온실가스 최대 배출국이면서도 기후변화에 소극적인 대응을 해온 중국이 최근 과학기술력을 바탕으로 기후변화 문제에 적극 대처하려는 움직임을 보 이고 있다. 지난 6월 14일 중국 과학기술부 장관 완강(萬剛)은 국무원 뉴스 브리핑을 통해‘기후 변화에 대응하기 위한 과학기술 추진계획’을 공식 발표 했다. 과학기술부, 국가발전개혁위원회, 외교부, 교육부, 재정부 등 관련 14개 부 처가 공동으로 확정한 본 추진계획은「중국 국가 중장기 과학기술 발전계획 (2006~2020)」에서 중점영역으로 책정된 환경과 에너지 분야에 대한 기술개 발 지원 및「중국 기후변화 대응 국가방안」에 따라 전세계적 기후변화에 대응 하는 중국의 과학연구 능력을 높이기 위하여 책정되었으며 2020년까지 실현 할 6대 목표, 4대 중점임무, 6가지 추진방안을 제시하고 있다.
Catch the Trends, See the Future
04 2007. 6. 26. / Vol. 159 양국은 1차 에너지원별 구성에서도 큰 차이가 있다. 영국은 천연가스와 석유의 비중이 비슷한 수준이지만, 우리는 석유의 비중이 절반에 육박할 정도로 높아서 석유의존도가 지나치게 높다. 게다가 영국은 석탄과 석유 등 풍부한 에너지 자원을 가 지고 있는 에너지 자립국 이지만 우리는 필요한 에너지 자원 의 거의 전부를 수입하는 나라이다. 우리가 직면해 있는 문제점 중 하나는 1인당 에너지 소비량 이 소득이나 경제 수준에 비해 높고 에너지 소비효율은 낮다 는 것이다. 우리의 에너지원단위는 국제에너지기구(IEA) 회 원국 중 최악의 수준이다. 에너지원단위는 GDP 1,000 달러 를 생산하기 위해 투입되는 에너지 소비량을 말한다. 즉 에너 지원단위가 높다는 것은 에너지 소비 효율이 낮다는 것을 의 미한다. 같은 양의 가치를 창출하기 위해 더 많은 에너지를 써 야 하기 때문에 유가가 상승할 경우 다른 나라에 비해 상대적 으로 큰 타격을 입을 수 있다는 것을 의미한다. 물론 우리나라 산업부문에서 소비하는 에너지의 비중이 50%을 넘기 때문에 국민 개인의 책임으로 치부할 수 없다. 오히려 일본처럼 산업 부문의 에너지 효율 극대화를 통해 개선시켜 나아가는 방향으 로 접근하는 것이 옳을 것이다. 영국은 우리보다 훨씬 앞선 에너지 소비구조를 구축하고 있 다. 영국은 우리보다 훨씬 좋은 상황임에도 불구하고 더 나은 미래를 위해 앞서가고 있다. 영국은 에너지 순수입국 전환을 전제로 장기 국가에너지 계획을 세우고, 에너지 공급원의 다 양화와 재생가능에너지원의 비중 확대 등을 통해 경제발전을 지속시키면서 탄소 저배출 경제체제를 향해 선도적으로 움직 이고 있다. 영국은 에너지 순수입국으로의 전환을 담담하게 준비할 여유가 있지만 우리의 현실은 그렇지 않다. 마음은 바 쁘고 힘에 부치는 감이 없지 않다. 그렇기 때문에 돌다리도 두 드리는 심정으로 더 신중하게 생각해야 하고 앞선 국가들의 성공과 실패에 대한 교훈이 더 절실하다. 몇 차례에 걸친 오일쇼크를 경험했지만 크게 나아진 것은 없다. 과거에 비해 석유 의존도는 비교적 낮아졌지만 에너지 의존도는 더욱 높아졌다. 영국의 앞선 행보가 우리에게 강한 자극제가 될 수 있는 이유이다. 영국의 경우를 거울 삼아 철저 한 반성과 노력을 아끼지 않는다면 가까운 미래에 우리 경제 를 덮고 있는 에너지 소비의 거품을 걷어내고 보다 선진화된 에너지 선진국을 달성할 수 있을 것이다.
종이의 역사는 기원전 2500년경 이집트 나일강가에서 자라 던 갈대 모양의 파피루스로 만든 파피루스 용지로 거슬러 올라 간다. 지금까지 주로 포장지, 인쇄지 및 티슈 등에 사용되던 종 이가 최근에는 전자소재, 센서소재, 바이오소재 등 다양한 신 소재로 사용하기 위해 활발한 연구개발이 추진되고 있다. 특 히, 전자 종이는 2005년부터 활발하게 연구개발이 진행되어 최근에는 실용화가 추진되고 있으며 가장 최근에는 말하는 디 지털 종이 및 바이오 종이에 이르기까지 그 응용 가능 분야는 갈수록 확대되고 있다. 앞으로 종이를 이용하여 고기능 특성이 있는 신소재 개발이 계속하여 이루어질 것으로 기대되고 있다. ▶ 말하는 디지털 종이
06 2007. 6. 26. / Vol. 159 선택적인 반응들에 기반을 둔 기능성이 있는 제품이다. 바이 오활성 종이의 응용분야는 매우 다양하여 필터, 음식물 포장 재 혹은 개인 건강 진단기에 부착된 지표나 감지기 등에 응용 될 수 있으며 가격에 있어서도 현재 사용되는 것에 비해 훨씬 더 경제적이다. 한편, 인쇄 정보에 응용하기 위한 종이의 경쟁 력은 지속가능한 발전이라는 점에서 중요한 생분해 특성 여부 에 달려있다. 이 연구프로젝트는 정보 섬유 기반 제품을 경제적으로 생 산하기 위한 기본지식과 관련 기술 개발을 위해 올해 봄에 시 작되었다. 이 프로젝트의 목표는 재료로서의 종이를 사용하 고 개발하면서 동시에 종이산업에서의 새로운 비즈니스를 창 출하고 현재 상태를 더욱 강화시키는 데 있다. 이 연구는 임 산 및 바이오산업지식을 활용하게 되며 이 두 산업분야에서 새로운 제품을 개발할 수 있는 잠재성을 도출해 낼 것으로 기 대된다. ▶ 차세대 디스플레이 전자 종이 기술 개발 동향 미국의 이잉크(E Ink)사가 전기영동형 마이크로 캡슐을 이 용한 전자 종이 시제품을 개발한 이래, 전자 종이는 새로운 형 태의 디스플레이로서 신규 응용 분야를 창출할 수 있는 미래 유망 기술로 기대를 모아 왔다. 기존 플렉시블 일렉트로닉스 가 지향하는 구부릴 수 있으며 어느 위치에나 장착 가능한 플 렉시블 디스플레이의 영역과 함께 종래의 종이 매체가 갖는 편의성과 친숙성을 그대로 승계할 수 있다는 특징 때문에 최 근 수년간 활발한 연구가 이루어져 왔다. 개발에 참여하고 있 는 각 업체들도 LCD 등과 같은 기존의 디스플레이와 경쟁하 는 형태가 아닌, 종이를 대체하는 개념으로 접근한다면 실용 화를 위한 장벽을 크게 낮출 수 있을 것으로 보고 있다. 2006년 초반, 브릿지스톤과 히타치제작소는 전자분류체라 는 독자적인 재료를 이용하는 전자 종이를 개발하고, 이를 실 제 광고 표시 단말기에 적용하여 시연하는 실증 실험을 진행 하였다. 이 방식은 공기 중에서 입자를 이동시키는 방식이기 때문에 응답 속도가 매우 빠른 것이 특징이다. 또한, 브릿지스 톤은 4,096색의 표시가 가능한 컬러 전자 종이를 전시하기도 하였다. 한편, 세이코엡슨도 7.1인치 크기의 397ppi 전자 종 이를 개발한 바 있다. 미국의 E Ink사는 지금까지의 전자 종이보다 동작 속도는 두 배가 빠르고 밝기는 20%가 향상된 전자 종이 비즈플랙스 ‘Vizplex’를 개발했다고 밝혔다. 계조 표현도 종래의 2비트에 서 3비트로 향상되었다. 또한, E Ink사와 대만의 프라임 뷰
Consortium), 옥스퍼드대(University of Oxford), 버밍엄대 (University of Birmingham), 옥스포드셔(Oxfordshire)의 러더포드 애플톤 연구소(Rutherford Appleton Laboratory) 등으로 구성된 연구팀은 리튬 원자 화합물을 이용하는 수소 저 장 시스템을 개발하고 있다. 영국의 연구팀이 개발한 수소 저 장 시스템을 이용하면 1회의 수소 주입으로 수소/연료전지 자 동차가 300마일 이상을 움직일 수 있다. 영국 연구팀의 연구 결과는 수소/연료전지 자동차들의 상용 화를 막는 가장 큰 장애물을 해결할 가능성을 제공하였다. 특 히 이번의 개발은 화학 흡착 공정을 통해서 한정된 무게에서 의 고밀도 수소 저장을 가능하게 한 것으로 이는 궁극적으로 기존의 수소 저장 시스템과 같은 무게의 시스템을 이용하여 더 많은 거리를 운행하도록 도와준다. UK-SHEC 프로젝트 의 공동 책임자인 옥스퍼드대 피터 에드워드(Peter Edwards) 교수는 이번의 연구 결과가 수송 분야와 연료전지 사업체가 기다려온 기술적 장벽을 해결할 수 있는 실마리를 마련해준 것이라고 말했다. 덧붙여서 그는 영국에서 기술을 선도하는 많은 그룹이 모여 있는 슈퍼젠(Supergen)의 궁극적인 목표-수소 연료전지 자동차 개발의 가장 큰 장벽인 저장 문제를 해 결-인 새로운 수소 저장 시스템은 연료전지 자동차가 앞으로 10년 안에 대량 생산을 가능하게 하는 데 도움을 줄 것이라고 말했다. 영국 연구팀의 연구는 영국의 재생 전력 및 공급 이니 셔티브(Supergen : Sustainable Power Generation and Supply)의 지원을 받고 있다. 수소는 환경 오염물을 전혀 배 출하지 않는 가장 깨끗한 2차 에 너지원으로써 기존의 화석연료부 터 재생에너지, 원자력까지 현재 이용되거나 앞으로 이용될 수 있 는 대부분의 에너지원으로부터 얻을 수 있어 자원 빈국인 우리나 라도 외국에 대한 에너지 의존도 를 낮출 기회가 생길 것으로 기대 된다. 그러나 낮은 에너지 밀도 탓에 최근에는 수소 생산보다 저 장, 공급 등의 인프라 시스템의 중요성이 더욱 커지고 있다. 특히 수소/연료전지 자동차에 설 치할 수 있는 경량의 수소 저장 시스템의 개발은 앞으로 수소/ 연료전지 자동차의 상용화를 선도할 수 있도록 해줄 것이다. www.fuelcelltoday.com 지식코디네이터 tlgus TLD0159B001508 자원 고갈에 대한 두려움과 지정학적 위치에 따른 불안감으 로 인한 석유 가격의 급상승과 지구 온난화를 포함한 환경 문 제들은 자동차를 구동시키는 휘발유 및 디젤을 대체시키려는 시도를 이끌었다. 기존의 자동차 연료를 대체시키는 방법으로 가장 유력한 것은 재생에너지 자원인 바이오매스로부터 바이 오 디젤, 바이오 에탄올 등을 생산하거나 2차 에너지원으로 환경 오염물을 전혀 배출하지 않는 수소를 이용하는 방법이 다. 바이오매스를 이용하는 방법은 환경 오염물 배출이 화석 연료보다 적고 고갈의 위험이 적지만 연료 생산에 따른 식량 자원 부족과 기존의 자동차 소비를 모두 만족시킬 수 있는 양 을 생산하기 어렵다는 문제가 있다. 이에 비해 수소는 기존의 화석연료부터 태양력, 풍력, 바이오매스 등의 재생에너지 자 원들까지 대부분의 에너지 자원으로부터 얻을 수 있어 기존의 자동차에 대한 수요를 모두 만족시킬 수 있으나 해결해야 할 기술적 과제들이 많이 남아 있다. 수소/연료전지를 이용하는 자동차에 대한 투자는 최근 몇 년 사이 급속히 확대되었다. 초기에는 수소 생산, 연료전지 제 조, 구동 시스템 등에 대한 연구가 주류를 이루었으나 최근에 는 자동차 내의 수소 저장, 수소 주입을 포함한 수소 공급 인프 라에 대한 연구가 확대되고 있다. 특히 지금까지 개발된 수소/ 연료전지 자동차에 사용된 대부분 수소 저장 시스템을 이용하 면 1회 충전에 200마일까지밖에 운행하지 못했다. 이는 수소/ 연료전지 자동차의 상용화를 가로막는 기술적 장애가 되고 있 어 고압 탱크보다 더욱 안전하고 경제적이며 더 많은 수소를 저장시킬 수 있는 새로운 물질 또는 새로운 시스템에 대한 연 구가 최근 활기를 띠고 있다. 이미 수소 저장 시스템에 대한 많 은 연구를 진행하고 있는 미국의 에너지부는 5월에 경량 폴리 머 멤브레인을 포함하는 새로운 수소 저장 물질 및 시스템 개 발을 위해서 8백20십만 불을 투자한다고 발표한 바 있다. 최근 발표된 수소 저장 연구를 보면, 지금까지 수소 저장을 위해 이용되지 않았던 새로운 물질을 이용하는 연구가 주를 이 루고 있다. 일부에서는 자동차에 수소를 직접 저장하기 위하여 마이크로 구조로 되어 있는 고분자 발포체를 이용하거나 티타 늄이 도핑된 나트륨 알라네이트(Titanium-doped sodium alanate)를 이용하려고 한다. 또한, 영국의 재생 수소 에너지 컨소시엄(UK-SHEC : UK Sustainable Hydrogen Energy
연료전지 자동차의 상용화를
앞당기는 새로운 수소 저장 기술
리튬 원자(회색) 사이에 흡수된 수소 원자(녹색)
