 교수명, 날짜, Views, Comment 제공
제목 [이상엽의 공학이야기]기후변화와 이산화탄소 이용 기술 출처 경향신문
교수명 이상엽 카이스트 특훈교수
날짜 2020-01-08 Views 16 Comment 0

l_2020010901000833200069362.jpg

 

지난해 7월 유럽을 강타한 열파(heat wave)는 프랑스에서 46.1도, 독일 42.6도, 벨기에에서 40.2도 등 관측 이래 최고 기온을 모두 경신하게 했다. 특히 이 열파 기간 중 불과 5일 동안 그린란드에서는 550억t의 얼음이 녹았고, 8월1일 하루에만 130억t의 얼음이 녹았다. 130억t, 이는 사람의 평균 몸무게가 62㎏ 정도인 것을 감안하면, 2100억명의 몸무게 합과 맞먹는다. 현재 세계인구가 약 77억명인 것을 감안하면, 전 세계 인구 몸무게 총합의 27.3배만큼의 얼음이 8월1일 하루에 그린란드에서 녹은 것이다. 무엇보다도 전 세계적으로 겪고 있는 극단적인 폭염, 산불, 혹한, 태풍, 허리케인 등 심각한 기후변화와 그로 인한 자연재해 등이 인류와 지구 생태계를 위협하고 있다. 산업발전과 더 편하고 잘사는 삶을 추구한다는 이유로 행하고 있는 무분별한 화석원료의 사용과 숲을 훼손하는 등 토지 이용의 변화는 우리가 우리 후손들로부터 빌려서 쓰고 있는 지구환경을 무차별적으로 파괴하는 것이다.

 

유엔 환경프로그램의 보고서에 따르면, 온실가스 배출량은 지난 10년 중 2014~2016년에만 정체되고 매년 평균 1.5%씩 증가했다. 2018년에는 연간 기준으로 사상 최대치인 553억t의 이산화탄소와 맞먹는 온실가스를 배출했다. 이 중 에너지 사용과 산업활동으로 인한 이산화탄소 배출이 2018년 한 해 동안 2% 증가한 375억t으로 가장 큰 영향을 미쳤다. 이미 여러 해 동안 논의되었듯이 2030년까지 지구 기온 증가를 2도 이내로 한정하기 위해서는 온실가스 배출량을 2018년 대비 25% 감축해야 하고, 1.5도 이내로 한정하려면 55%를 감축해야 한다. 안타깝게도 우리의 노력은 이를 달성하기에 턱없이 부족하다. 오죽하면 16살의 스웨덴 출신 청소년 환경운동가인 그레타 툰베리가 지난해 9월 미국 뉴욕 유엔본부에서 열린 기후행동 정상회의 패널토론에서 “저는 여기 연단 위가 아니라 바다 건너편 학교에 있어야 합니다. 어떻게 그럴 수가 있나요. 당신들은 빈말로 내 꿈과 어린 시절을 빼앗아갔어요”라며 참석한 각국 정상들에게 호통을 쳤을까. 타임지가 최연소 올해의 인물로 선정한 것은 우리에게 다시 한번 각성하고 행동하라는 메시지가 아닌가 싶다. 온실가스 감축은 더 이상 미룰 수 없는 우리 모두의 당면 숙제이다. 

 

바다, 땅 그리고 식물과 광합성 미생물들이 열심히 이산화탄소를 다시 흡수 이용하고는 있지만, 그동안 우리가 화석원료를 꺼내 대기 중으로 엄청나게 올려보낸 이산화탄소는 더 빠른 속도로 줄여야 한다. 대표적인 온실가스인 이산화탄소를 줄이고자 하는 노력은 이산화탄소의 포집과 저장 및 이용으로 나뉘어 추진되고 있다. 이 중 화석원료 사용을 줄이고 대신 이산화탄소를 활용하여 탄소를 함유한 여러 화학물질들을 만드는 기술들에 대해 살펴보자. 이산화탄소는 상당히 안정적인 물질이므로 에너지와 환원력이 공급된 상태에서 다양한 촉매반응을 통해서만 다양한 화학물질로의 변환이 가능하다. 메탄올, 메탄, 탄화수소뿐 아니라 개미산과 다양한 카르복실산, 요소(urea), 카보네이트, 고분자 등을 만들 수가 있다. 이와 관련한 많은 기술들이 개발되고 있으며, 한 예로 알베말과 노보머사가 개발한 폴리프로필렌카보네이트 고분자의 경우 생산된 고분자 중량의 40%가 이산화탄소이다. 이때 반응에 필요한 에너지와 환원력을 태양광 등 재생에너지를 사용하여 획득하는 기술들도 개발되고 있다.

 

생명공학기술을 이용한 이산화탄소 활용 기술들도 개발되고 있다. 광합성 박테리아나 미세조류들은 이산화탄소를 탄소원으로 하여 성장이 가능하며, 지방산, 바이오디젤 등을 생산할 수 있다. 하지만 이들 광합성 미생물들은 성장속도가 느리다 보니 생산성이 상대적으로 낮다. 따라서 경제성이 낮아 대사공학에 의한 개량이 활발히 진행 중이다. 원래는 이산화탄소만을 탄소원으로 해서는 성장하지 못하는 박테리아들도 대사공학으로 개량하여 이산화탄소만을 탄소원으로 하여 자라게 하고 우리가 원하는 화학물질들을 생산하는 기술도 개발되고 있다. 또한 이산화탄소를 화학적으로 변환시켜 액체인 개미산으로 바꾼 후 미생물들이 더 효율적으로 사용하게도 하고 있다. 작년 카이스트 내 연구실에서는 이산화탄소와 개미산만을 탄소원으로 하여 성장을 유지할 수 있는 대장균을 처음으로 개발했는데, 이는 다른 미생물에서 테트라하이드로폴레이트 활용 대사회로를 가져와 대장균 내에서 재구축하고 일부 대장균 자체의 대사회로들도 조작하고 최적화하여 가능했다. 올해는 이스라엘 연구팀에서 다른 대사경로를 도입하고 실험실에서 적응 진화과정을 통해 이산화탄소를 탄소원으로 하여 자라는 대장균을 개발했다. 아직은 포도당을 이용하는 것에 비해 성장속도가 많이 느리지만, 추가적인 대사공학을 통해 더욱 빠르게 성장하고 효율적인 대사활동이 일어나게 하면 앞으로 이산화탄소를 먹고 유용화학물질들을 생산하는 미생물의 개발도 가능할 것으로 기대한다. 

       

이산화탄소와 온실가스 저감은 위의 몇 개의 기술만을 적용하여 해결할 수 있는 문제가 아니다. 온실가스가 적게 나오거나 나오지 않는 에너지로의 전환, 산업계에서의 감축 노력, 우리 소비행태의 변화 등 필요한 모든 것들을 실천하고, 이에 더하여 이미 우리가 배출한 많은 양의 이산화탄소를 활용하는 위의 기술들을 적용할 때, 설정된 온실가스 저감 목표를 겨우 달성할 수 있을 것이다. 2030년 그레타 툰베리가 27살이 되었을 때 “저와 제 친구들의 말을 듣고 행동으로 옮겨주어 감사합니다”라는 말을 들을 수 있기를 기대한다.

 

 


  1. [김소영의 포스트 코로나 시대 과학 정신]연구비로 살 수 없는 과학의 정신

    [김소영의 포스트 코로나 시대 과학 정신]연구비로 살 수 없는 과학의 정신

    김소영 카이스트 과학기술정책대학원 교수(한국4차산업혁명정책센터 센터장) 2020-06-20 한국과학기자협회보
    Read More
  2. Telemedicine can be a COVID-19 game-changer. Here’s how

    Telemedicine can be a COVID-19 game-changer. Here’s how

    Telemedicine can be a COVID-19 game-changer. Here's how Delivering services remotely could change healthcare for the better - but governments must act now (Image: REUTERS/Lucas Jackson) - Governments must reimagine healthcare delivery i...
    Cornelius Kalenzi 2020-05-13 https://www.weforum.org/agenda/2020/05/telemedicine-covid-19-game-changer/
    Read More
  3. [김정호의 AI 시대의 전략]코로나와 AI가 맞붙을 미래戰… 인류 생존을 건 한판 승부

    [김정호의 AI 시대의 전략]코로나와 AI가 맞붙을 미래戰… 인류 생존을 건 한판 승부

    [김정호의 AI 시대의 전략]코로나와 AI가 맞붙을 미래戰… 인류 생존을 건 한판 승부 '컴퓨팅 思考' 미래 경쟁력 결정… 4차 산업혁명 승패도 좌우 英 만 5세 때부터 교육… 알고리즘과 코딩 문제해결 능력 키워 AI 빠르고 정확하고...
    김정호 카이스트 전기·전자공학과 교수 2020-03-18 조선일보
    Read More
  4. [김우창의 4차산업혁명 Insight 12]‘금소법’으로 위축될 금융 혁신, AI로 해결하자

    [김우창의 4차산업혁명 Insight 12]‘금소법’으로 위축될 금융 혁신, AI로 해결하자

    [김우창의 4차산업혁명 Insight 12]‘금소법’으로 위축될 금융 혁신, AI로 해결하자 김우창 서울대 산업공학과, 미 프린스턴대 금융공학 박사, SSCI 학술지‘Quantitative Finance’편집장 2011년 박선숙 당시 민주당 의원의 최초 발의 ...
    김우창 카이스트 산업 및 시스템공학과 교수 2020-03-16 조선비즈
    Read More
  5. [김정호의 AI시대의 전략]AI의 창작품, 인간의 예술성에 도전장 던졌다

    [김정호의 AI시대의 전략]AI의 창작품, 인간의 예술성에 도전장 던졌다

    [김정호의 AI시대의 전략]AI의 창작품, 인간의 예술성에 도전장 던졌다 인공지능이 그린 그림, 뉴욕 크리스티 경매서 5억원에 팔려 모방→변형→융합→창조 단계 거치며 고유한 창작 능력 갖춰 음악과 미술, 문학 융합도 가능… 인간의 영역...
    김정호 카이스트 전기 전자공학과 교수 2020-02-19 조선일보
    Read More
  6. [김우창의 4차 산업혁명 Insight 11]中 금융 시장 전격 개방…“韓 기업, 기술력 확보해야”

    [김우창의 4차 산업혁명 Insight 11]中 금융 시장 전격 개방…“韓 기업, 기술력 확보해야”

    [김우창의 4차 산업혁명 Insight 11]中 금융 시장 전격 개방…“韓 기업, 기술력 확보해야” 김우창 서울대 산업공학과, 미 프린스턴대 금융공학 박사, SSCI 학술지‘Quantitative Finance’ 지난해 여름, 평소 친하게 지내던 중국...
    김우창 카이스트 산업 및 시스템공학과 교수 2020-02-17 조선비즈
    Read More
  7. [이상엽의 공학이야기]기후변화와 이산화탄소 이용 기술

    [이상엽의 공학이야기]기후변화와 이산화탄소 이용 기술

    지난해 7월 유럽을 강타한 열파(heat wave)는 프랑스에서 46.1도, 독일 42.6도, 벨기에에서 40.2도 등 관측 이래 최고 기온을 모두 경신하게 했다. 특히 이 열파 기간 중 불과 5일 동안 그린란드에서는 550억t의 얼음이 녹았고, 8월1일 하루에만 130억t의 얼...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2020-01-08 경향신문
    Read More
  8. [이상엽의 공학이야기]4차 산업혁명 시대, 9가지 혁명적 기술

    [이상엽의 공학이야기]4차 산업혁명 시대, 9가지 혁명적 기술

    2015년 9월7일 세계경제포럼의 클라우스 슈밥 회장은 한국과학기술원(KAIST)에서 ‘인류사회에 미치는 파괴적 혁신의 영향력’을 주제로 강의했다. 인공지능, 블록체인, 자율주행, 정밀의료, 유전체공학 등 떠오르는 기술들이 사회, 경제, 정치, 문...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-12-11 경향신문
    Read More
  9. [이상엽의 공학이야기]시스템 리더십

    [이상엽의 공학이야기]시스템 리더십

    지난 3일과 4일 아랍에미리트연합의 두바이에서는 세계경제포럼의 글로벌퓨처 카운슬 서밋이 개최되었다. 이 글로벌퓨처 카운슬에서는 그 이름에 나타나 있듯이 미래에 관한 내용을 다룬다. 올해로 11번째를 맞은 이 서밋은 글로벌어젠다 카운슬로 시작하여 ...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-11-13 경향신문
    Read More
  10. [이상엽의 공학이야기]교육을 바꿔야만 한다, 지금 당장

    [이상엽의 공학이야기]교육을 바꿔야만 한다, 지금 당장

    매년 1월 말 스위스의 다보스에서 개최되는 다보스포럼은 전 세계를 움직이는 리더들이 모여 중요한 주제들에 대한 토론을 통해 세계경제의 전망과 여러 정책들의 방향 등을 제시하며 큰 주목을 받는다. 중국이 세계 2강으로 부상하면서 2007년부터는 하계 다...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-10-16 경향신문
    Read More
  11. [이상엽의 공학이야기]제조업의 변혁

    [이상엽의 공학이야기]제조업의 변혁

    독일의 신발 제조회사 아디다스는 다른 많은 제조업체와 마찬가지로 불과 몇 년 전까지만 해도 인건비가 저렴한 아시아에서 신발을 생산해 왔다. 2016년 독일의 안스바흐 소재 스피드팩토리를 통해 아디다스 퓨처크래프트 MFG(Made for Germany)를 출시하며 ...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-09-18 경향신문
    Read More
  12. [이상엽의 공학이야기]DNA 데이터 저장기술

    [이상엽의 공학이야기]DNA 데이터 저장기술

    지난달에는 세계경제포럼의 2019년 10대 떠오르는 기술과 이들 중 DNA 데이터 저장기술을 제외한 9가지에 대하여 간략히 살펴보았다. DNA 데이터 저장기술은 사이언티픽 아메리칸에 내가 게재했던 해설을 기반으로 좀 더 자세히 이야기해 보고자 한다. 우리 ...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-08-21 경향신문
    Read More
  13. [이상엽의 공학이야기]올해 ‘떠오르는 기술’ 10가지

    [이상엽의 공학이야기]올해 ‘떠오르는 기술’ 10가지

    세계경제포럼은 2012년부터 매년 수년 내에 우리 사회와 실생활에 큰 영향을 미칠 것으로 예측되는 기술을 10가지 선정해 발표해 왔다. 올해는 지난 1~3일 중국 다롄에서 개최된 하계 다보스포럼에 맞추어 2019년도 ‘10대 떠오르는 기술’을 발표...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-07-24 경향신문
    Read More
  14. [이상엽의 공학이야기]유럽연합의 미래를 위한 급진적 혁신기술들

    [이상엽의 공학이야기]유럽연합의 미래를 위한 급진적 혁신기술들

    두 달 전쯤 유럽연합은 ‘미래를 위한 100대 급진적 혁신기술들’이라는 보고서를 발간하였다. 약 330페이지에 달하는 이 보고서에는 방대한 과학기술 문헌들을 대상으로 대규모 자동 분석을 하고 전문가 패널들이 수단계에 걸쳐 검증한 기술들이 ...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-06-26 경향신문
    Read More
  15. [이상엽의 공학이야기]천연 식물의 좋은 성분, 미생물로도 만든다

    [이상엽의 공학이야기]천연 식물의 좋은 성분, 미생물로도 만든다

    토마토는 건강에 아주 좋다. 토마토의 여러 좋은 성분 중 라이코펜이라는 식물의 이차대사산물은 아스타잔틴과 더불어 가장 강력한 천연 항산화제이다. 이차대사산물은 어떤 생물체의 생존에 직접적으로 필수적인 대사산물은 아니지만 성장이나 외부 유해균으...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-05-29 경향신문
    Read More
  16. [이상엽의 공학이야기]인공지능 시대 준비하기

    [이상엽의 공학이야기]인공지능 시대 준비하기

    2016년 3월 전 세계는 이세돌 9단과 알파고의 바둑대국을 경이롭게 지켜보았다. 심화학습(deep learning) 기반의 인공지능 알파고가 4승1패로 승리한 이 사건은 인공지능의 무섭게 빠른 발전을 우리에게 각인시킨 계기가 되었다. 전기만 꽂아주면 먹지도, 자...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-05-01 경향신문
    Read More
  17. [이상엽의 공학이야기]휴대폰을 통해 본 전자제품의 순환경제

    [이상엽의 공학이야기]휴대폰을 통해 본 전자제품의 순환경제

    지난 수십년간 전자 및 정보통신 산업의 눈부신 발전은 현대의 경제뿐 아니라 우리의 일상생활에도 큰 변혁을 가져왔다. 지하철을 타면 책이나 신문을 보는 사람보다 휴대폰을 보는 사람들이 많아진 지 오래고, 잠들기 직전까지 휴대폰이나 태블릿을 보느라 ...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-04-03 경향신문
    Read More
  18. [이상엽의 공학이야기]미래의 화학산업

    [이상엽의 공학이야기]미래의 화학산업

    지난 반세기 한국이 빠른 경제성장을 하는 데 큰 역할을 해온 석유화학산업은 지난해 수출액만 501억달러에 달해 총 수출액이 6000억달러를 돌파하는 데 큰 기여를 하였다. 석유화학산업은 거의 모든 산업에 기초가 되는 국가 기간산업이자 전략산업이다. 그...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-03-06 경향신문
    Read More
  19. [이상엽의 공학이야기]바이러스 감염질환의 위협과 대응

    [이상엽의 공학이야기]바이러스 감염질환의 위협과 대응

    필자는 지난 1월 말 스위스 다보스에서 개최된 세계경제포럼의 연차총회, 일명 다보스포럼에 다녀왔다. 다보스포럼 직전에 발표된 올해 전 세계 위협요인들에는 예년과 유사하게 기후변화, 자연재해, 데이터 사기, 사이버 공격 등이 포함되었는데, 특이하게도...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-02-06 경향신문
    Read More
  20. [이상엽의 공학이야기]플라스틱은 과연 환경의 적일까

    [이상엽의 공학이야기]플라스틱은 과연 환경의 적일까

    우리 몸의 70%는 물이고 우리 주변의 물건들은 70%가 플라스틱이라는 말이 있을 정도로 플라스틱 없는 세상을 생각하기가 힘들다. 가볍고 물성이 뛰어나며 값이 상대적으로 싸서 널리 쓰이는 플라스틱(plastic)은 그 어원이 그리스어 플라스티코스(plastikos)...
    이상엽 카이스트 특훈교수 2019-01-09 경향신문
    Read More
Board Pagination Prev 1 Next
/ 1