이지사이언스 시리즈 Easy Science Series 11 그린으로 함께 나누는 미래 생활 속 녹색기술 이야기

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1 11 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 녹색기술센터(GTC) 2000년대 이후 국제 사회의 가장 큰 관심사는 심각한 환경오염 과 에너지 위기를 해결하고 인류의 지속가능한 발전을 추구할 수 있는 방안을 마련하는 것입니다. 이를 위해 세계 각국은 화석 연료에 기반을 둔 개발 위주의 패러다임에서 벗어나, 녹색기술 과 녹색산업을 새로운 성장동력으로 마련해 적극적인 투자와 인 프라 확충에 주력하고 있습니다. 녹색기술센터(GTC)는 이런 시대적 요구에 부응하기 위해 2013년 2월 미래창조과학부 산하 녹색기술정책연구소로 설립 되었고, 기후변화 대응, 온실가스배출 감축, 신재생에너지 개 발, 에너지효율 향상 등을 위한 기술정책 수립과 국제협력 체계 부문에서 세계적 정책기관으로 발돋움하기 위해 성장하고 있습 니다. Easy Science Series 쉬운 과학 즐거운 상상 이지사이언스 시리즈 11 그린으로 함께 나누는 미래 생활 속 녹색기술 이야기 김태건, 이현숙, 문경은, 김형주, 이혜진, 손범석, 곽영훈, 김의권 지음 이지사이언스 시리즈(Easy Science Series)는, 미래창조과학부와 한국과학창의재단, 그리고 미래부 산하 정부 출연연구기관이 공동으로, 일반인이 쉽고 재미있게 읽을 수 있도 록 제작하고 보급하는 과학기술 대중도서 시리즈입니다. 미래부 가 기획하고 과학창의재단이 제작 총괄하는 가운데 출연(연) 소속 연구원의 집필 참여를 통해 출연(연)과 관련된 과학아이템을 흥미 진진하게 풀어냅니다. 아울러 연구기관의 연구개발 성과도 소개 하며 현장의 목소리를 전달합니다. 이지사이언스 시리즈는 국가 경쟁력의 근간이 되는 핵심 과학기 술에 대한 국민의 이해를 높이며, 과학지식 소양을 함양하는 데 도움이 되도록 일반 대중의 눈높이에 맞춘 과학기술 교양서입니 다. 출연(연)의 우수 연구성과와 과학기술 위상을 널리 알리고 과 학기술인의 자긍심을 고취하는 한편, 과학기술인과 사회의 소통 을 통해 융합과 창조의 새로운 아이디어를 창출하는 데 기여하고 자 합니다. 이지사이언스 시리즈는 책자 형태뿐 아니라 전자책 형태로도 제 작되고 보급돼 스마트폰을 포함한 다양한 IT기기에서 활용할 수 있습니다. 특히 전자책에는 독자의 흥미를 끌 수 있도록 동영상, 퀴즈 등이 담겨 있습니다. 발간된 이지사이언스 시리즈는 사이언 스올( 각 출연(연) 홈페이지에서 무 료로 받아볼 수 있습니다. GTC는 정책 기획 역량과 기술 전문성을 갖춘 국내 유일의 녹색 기술 싱크탱크로, 국가 정책연구 수요에 긴밀히 대응하고 미래 발전방향을 제시함으로써 우리나라 녹색기술의 경쟁력을 제고 하는 한편, 선제적인 종합 정책을 기획 지원하는 것을 소임으로 하고 있습니다. 또한 국제협력 네트워크를 구축하여 우리나라 녹색기술 성과의 확산을 선도하고 해외 우수 녹색기술 연구기관과의 공동 협력 을 활성화함으로써 대한민국이 글로벌 녹색기술의 표준이자 리 더가 될 수 있도록 노력하고 있습니다. 국제기구와의 협력사업, 개발도상국을 위한 기술이전 지원 등으로 국제 사회의 동반성장 에도 기여하고자 합니다 ISBN

2 이지사이언스 시리즈 Easy Science Series 11 그린으로 함께 나누는 미래 생활 속 녹색기술 이야기

3 그린으로 함께 나누는 미래 생활 속 녹색기술 이야기 김태건, 이현숙, 문경은, 김형주, 이혜진, 손범석, 곽영훈, 김의권 지음 이지사이언스 시리즈 11 그린으로 함께 나누는 미래 생활 속 녹색기술 이야기 2015년 3월 23일 초판 1쇄 인쇄 2015년 3월 23일 초판 1쇄 발행 저자 김태건, 이현숙, 문경은, 김형주, 이혜진, 손범석, 곽영훈, 김의권(집필순) 기획 미래창조과학부 발간 녹색기술센터, 한국과학창의재단 홈페이지 제작 (주)동아사이언스 편집 동아사이언스 출판등록 (제 호) 주소 ( ) 서울시 용산구 청파로 109 전화 (02) 팩 스 (02) 홈페이지 ISBN * 잘못된 책은 바꾸어 드립니다. ** 본 책의 내용에 대한 무단 전재 및 복제를 금합니다. *** 본 책의 내용을 인용할 시에는 반드시 출처를 표기합니다.

4 머리말 기후변화 대응과 녹색기술 이야기 국내에서 1000만 명이 넘는 관객을 모으며 흥행했던 <인터스텔라>를 보면, 그 배경에 대 해 우리가 심각하게 생각해 볼 것이 있다. 영 화 속에서 지구는 극심한 기후변화, 병충해, 식 량난에 시달려 학교에서도 농업 위주로 가르 치고, 공학자들은 별로 쓸모가 없어 소수만 존 재하는 사회다. 황사 같은 먼지가 폭풍처럼 밀 려오고, 밀농사가 불가능해져서 옥수수만 심으 며, 병든 사람들이 점점 늘어나는, 한마디로 인 류의 종말을 향해 달려가는 상황을 보여주고 있다. <인터스텔라>는 지구를 황폐화한 주범으로 묘사되는 병충해와 황사를 도대체 누가, 왜, 어떻게 불러왔는지 아무런 이야기도 하지 않지만, 우리는 인류의 생존과 번영, 행복 이라는 미명 아래 인간이 지구의 환경을 파괴해 왔다는 것을 알고 있다. 18세기 중엽 영 국에서 일어난 산업혁명 이후 석탄, 석유, 천연가스 등 화석연료를 에너지원으로 사용 하면서 대기 중 온실가스 농도가 2004년에는 1770년에 비해 70% 증가했다. 이산화탄 소, 메탄, 아산화질소 등 주요 온실가스의 농도는 인간이 화석연료를 사용한 이후 뚜렷 하게 증가했다. 온실가스 증가에 따른 기후변화는 잦은 가뭄과 홍수를 불러일으킬 것이고, 사막화도 더욱 심해질 것이다. 농작물들은 바뀐 기후에 적응하지 못하고, 농사는 점점 더 어려워 지고 있다. 예를 들면, 지난 몇 년 사이에 미국 남서부 지방이 겪고 있는 가뭄은 일시적 인 것이 아니다. 이러한 상황은 2014년 4월 미국 쇼타임(Showtime) 채널에서 9부작 으로 방영된 <위험한 삶의 나날들(Years of Living Dangerously)>에서 극명하게 보여 주는데, 여기에 소개된 예측 지도에 따르면, 2080년 7월 미국 북부를 제외한 대부분 지 역의 온도가 섭씨 40도 이상이 될 것이며 미국에서 농산물 재배가 거의 힘들 것이다. 이 작품은 영화 <아바타>의 감독 제임스 카메론과 캘리포니아 주지사를 지냈던 아널드 슈 워제네거가 공동 제작자로 참여한 기후변화 다큐멘터리다. 이 다큐멘터리에서 지구의 기후변화 대응책에 동참하는 할리우드 스타 맷 데이먼, 제 시카 알바, 해리슨 포드 등이 전 세계를 여행하며 기후변화에 따른 직접적인 피해를 받 은 사람들의 사연을 소개했다( <뉴욕 타임 즈>지 칼럼니스트로 유명한 토마스 프리드먼은 이 다큐멘터리에서 기후변화로 인한 가 뭄이 시리아 내전의 원인 가운데 하나일 수 있다고 주장했다. 2014년 발표된 지구생명 보고서 에 따르면, 지난 40년 동안 전 세계 척추동물의 수가 50% 이상 감소했으며, 현 재 동물 종의 약 1/3은 멸종 위협을 받고 있거나 멸종위기 동물인데, 기후변화가 이에 대한 중요 원인 중 하나라고 한다. 기후변화에 따른 재해 재난 가능성은 미국에만 국한된 것이 아니다. 한국은 온실가 스 배출량이 세계 7위를 기록할 정도로 높고, 대기 중 이산화탄소 농도의 경우 2011년 기준으로 전 지구 평균(391ppm)보다 높은 것(395.7ppm)으로 나타났다. 그런데도 우 리는 아직 기후변화에 무관심하고 무책임하게 생각하고 있는지도 모른다. 그렇지만 우 리도 어느 순간 기후변화로 고통을 받게 될 수 있다. 곡물자급률 22%에 불과한 한국이 야말로 식량위기 에 가장 취약한 국가이기 때문이다. 지구온난화에 대한 국제 사회의 노력은 이미 오래전부터 시작됐다. 1979년 제1차 국 제기후총회에서 세계 여러 나라를 대표하는 기후학자들은 한 곳에 모여서 기후변화 문 제의 심각성을 논의했다. 세계기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP)은 기후변화가

5 세계 곳곳에 사는 사람들에게 어떤 영향을 미치는 지에 대해 연구했다. 그 결과 지구환경에 대한 대 응 방안을 마련하기 위해 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC) 를 1988년 설립했다. 그리고 국제 사 회는 지구온난화의 원인인 온실가스를 줄이기 위 해 기후변화협약을 채택했다. IPCC에 따르면, 전 세계 해수면이 빠른 속도로 상승하고 있는데, 많은 과학자들은 바다의 해수면 이 1m 상승할 경우, 바다보다 낮은 땅이 많은 네 덜란드는 국토의 6%가, 아시아에 있는 방글라데 시는 국토의 17.5%가 물속에 잠길 것이라고 예상 한다. 또한 지구의 온도가 2 오르면 열대지역 농 작물이 크게 감소해 약 5억 명이 굶주릴 위기에 처 하고, 최대 6000만 명이 말라리아에 걸릴 수 있다. 33%의 생물은 멸종 위기에 직면하게 된다. 지구의 온도가 4 오르면 유럽의 여름 온 도가 50 까지 오르고, 이탈리아, 스페인, 그리스, 터키가 사막으로 변한다. 북극의 얼음 이 사라져서 북극곰처럼 추운 지방에 살던 생물들은 멸종한다. UN은 반기문 사무총장의 주관하에 2014년을 세계 군소도서국의 해(International Year of Small Island Developing States) 로 지정했고, UNEP은 이를 지지하기 위해 군소도서국의 기후변화 대응에 초점을 맞추어 세계환경의 날을 기념했다. 특히 기후변 화로 인한 군소도서국의 취약성과 성장 위험, 위급함을 알리고 군소도서국의 중요성에 대한 이해를 높이고자 했다. 군소도서국들은 남태평양 사모아섬에서 2014년 총회를 열 2015년은 기후변화와 관련해서 가장 중요한 해일 것이다. 2014년 12월 2일부터 3주 간 페루 리마에서 열렸던 기후변화 당사국 총회(COP20) 에 이어 2015년에 프랑스 파 리에서 COP21 총회가 열린다. 이때까지 대부분 국가는 기후변화에 대한 실효성 있는 대책에 합의해야 한다. 요약하면, 오늘날 지구는 온난화 현상에 의해 점차 숲은 사라지고, 사막화 현상이 증 가하고 있다. 또한 일부 국가에서는 깨끗한 물이 부족해 매년 사망하는 사람들이 늘고 있으며, 해수면은 계속 상승하고 있다. 생물다양성 보전 측면에서 보면 많은 동식물이 멸종 위기에 처하며 외래종이 국경을 넘나드는 탓에 생태계가 심각한 위협을 받고 있 다. 해양 환경은 바다에 쌓인 쓰레기 등으로 물이 오염됐기 때문에 바닷물고기가 사라 지고 있으며 바닷물 온도 상승으로 생태계가 변화되고 있다. 번영과 발전만을 추구하던 무분별한 개발은 지구의 심각한 오염과 환경파괴를 초래했고, 결과적으로는 인류의 생 존도 위협받게 됐다. 지금 우리는 지구를 되살리기 위한 노력이 매우 시급하고 절실한 것이다. 녹색기술센터의 연구원들이 함께 모여 기후변화 대응에 대해 토론하고 각종 녹색기 술의 전문분야별로 연구했던 내용을 정리해 생활 속 녹색기술 이야기 에 담았다. 이는 수소를 이용한 전기 생산, 건물 에너지 절약에 관련된 기술과 에너지 하베스팅 기술, 폐 수 변신 및 쓰레기 자원화에 대한 환경 친화적 기술, 온실가스 줄이는 비법과 그에 따른 작은 섬나라의 문제점과 대응책, 전통마을로부터 배우는 녹색기술 등 다양한 접근으로 지구를 소중히 지키고 가꾸는 노력이다. 이런 녹색기술 분야가 미래 융합기술, 새로운 산업과 일자리 창출로 연결될 것이다. 우리가 에너지 절약, 친환경 제품 사용, 자원 재 활용 등 주변의 작은 것부터 실천한다면, 청정한 지구, 지속가능한 녹색 지구에서 행복 한 삶을 살 수 있을 것이다. 고 생태계와 인간의 관계를 강조했다. 트리니다드 토바고, 통가, 사모아, 수리남과 같은 작은 섬들은 기후변화, 폐기물 관리, 천연자원의 감소, 인구 과잉, 극단적인 자연재해 등 다양한 문제에 직면하고 있으며, 지구온난화가 해수면상승을 야기하므로 그중 기후변 2015년 3월 녹색기술센터 화가 가장 큰 당면과제다.

6 목차 머리말 004 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 01 섬이 가라앉고 있다! 왜 섬들이 물속으로? 우리 섬은 우리가 지킨다 녹색섬 개발 프로젝트 전 세계 도서, 힘 모아 대처한다 제주도, 녹색섬으로 변신 중 에너지 자립섬 울릉도 꿈꾼다 더러운 물은 어디에서 생길까 더러운 물 목욕시키기 폐수 이용해 에너지 만든다 깨끗하게 변한 물 이용하기 물 발자국을 따져보자 079 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 CHAPTER 4 쓰레기를 자원으로 순환하라 01 탄소발자국이 뭐예요? 가전제품에 붙어 있는 에너지소비효율등급 멀티탭이 똑똑해진다?! 새는 물 막는 법 보일러를 집 밖에서 끌 수 있다면? 선진국일수록 쓰레기 많이 배출한다? 쓰레기 썩는 데 1만 년 걸려 제품도 사람처럼 태어나고 죽는다 폐기물을 에너지로 만드는 법 자원순환의 대표, 소재 재활용 재이용하거나 재제조하거나 100

7 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 01 아폴로호는 어디서 전기를 얻었을까 오염물질 제로 의 녹색 전지 단위전지 원하는 대로 쌓는다 연료전지, 자동차와 가정에 들어왔다 수소는 어디서 구하지? 연료전지로 지구가 얼마나 깨끗해질까 환경에 순응하는 건물 건물에 바라는 4가지 쾌적감 차양은 언제 쳐야 할까 심야전기로 얼음 얼려 냉방한다 건물에너지관리시스템, 최신 ICT 기술과 만나다 165 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 01 에너지의 수확이란? 자동차 폐열에서 에너지 얻는다 인체 열로 휴대전화 충전한다고? 춤추면 전기 발생한다 빗방울에서 에너지 수확하기 웨어러블 디바이스와 찰떡궁합 미래사회 바꾸는 에너지 하베스팅 142 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 01 과거에서 온 미래 녹색기술 도랑은 살아 있다 마을 되살려낸 도랑 우리가 알고도 놓친 연못 우리 마을이 달라졌어요 홍수를 이기는 선조들의 지혜 전 세계에 부는 전통녹색기술 바람 187 필자 소개 190 이미지 출처 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 011

8 CHAPTER 1 01 섬이 가라앉고 있다! 02 왜 섬들이 물속으로? 03 우리 섬은 우리가 지킨다 04 녹색섬 개발 프로젝트 가라앉는 섬 이야기 05 전 세계 도서, 힘 모아 대처한다 06 제주도, 녹색섬으로 변신 중 07 에너지 자립섬 울릉도 꿈꾼다 012 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 013

9 01 섬이 가라앉고 있다! 섬은 사방이 물로 둘러싸여 있어서 다른 지역과는 해로, 항로 그리고 수중해협 이나 교각을 통해 연결돼 있다. 전 세계에 사람들이 사는 유인섬은 9000개 정도 로 추정된다. 한국의 경우, 유인도서는 482개이다. 우리에게 잘 알려진 대부분의 유인섬들은 관광지로서 많은 이들에게 휴식과 낭만을 제공하는 공간으로 활용되 평균 해발고도가 2m가 되지 않는 몰디브는 해수면 상승으로 수몰 위기에 처해 있다. 고 있다. 하지만 이러한 휴식과 낭만의 장소 그리고 그 지역주민에게는 삶의 터전인 섬 이 가라앉고 있다. 지구온난화가 진행되면서 남극과 북극의 얼음이 녹고 수면이 상승해 많은 섬들이 물속에 잠기고 사라져갈 위험에 처해 있다. 세계의 섬들 중 수면상승으로 인한 최대의 피해국이 될 것으로 추정되는 국가 가 있다. 26km²(여의도의 약 3배) 크기에 전체 인구 약 1만 명이 사는 남태평양 의 아름다운 섬나라 투발루. 이 나라는 원형 산호초 섬들의 평균 해발고도가 채 2m가 되지 않고, 국가의 가장 높은 지점이 5m에 미치지 못한다. 이곳의 연간 수 면상승률은 지난 20년간 0.07mm였던 반면, 최근에는 1.2mm로 급격히 높아지고 있다. 기후변화에 따른 엘니뇨와 라니냐(열대 동태평양의 해수온도가 평년보다 높거나 낮은 이상해류현상)는 열대 돌풍이나 해일 그리고 가뭄을 야기해 투발루 를 비롯한 남태평양의 도서지역이 또 다른 환경문제에 직면하고 있다. 주변국과 거리가 멀리 떨어져 있어 관광객이 많지 않고, 대부분의 관광객들은 생태관광(대 중관광과는 다른 친환경적인 관광)을 목적으로 투발루를 방문하고 있다. 해수면 상승과 엘니뇨 및 라니냐에 의한 영향은 인도양의 아름다운 도서국인 몰디브에도 미칠 것으로 예상되고 있다. 몰디브는 해일 등으로 세계에서 세 번째 로 기후변화 취약 도서로 평가받는다. 이 나라의 전 대통령이자 환경주의자인 모 하메드 나시드는 2009년 수중 퍼포먼스를 통해 이산화탄소 배출에 대한 감축의 노력이 없으면 우리 모두가 멸종한다고 발언하며 자국을 포함한 전 세계가 겪고 있는 글로벌 위험에 대해 경종을 울린 바 있다. 도서지역은 아니지만 미국의 플로리다 주 남동부 해안에 있는 마이애미는 폭 풍해일 위험성이 높아 세계에서 폭풍해일에 가장 취약한 도시로 평가받고 있다. 허리케인 등의 기존 대규모 폭풍이 잦을 뿐 아니라 기후변화에 따른 수온의 이상 변화로 인해 해일의 빈도수가 대폭 증가하고 있기 때문이다. 014 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 015

10 한 걸음 더 02 왜 섬들이 물속으로? 대부분의 섬은 육도 세계에는 많은 섬들이 있다. 세계에서 가장 큰 섬인 그린란드, 마천루로 유명한 맨해튼 섬, 여러 개의 삼각주로 이루어진 남부 네덜란드 델타지역의 섬들, 따뜻한 남태평양의 하와이 도서지역 등. 크기뿐 아니라 기후도 각양각색이다. 한 가지 중요한 사실은 섬이 암초보다는 크고 대륙보다는 작다는 것이다. 오스트레일리아의 경우, 큰 섬처럼 보이지만 대륙의 일부로 이해돼야 한다. 일반적으로 섬은 육도( 陸 島 ), 양도( 洋 島 ), 그리고 인공섬으로 분류할 수 있다. 육도는 본 래 육지였던 것이 가라앉아 남은 부분이거나 대륙붕의 일부가 융기해 생긴 섬인 반면, 양 도는 대륙과 관계없이 해상에 독립적으로 생긴 섬이다. 우리가 아는 대부분의 섬은 육도이 섬들이 물속으로 가라앉는다는 것은 엄밀히 말하면 해수면이 상승해 섬들이 물에 뒤덮인다는 뜻이다. 지구온난화로 인해 남북극의 빙하를 포함한 얼음이 녹 으면서 바다의 수위가 올라가서 해발고도가 낮은 섬지역의 생존이 위협받고 있 며, 화산섬들은 양도이다. 인공섬은 둑을 쌓아 만든 970km² 넓이의 네덜란드 플레보폴더 (Flevopolder) 섬이 대표적이다. 는 것이다. 극지대의 빙하를 녹게 만든 지구온난화는 왜 발생된 것일까? wikipedia/nasa 대표적 인공섬 플레보폴더. 북극곰 한 마리가 북극해에 떠 있는 얼음 위에 간신히 올라타 있다. 016 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 017

11 20세기 후반 과학자들은 지구온난화로 인해 각종 문제가 발생할 수 있다고 지 속적으로 반복해 경고했다. 다양한 생물 종이 사라질 수 있다는 위협, 인류의 식 량문제, 해수면 상승으로 인한 도서지역과 육지의 감소, 우리사회에 미치는 전반 적인 파급효과 등 다양한 문제뿐 아니라 그 원인을 규명하고 이들 문제를 해결 하기 위한 이슈들에 대해 논의하기 시작했다. 이 논의에서 온실가스 효과로 인 해 지구에 들어온 태양열이 지구 밖으로 나가지 못하는 문제가 지구온난화의 주 요 이유로 제기됐다. 즉 환경오염으로 인해 이산화탄소 배출이 증가하고 배출된 이산화탄소가 지구온난화를 야기하고 있다는 주장이 가장 타당한 것으로 여겨 졌다. 1990년대에는 문제에 대한 경각심이 고조되면서 국제연합(UN)에서 UN기후 <그림> IPCC의 평균 온도상승 예측률 온도( ) IPCC 2007 IPCC 2001 IPCC 1995 IPCC 1990 NASA GISS 연도(년) 변화협약(UNFCCC, United Nations Framework Convention on Climate Change)이라는 글로벌 기후변화대응 체제를 만들고 지구온난화에 대한 전 세계 적인 대응을 논의하고 준비하게 됐다. 현재 196개 국가가 회원인 기후변화협약은 1997년 마련된 교토의정서를 통해 이산화탄소를 감축하기 위해 노력하자는 최 초의 국제적 합의를 바탕으로 공동이행을 시도하고 있다. 하지만 이산화탄소 주 <그림> 인간이 일으킨 온실효과에 대한 IPCC 보고서의 변화 인간이 야기한 온실가스효과의 분량 요배출국인 강대국들(미국, 일본, 러시 아 등)이 의무이행을 거부하면서 유럽 연합을 중심으로 절반의 성공을 거두 1990년 정량화 못함. 1995년 인간의 영향 식별함. 2001년 1951년 이래 지구 온도 상승의 50% 이상에 대해 인간이 방출한 온실가스가 67~90% 정도 책임 있음. 2007년 적어도 90% 책임 있음. 2013년 적어도 95% 책 임 있음. 게 된다. 비록 모든 국가가 끝까지 같 이 하지는 않았지만, 이러한 시도를 통 녹색기술센터 UN기후변화협약 회의. 해 글로벌 위험에 대한 전 지구적 노력 의 장은 자리를 잡아가기 시작했다. 지구온난화의 이유에 대해서도 더 정확한 원인을 찾아가고 있다. 온실가스 효과를 만들어내는 이유는 사람들이 환 경을 오염시키고, 이로 인해 이산화탄소가 배출되기 때문이라는 주장이 있었다. 그리고 지구의 빙하기 주기에 따라 지구온난화가 나타난다는 주장, 태양의 활발 018 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 019

12 한 활동에 따라 지구 기온이 상승한다 는 주장도 있었다. 이 원인에 대한 대 답과 문제해결 방법을 찾기 위해 전 세 계의 전문가들은 기후변화에 대한 정 03 우리 섬은 우리가 지킨다 미국 플로리다 주 남동부는 기후변화에 따라 수온이 상승해 허 리케인에 의한 해일의 빈도수가 대폭 증가했다. 사진은 허리케인 구름 사진. 부간 패널(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change)을 구성 했다. 이 패널은 지금까지 총 5차의 평 가보고서에서, 인류가 산업혁명 이후 도서지역에 사는 이들에게는 지구온난화로 인한 해수면 상승의 문제는 심각한 온도상승률을 2 이내로 유지하지 못 이야기다. 이 문제가 사람이 이산화탄소를 과도하게 배출하기 때문에 일어난다 하면 인류는 위험에 처한다는 주장과 함께 인간이 지구온난화를 야기했다는 가 설의 확률이 95% 이상임을 조사결과로 제시했다. 현재 국제사회에서는 온도상승률이 2 를 넘지 않도록 다양한 논의를 통해 방 법을 찾으려고 노력 중이다. 이 노력의 중요한 일환으로 신기후체제를 만들어서 전 세계가 대응하려 하고 있다. 이는 모든 국가가 자발적으로 각국의 이산화탄소 배출량을 어떻게 감축할 것인지 그리고 지금의 상황에 어떻게 잘 적응할 수 있을 지에 대한 계획을 만들어 발표하고 논의해서 모두가 공동의 목표를 달성하기 위 해 노력하자는 것이 주요 내용이다. 최근 페루 리마에서 개최됐던 제20회 당사국 총회(COP 20)에서는 선진국과 개도국 모두가 자발적으로 계획을 세워서 2015 년 21회 당사국 총회에서 발표하고 논의하자는 내용에 합의했다. 이러한 국제 논의에서 기후변화에 가장 취약한 지역인 도서지역은 최빈국과 함께 감축계획안 제출 의무에서 면제되는 특권을 받았다. 하지만 섬지역은 자신 들의 생존에 대한 문제이므로 스스로를 위한 적극적인 노력을 계속할 것으로 전 망된다. 는 사실이 분명해진 만큼, 해발고도가 낮은 도서지역의 주민들에게 상승하는 바 다의 높이는 생존이 걸린 문제다. 세계적으로 지구온난화에 가장 취약하다는 섬지역 투발루의 경우, 지역민의 노력은 눈물겹다. 총 9개의 섬 중 유인섬이 8개인 투발루는 현재 2개의 섬이 사 라졌고, 수도 푸나푸티도 이미 침수한 상태다. 잦은 폭풍과 해일로 인한 시설 피 해, 주력사업 부재로 인한 경제적인 불안정, 토양에 침범한 소금기로 인한 식수 부족과 농작물 폐해 때문에 1만여 명의 투발루 국민은 환경난민이 될 위험에 처 해 있다. 월리 텔라비 투발루 총리는 인터뷰를 통해, 섬 대부분이 바닷물에 잠 긴다고 해도 우리는 이 땅을 떠나지 않을 것이며, 그렇게 할 수 있도록 이 사태를 막아야 한다 는 비장한 각오를 전달한 바 있다. 투발루는 현재 2020년까지 100% 재생에너지를 통한 발전을 이루겠다는 야심찬 계획을 세웠고, 이에 따라 세계 유수의 전력회사의 투자와 비정부기구의 도움을 받 아 태양광 발전시설을 설치 중이다. 일본에서는 해수담수화 시설을 설치해 투발루 의 부족한 식수문제를 해결하기 위해 인도적 도움을 주고 있다. 투발루 국민들은 020 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 021

13 몰디브에는 주변에 고리 모양의 산호초가 있는 섬이 많다. 세계에서 지구온난화에 가장 취약한 투발루. 수도 푸나푸티는 이미 침수한 상태다. 사진은 푸나푸티 해변. c wikipedia/stefan Lins 이산화탄소 배출을 줄일 수 있도록 전기와 열을 절약하는 생활을 실천하고 있다. 앞에서 언급한 침수 위험 도서인 몰디브는 아름다운 해변을 갖춘 최고의 휴양 지로 잘 알려져 있다. 몰디브 공화국은 스리랑카 남서부의 인도양에 위치한 작은 섬들의 집합체다. 1190개의 섬이 26개의 산호섬 그룹으로 무리 지어 있으며, 총 면적은 298km 2, 길이는 820km에 달한다. 몰디브는 총 인구가 약 30만 명인데, 지역과 인구로 보았을 때 아시아 국가로서는 매우 작은 국가이다. 국가는 해수면 으로부터 평균 1.5m로 낮은 고도를 유지하고 있다. 몰디브는 폭풍, 가뭄, 집중 강 우, 남인도양으로부터 발생한 사이클론에 의한 높은 파도처럼 지역적으로 복합 적인 위협에 정기적으로 노출돼 있다. 재난 위험 시나리오를 보면, 몰디브는 지구상에서 기후 변화에 가장 취약한 국 가 중 하나이기도 하다. 이러한 난점을 극복하기 위해 이 지역에는 기후완화를 위한 청정에너지 사업(CECM, Clean Energy for Climate Mitigation) 을 통해 에너지 효율을 측정해 적용하고 재생 에너지 사용을 높이며 석탄과 같은 화석원 료에 대한 의존을 줄이기 위해 노력 중이다. 태양광 발전시설을 설립해 재생에너 지원의 비율을 높이고 에너지 전환과 효율을 개선함으로써, 몰디브의 주 수입원 인 관광업과 수산업과의 안배를 이루어서 친환경적인 경제개발을 추진하고 있다. 022 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 023

14 04 녹색섬 개발 프로젝트 현재 가라앉고 있지는 않지만, 녹색섬 개발의 선도적인 역할을 하는 지역도 있 다. 덴마크의 삼소(Samsø)섬과 본홀름(Bornholm)섬이 대표적인 예다. 삼소섬 은 덴마크 중앙에 위치한, 114km 2 의 면적에 4200명이 사는 작은 섬이다. 66세 이상의 노인인구가 섬인구의 20% 이상(덴마크 평균은 13%)을 차지하고, 소득이 덴마크 평균보다 20% 이상이 낮은 비교적 낙후된 지역이었다. 1999년 섬의 주 요 산업 중 하나였던 돼지 도살업이 금지되면서 주민들이 경제적 어려움에 직면 하게 됐다. 관련 문제를 해결하기 위해 시민들이 발의하고 정부가 지원한 덕분에 삼소섬에는 육 해상풍력발전기 21기, 밀짚연소난방공장 3기, 나무조각 연소난방 공장 1기 등 다양한 재생에너지 시설 이 건설됐다. 이에 따라 풍력발전 터빈 을 건설해서 섬 내 전력 수요의 대부분 을 풍력발전으로 충당하고 있으며, 태 양열 및 바이오매스 연소공장을 건설 녹색섬 개발 정책을 펼치고 있는 덴마크 본홀름섬. 너지는 본토에 수출함으로써 10년 내 100% 재생에너지 자립의 섬, 100% 탄소 중립적인 섬으로 만들겠다 는 목표를 현실화하고 있다. 삼소섬은 전 세계의 대표 c samsoemaelk.dk 덴마크의 삼소섬. 해 섬 난방의 70%를 재생에너지로, 나 머지 30%는 열펌프 등 새로운 난방시 스템으로 충당하고 있다. 또한 남는 에 적인 녹색섬 사례이다. 본홀름섬은 2006년부터 2025년까지 재생에너지 자급도(해상 항공 운송 분 야 제외)를 100%로 만든다는 구상인 녹색섬(Bright Green Island) 개발 정책 024 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 025

15 카나리아제도 대서양 라 팔마 란사로테 테네리페 라 고메라 그란카나리아 푸에르테벤투라 엘 이에로 서부 사하라 엘 이에로 섬은 카나리제도에서 가장 서쪽에 위치하고 있다. 2014년 6월부터 풍력-수력 혼합 발전소를 가동하기 시작한 엘 이에로 섬. 을 시행하고 있다. 이 정책은 단순한 에너지 자립이 아니라 지속가능한 녹색성장 을 목표로 하고 있다. 이에 따라 덴마크 지방정부와 지멘스, IBM, 덴마크 에너지 등이 컨소시엄을 구성해 2009년부터 도서 내 자동차들을 스마트그리드에 연결 된 전기차로 바꾸려는 프로젝트를 진행 중이다. 이뿐 아니라, 섬의 녹색이미지를 이용해 재생에너지 시설을 관광 자원으로 활용하는 에너지 관광 프로그램을 개 발하고 있으며, 세계 각국 기업들의 재생에너지 실험무대로서 본홀름 섬을 마케 팅하고 있다. 현재 도서 내 40기의 풍력발전기가 설치돼 있어 총 전력 소비량의 33%(덴마크 평균은 20%)를 해결해 주고 있다. 또 하나의 대표적인 사례로 스페인의 엘 이에로(El Hierro) 섬을 들 수 있 다. 유네스코 세계생물보호지역인 카나리아 제도에 위치한 이 섬은 278km 2 면 적에 1만여 명이 살 정도로 규모가 작고 전력소모가 적은데, 연중 대륙으로부터 풍부한 바람이 불어온다. 2014년 6월부터 본격적으로 풍력-수력 혼합 발전소 (Gorona de Viento)를 가동하기 시작하면서 세계 최초로 재생에너지를 이용 한 100% 에너지 자급자족을 실현하고 있다. 평소 여유 전력으로 항구 인근에 있 는 저수지 물을 해발 700m에 있는 화산 분화구까지 끌어올려, 바람이 불지 않을 때는 이 물을 이용해 발전할 수 있는 대비책을 마련하고 있다. 이 발전소의 가동 으로 스페인 정부는 20년간 8,000만 유로(약 1,000억 원)를 절약할 수 있을 것으 로 예상하고 있다. 유네스코 세계생물보호지역인 카나리아 섬은 매년 이산화탄 소(CO2) 배출량 1만 8700톤을 없앨 수 있게 됐고, 기존에 발전을 위해 사용했던 디젤 6000톤도 절감할 수 있게 된 것이다. 026 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 027

16 05 전 세계 도서, 힘 모아 대처한다 도서지역의 친환경적 생존노력은 개별적이고 산발적이지만은 않다. 많은 도서 지역은 공동체를 구성해 자국이 직면한 문제에 대응하고자 한다. 군소도서개발 국(SIDS, Small Island Developing States)은 낮은 해안의 저지대를 가진 52개 의 도서지역이 모여서 그들의 공동문제인 제안된 자원, 민감한 자연재해, 취약한 외부환경, 높은 국제무역 의존도 등을 해결하기 위해 노력하고 있다. 2014년 9월 사모아에서 개최된 3차 군소도서개발국 유엔 국제회의에서는 반기문 사무총장 을 비롯해 회원국들과 유엔의 주요 인사들이 모였다. 국제사회 간의 협력을 강화 해 도서지역을 더 친환경적으로 개발하자는 협의를 하기 위함이었다. 미국의 전 대통령인 빌 클린턴 이 설립한 클린턴 재단(Clinton Foundation)은 대표적인 친환경 공 동체로서 기후변화, 경제 개발, 세 카리브해에 있는 서인도제도를 비롯한 전 세계 많은 도서는 공동체를 구성해 기후변화에 대응하고 있다. 사진은 서인도제 도에 속한 바하마의 수도 나소. 통해 대부분의 섬 국가들이 겪고 있는 생태계와 농업의 폐해에 대처하고 있다. 즉 25개의 섬 국가들과 동업해 재생에너지 개발 사업을 진행할 뿐 아니라 폐기 물 및 물과 관련한 문제를 해결하기 위한 방책을 구상하며 이행하고 있다. 결국 화석 연료 소비를 줄일 뿐 아니라 저탄소 경제로 전환하는 것을 도와주고 있는 것이다. 대표적인 사례로는 아이티에 청정에너지를 공급하는 사업이 있다. 다양 한 파트너들과 함께, 석탄을 대체할 재생연탄과 효율적인 요리 스토브를 이용하 는 새로운 요리법을 개발하는가 하면, 아이티의 폐기물을 관리하기 위한 재활용 c US Embassy New Zealand 사모아에서 열린 3차 군소도서개발국 유엔 국제회의. 계보건, 보건과 건강(Health and Wellness), 여성과 소녀라는 5개의 주 제에 대한 활발한 사업을 진행하고 있 다. 클린턴 재단은 관련 이니셔티브를 시스템을 구축하며, 저렴한 대체 청정에너지 개발에 노력을 들이고 있다. 카리브해 지역을 친환경 개발하기 위한 공동체인 카본워룸(Carbon War Room)은 탄소배출을 줄이고 저탄소 경제를 발전시키고자 탄생한 연구기구이자 비정부기구이다. 2009년 설립 이후 에너지 효율을 높이고 이산화탄소 배출을 대 028 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 029

17 <그림> 카리브해의 서인도제도 중앙아메리카 카리브해에는 1만여 개의 섬이 서인도제도를 이룬다. 이 중 유인도는 180여 개이고, 쿠바, 아이티, 도미니카, 자메이카, 트리니다드토바고, 바하마 등의 국가가 자리하고 있다. 06 제주도, 녹색섬으로 변신 중 미국 c 녹색기술센터 바하마 2014년 카리브 재생에너지 포럼. 쿠바 멕시코 자메이카 아이티 도미니카공화국 영국령 버진아일랜드 미국령 버진아일랜드 한국에서도 친환경 녹색섬을 지향하는 움직임이 뜨겁다. 대표적인 선도 사례 벨리즈 푸에르토리코 세인트키츠네비스 앤티가바부다 는 제주도에서 찾아볼 수 있다. 제주도는 1846km 2 의 면적에 약 55만 명의 인구 과테말라 엘살바도르 온두라스 니카라과 세인트빈센트그레나딘 그레나다 도미니카연방 세인트루시아 바베이도스 가 살고 있는 큰 섬이다. 대부분의 주민들이 관광업에 의존하고 있으며, 공단과 같은 산업시설이 없어 에너지 사용량이 전국 국토규모 대비 1% 정도 수준이다. 코스타리카 파나마 콜롬비아 베네수엘라 트리니다드 토바고 가이아나 하지만 제주도는 지역 특성상 풍력과 태양열 자원이 풍부하기 때문에, 신재생에 너지를 활용할 수 있는 가능성이 높다. 실제로 도내에 태양에너지를 이용한 태양 광 발전 시설이 보급돼 있으며, 마라도의 경우 150kW 규모의 태양광 발전소가 규모로 감축시킨 저탄소 섬을 구축하기 위해 에너지자원을 효과적으로 배분하 고, 도서지역 간의 기술정보를 제공하며 실질적인 프로그램을 개발하려고 노력 중이다. 전 세계적으로 유명한 관광지역인 카리브해 도서는 전기비용이 매우 높 은 편이며, 시장성이 있는 곳에 한해서는 많은 투자가 이루어지고 있어 상호 간 의 협력을 통해 균형 있고 자율적인 발전이 필요한 지역이다. 이런 문제를 잘 알 고 있는 카리브해 지역민들은 관련 문제를 해결하기 위해 공동체적인 협력이 요 구된다는 것을 절실히 인식하고 있다. 제주 가파도에 설치돼 있는 풍력 발전기. 스마트그리드사업단 030 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 031

18 c 녹색기술센터 c wikipedia/andiw 2014년 제주에서 개최된 국제 녹색섬 포럼. 녹색기술센터에서 공동 주관했다. 제주도는 2007년 세계자연문화유산으로 등재됐다. 사진은 한라산 백록담의 전경. 섬 지역 주민 전체에 공급할 전기를 감당하고 있다. 가파도의 경우, 에너지 자립 100%를 달성하기 위해 다양한 재생에너지 시설을 2014년부터 가동 중이다. 민간 위주로 개발해 오던 풍력발전은 공공부문으로 전환해, 오는 2020년까지 제주도 전기 에너지 수요량의 20%를 충족시킬 수 있는 총 500MW 규모의 풍력 발전기를 제주 지역에 건설할 계획이다. 태양열 이외에도 지중열, 지중공기열, 지 하수열, 천부지열과 같은 지열을 이용한 연구도 이루어지고 있으며, 매립가스를 이용한 에너지 발전 사업과 바이오 가스를 이용한 열병합발전 사업도 진행되고 있다. 바이오 에너지의 경우, 제주 지역에서 발생하는 가축 분뇨가 많아 이를 에 너지로 활용할 가능성이 매우 높다. 또한 전기나 산업 분야뿐 아니라 주거 부문 에서도 정부에서 표방하는 그린 홈(Green Home) 100만호 프로젝트 에 발맞 추어, 신재생에너지를 이용해 주거 생활이 가능한 친환경 주택이 증가할 것이다. 특히 태양열의 경우, 태양광 주택 10만호 보급사업의 일환으로 설치비의 70%를 정부에서 지원받았을 뿐 아니라 사후 관리비가 거의 들지 않으며 기존의 주택들 도 이용할 수 있기 때문에 태양열로 에너지와 온수를 사용하는 방식이 지속적으 로 보급될 전망이다. 제주도는 또한 그 자체로서의 아름다움을 지녀 2007년 7월 세계자연문화유산 에 등재된 곳이다. 화산섬의 유산을 지니고 있을 뿐 아니라, 한라산이나 동굴에 보기 힘든 동 식물이 서식하고 있다. 제주시는 이런 자연의 신비와 아름다움을 외부인들에게 알리기 위해 제주 세계자연유산센터를 마련했으며, 에코 랜드 라 는 이름하에 한라산의 원시림 숲속을 기차를 타며 여행할 수 있는 테마파크도 건 032 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 033

19 07 에너지 자립섬 울릉도 꿈꾼다 한국전력 제주도 구좌읍에서 태양광발전, 풍력발전, 에너지저장장치 등을 실증하는 데모하우스. 립해 많은 관광객을 끌고 있다. 자연 생태계의 측면뿐 아니라 친환경 과학기술까 지 접목된 제주도는 친환경 도서지역으로서의 성공 사례를 만들기 위해 적극적 인 노력을 기울이고 있다. 지역민이 중심이 된 비영리기관 제주 녹색섬 포럼 은 제주도를 중심으로 한 도서지역의 비영리 공동체 역할을 수행하고 있다. 2014년 국제 녹색섬 포럼은 카본프리 섬을 지향하는 세계의 지자체 및 섬의 네트워크로서 제주에서 개최됐 다. 녹색섬 조성에 필요한 연구와 정책개발 및 지속적인 상호교류 추진을 목표로 삼고 전 세계의 환경지식인, 기업, 언론인과 함께 친환경적, 사회통합적 시도를 공고히 하고 있는 것이다. 행사를 공동주관한 녹색기술센터는 녹색기술을 통한 친환경 개발의 사례를 소개하기도 했다. 또 하나의 프로젝트가 울릉도에서 진행 중에 있다. 화산암으로 구성된 면적 약 73km 2 의 오각형 섬 울릉도에는 약 1만 명의 인구가 살고 있다. 내륙과 전력망이 연결되지 않아, 에너지원으로서 발전단가가 높고 환경오염물질 배출이 많은 디 젤 발전기를 통해 섬 내 4000여 가구에 전기를 공급하고 있다. 이로 인해 섬 주 민들은 육지의 5배의 가격으로 전력을 이용하고 있는 실정이다. 이런 문제를 해 결하기 위해 울릉도에 마이크로그리드 구축사업이 시작됐다. 마이크로그리드 시 스템은 육지와 전력망이 연결되지 않은 도서지역에 신재생에너지 설비와 전력저 장장치(ESS, Energy Storage System)를 연계해, 기존 디젤발전기의 의존도를 낮출 수 있게끔 할 뿐 아니라, 발전 단가도 기존 디젤연료의 20~30% 수준으로 크게 줄어들 것으로 전망된다. 울릉도 신재생에너지설비 보급률은 전체의 약 5% 수준이다. 특히 소수력발전 에 의존하고 있으며 소수력발전이 신재생에너지 보급의 90%를 차지한다. 울릉 도는 대한민국 녹색성장을 선도하는 세계적 녹색명품섬 구현 이라는 비전하에, 울릉도 녹색 지열발전소 건립과 울릉도 그린에너지 마이크로그리드 사업을 통해 에너지 자립섬 울릉도 를 완성하고자 한다. 2014년 5월, 서울에서 열린 청정에너지장관회의(CEM, Clean Energy 034 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 035

20 풍력발전단지 사파리와 전기자동차 경주대회, 집광판을 활용한 아트월 등 다양 한 관광프로그램을 개발해 창출된 관광 수입을 울릉도 주민을 위해 활용해야 할 것 이라고 밝혔다. 멕시코 대표는 오히려 재원을 외부에서 들여오는 방안을 제시 했다. 특히 그는 신재생에너지 펀드와 중앙정부의 보조금 등으로 민관 연구 클러 스터를 구축할 필요성을 강조할 뿐 아니라, 울릉도 주민의 주요 수입원인 농업에 서 나온 폐기물과 생활폐기물로 생산된 바이오가스를 전원으로 활용하고, 투자 회수를 보장하기 위해 신재생에너지 장기구매계약을 체결할 필요가 있다고 제안 했다. 울릉도 외에도 전남 가사도를 비롯한 도서지역에서 한국의 친환경 경제개발을 추진하고 있다. 이런 움직임은 청정 녹색기술과 체계를 해외에 이전해 대한민국 의 기술을 소개하고, 해외 도서지역의 친환경 발전에 이바지할 수 있는 좋은 기 c wikipedia/korea.net 회를 마련해 줄 것이다. 이를 통해 한국이 전 세계 도서지역의 환경피해를 막고 지구를 살리는 데 큰 역할을 할 수 있기를 기대한다. 마이크로그리드 구축사업이 진행 중인 울릉도. 사진은 울릉도 태하항. Ministerial)에서 총 23개국이 모여 청정에너지뿐 아니라 울릉도의 녹색섬 프로 젝트에 관해 다양한 얘기를 나눴다. 각국 대표들은 울릉도 녹색섬 프로젝트에 대 해 다음과 같이 조언했다. 미국 대표는 전기차 사용을 촉진해 수송용 화석연료 의존도를 낮추고 전기차를 자동차 외에 전력저장장치로도 이용하는 방안을 제 시했다. 노르웨이 대표는 주민이 직접 프로젝트에 자본을 출연하고 주주로 참 여하게 함으로써, 자신이 거주하는 환경을 변화시키는 데 적극적으로 나서는 주 인의식을 가질 수 있도록 추진해야 한다 며 그에 상응하는 대가로, 이를 활용한 036 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 037

21 한 걸음 더 c 녹색기술센터 c 녹색기술센터 필리핀 반타얀 섬의 해변. 2014년 필리핀 반타얀 섬에서 열린 능력배양 워크숍에서 폐자원 에너지화 기술을 소개했다. 도서지역을 중심으로 한 글로벌 그린에너지 공동체 기후변화에 대응하는 세계의 움직임이 체계화돼 가는 가운데, 도서지역에서 이산화탄소 를 감축하고 이 흐름에 적응하기 위한 필요성이 점점 증가하고 있다. 이런 배경에서 녹색기 술센터는 국내외 도서개발 사례를 분석하고 국제사회의 논의에 참여하며 전략적인 도서 개 발을 추진했다. 이를 기반으로 글로벌 그린에너지 공동체를 구성하는 기본요소와 방향성에 대한 개념 도출을 시도했다. 도서지역을 중심으로 기후변화에 대응하기 위한 전 지구적 노 력이 성공할 수 있도록 도서지역을 중심으로 한 그린에너지 공동체의 구조와 운영에 대한 기본적인 그림을 마련하고, 이 글로벌 공동체에서 한국의 역할을 조명하고 제고하기 위한 프레임워크를 도출해, 한국의 전략적 접근과 추진을 위한 기본방향을 제시했다. 이 연구는 앞으로 더 많은 국내외 사례 분석, 전문기관과의 협력, 현지 조사와의 논의를 통해 글로벌 그린에너지 공동체의 개념화를 고도화할 계획이다. 또한 이 공동체에서 한국의 역할을 정립하기 위해 두 가지의 전략적 협력사례(필리핀 반타얀, 도미니카 공화국)를 적극 적으로 추진해, 실증적인 결과물을 바탕으로 한국의 글로벌 전략 프레임워크를 구체화하고 전문화하고자 한다. 특히 필리핀 반타얀 섬에 대한 지속가능한 개발 프로젝트는 독일의 국제협력단 GIZ와 필 리핀 정부가 컨소시엄(ProGED, Promotion for Green Economic Development)을 구성해 2013년부터 추진 중이다. 녹색기술센터는 2014년 5월 한국을 방문한 ProGED와의 논의를 통해 참여가능성을 타진하고 6월과 9월에 현지를 방문한 뒤 관련자와의 미팅과 공동워크숍 에 참가했다. 특히 9월에 추진된 현지워크숍에서는 녹색기술센터가 담당하게 될 폐자원 에너지화 분야 에 대한 제안을 발표한 바 있다. 해당 워크숍에는 필리핀 정부의 산업통산부, 관광부 등의 담 당자, 지방정부 고위관계자, 지역산업체 및 협회 관계자 등 50여명이 참여해 높은 관심을 보 였다. 반타얀 지역의 폐자원에너지 활용은 앞으로 타당성 조사, 현지 시 담당자 및 현지주민 과의 지속적인 협의, 개발 구체화 등 많은 과정이 산재해 있는 상태이다. 하지만 한국의 녹색 기술을 성공적으로 이전하려는 의미 있는 노력이 결실을 맺을 수 있도록 녹색기술센터는 최 선을 다할 것이다. 038 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 1 가라앉는 섬 이야기 039

22 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 01 탄소발자국이 뭐예요? 02 가전제품에 붙어 있는 에너지소비효율등급 03 멀티탭이 똑똑해진다?! 04 새는 물 막는 법 05 보일러를 집 밖에서 끌 수 있다면? 040 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 041

23 01 탄소발자국이 뭐예요? 영국 일본 한국 스위스 스웨덴 태국 c pef-world-forum.org 세계 각국의 탄소라벨링 방법. 약간 출출해서 동네 마트에 들어가 간편하게 먹을 수 있는 즉석밥과 평소 잘 마 시던 탄산음료를 골랐다. 그런데 즉석밥의 뚜껑과 캔 위쪽에 CO2가 적혀 있는 그 림이 눈에 띈다. 우리가 먹는 식품에 환경문제에서 자주 접하는 단어인 CO2라니, 왠지 잘 어울리지 않는 조합이다. 이 식품에 그려져 있는 CO2 그림은 이 식품이 만들어지는 과정에서 배출되는 이산화탄소를 줄이기 위해 노력 중이고 이를 인증 받았다는 표식이다. 어떤 물건이 만들어질 때부터 없어질 때까지 기후변화의 주원인으로 알려져 있 는 이산화탄소가 배출된다. 이산화탄소는 눈에 보이지 않는 기체이지만, 제품의 생산에서 폐기 단계까지 발생되는 이산화탄소의 양은 알 수 있다. 이것을 탄소발 자국(carbon footprint) 이라고 한다. 이런 탄소발자국을 우리가 알아볼 수 있도 c 동아사이언스 저탄소상품으로 인증받은 탄산음료 제품. 소비자는 그린카드를 이용해 포인트를 적립할 수 있다. 록 라벨을 붙이게 하는 제도를 탄소라벨링(carbon labeling)제도 라고 하고, 우 리나라에서는 탄소성적표시제도라고 한다. 탄소라벨링 제도는 2007년 영국에서 제조업체와 유통업체가 모인 카본 트 러스트(Carbon Trust) 사가 탄소감축라벨(carbon reduction label) 을 인 증받은 것에서 비롯됐다. 이후 탄소의 발생 자취를 밟는다는 의미에서 발자국 (footprint) 모양을 쓰면서 탄소발자국이라고 부르기 시작했다. 이러한 탄소발자 국제도는 영국뿐 아니라 스웨덴, 미국, 캐나다, 일본 등으로 확산되면서, 이 제도 를 시행하는 나라가 점점 늘어나고 있다. 우리나라도 2009년부터 탄소성적표시 제라는 이름으로 본격적으로 시행하고 있다. 우리나라 탄소성적표시제는 탄소배출량을 파악하여 표시하는 탄소배출량 인증 042 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 043

24 저탄소상품 <1단계: 탄소배출량 인증> <2단계: 저탄소상품 인증> c flickr/thingermejig 제품의 전 과정에서 발생한 온실가스 배출 량을 정량적으로 파악해 인증 부여 탄소배출량 인증을 받은 제품이 온실가스 감축 목표를 달성할 경우 인증 부여 한국환경산업기술원 영국 런던의 슈퍼마켓(오른쪽)에서는 카본트러스트 탄소발자국 마크가 부착된 제품(왼쪽)을 만날 수 있다. 계산할 수 있다. 예를 들어, 여름철에 에어컨 사용을 1시간 줄이면 1년에 13.12kg 마크와 탄소배출량을 기준보다 줄인 제품에 붙이는 저탄소상품 인증마크 두 종류 가 있다. 즉석밥으로 유명한 한 제품의 경우는 제품의 생산과정에서 사용되는 연 료를 친환경연료로 바꿔 탄소발자국을 줄인 제품이다. 지금까지 식품, 전자제품, 운송 관련 상품 등 1000여 개가 탄소성적표지 인증 을 받았다. 이렇게 인증받은 제품은 사람들에게 친환경적인 상품이라는 친근한 이미지를 얻을 수 있어 매출량도 증가하게 되고, 매출량 증가로 기업은 환경을 위 해 더 많이 투자할 수 있다. 즉 환경을 위한 선순환 구조가 형성되는 것이다. 이런 이유로 기업들은 제품의 탄소발자국을 줄이기 위해 많은 노력을 하고 있다. 물건을 생산할 때 나오는 탄소발자국뿐 아니라 일상생활에서 전기, 연료, 물품 등을 사용하면서 만들어내는 탄소발자국과 교통수단에서 발생하는 탄소발자국도 의 CO2를 줄일 수 있으며, TV 시청을 1시간 줄임으로써 1년에 7.35kg의 CO2라 는 탄소발자국을 줄일 수 있다. 우리나라에서는 사람들이 일상생활에서 탄소발자국을 줄이는 녹색생활을 실천 할 수 있도록 그린스타트 운동을 2008년부터 시작했다. 이를 장려하기 위해 일상 생활에서 탄소배출량을 줄일 경우 많은 혜택을 주고 있다. 예를 들어 2011년부터 그린카드를 발급하여, 가정에서 에너지 사용량을 줄이거나, 탄소성적표지를 받아 녹색제품이라는 인증을 받은 물건을 구입하면 포인트를 적립해준다. 그린카드를 이용하면 포인트를 현금처럼 쓰거나 대중교통을 탈 때 할인 혜택을 받을 수 있다. 사람들이 탄소발자국을 더 쉽게 줄여 더 많은 혜택을 받을 수 있도록 도와주는 기 술이 바로 녹색기술이다. 044 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 045

25 02 가전제품에 붙어 있는 에너지소비효율등급 일상생활에서 탄소발자국을 줄이는 방법은, 자원을 아껴 쓰는 방법밖에 없다. LG전자 여기서 말하는 자원은 전력을 비롯한 물, 가스, 종이처럼 우리가 생활할 때 사용 하는 모든 자원을 뜻한다. 물론 탄소발자국을 줄이기 위해 어떤 소비도 하지 않는 다는 것은 불가능하다. 그래서 사람들이 탄소발자국을 좀 더 쉽게 줄일 수 있도록 녹색기술이 도와준다. 그중 대표적인 것이 가전제품의 에너지 소비효율을 높이는 기술이라 할 수 있다. LG전자 냉장고와 에너지소비효율 1등급 라벨. 실제로 온실가스 배출량의 84%가 에너지 사용에 의해 발생되고 있다. 에너지 효율이 높은 가전제품을 쓴다는 것은, 적은 전력만으로도 많은 힘을 내 에너지 사 용량을 줄일 수 있다는 뜻이다. 쉽게 말 해 이는 사람이 밥을 적게 먹고도 밖에 전기 냉온수기처럼 주로 전력을 많이 소비하는 전자 제품을 시작으로 에너지소비 효율등급표시제를 의무화했다. 제품의 소비전력을 표시해 사람들이 에너지 효율 이 높은 제품을 쉽게 구별할 수 있도록 도와주고 있는 것이다. 에너지소비효율등 효율등급 나가서 오랫동안 활동할 힘을 낼 수 있 는 상황과 비슷하다. 급표시제를 2000년 8월부터 시작한 일본에 비하면 아주 빨리 시작한 셈이다. 더 욱이 우리나라는 2009년부터 CO2 배출량도 함께 표시해 두고 있다. 소비전력량 그렇다면 에너지 소비효율이 높은 에너지소비효율등급은 1등급에서 5등급까지 있는데, 등급이 낮을수록 효율이 c 에너지관리공단 이산화탄소 배출량 세부 제품정보 연간 에너지비용 에너지소비효율등급 라벨에 대한 설명. 가전제품을 어떻게 구별해 낼 수 있을 까. 우리나라에서는 1992년 9월, 냉장 고를 비롯해 에어컨, 세탁기, 전기밥솥, 높다는 의미다. 효율이 가장 안 좋은 5등급 제품 대신 1등급 제품을 사용하면 약 30~40%의 에너지를 아낄 수 있다. 전기밥솥(10인용 이하)을 예로 들면, 에너지 효율 1등급의 제품을 사용할 경우, 월간 소비전력량이 17.9kWh, 월간 에너지 비 046 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 047

26 삼성 TV와 에너지프론티어 라벨. 용이 2,864원인 것에 비해, 5등급 제품은 같은 시간을 사용해도 월간 소비전력이 22.3kWh, 월간 에너지 비용이 3,568원으로 올라간다. 이렇듯 에너지소비효율이 좋은 제품을 사용하면, 단순히 탄소발자국만 줄일 수 있는 것이 아니다. 적은 전력 만으로도 높은 효율을 낼 수 있으니, 전기세도 절약할 수 있다. 제품의 에너지소비효율을 쉽게 구별할 수 있도록 표시해 두면 사람들이 에너 지소비효율이 높은 제품을 사게 되고 이 제품을 생산한 기업에 이익이 돌아간다. 따라서 기업들은 에너지소비효율을 더 높이기 위해 더욱 열심히 노력하게 된다. 이런 선순환 구조가 형성된 결과, 냉장고는 1리터당 연간소비전력량(kWh/L y) 을 1996년부터 2010년 사이에 59%나 줄일 수 있었으며, 에어컨은 1996년부터 2010년 사이에 효율이 20%나 증가했다. 최근에는 에너지소비효율이 1등급보다 더 좋은 제품도 만들어졌다. 그런 제품 에는 2012년부터 에너지 프론티어 라는 기준도 새로이 적용되기 시작했다. 이렇 게 소비효율이 높은 제품이 많아짐에 따라 일상생활 속에서 탄소발자국을 줄이는 데 큰 도움이 되고 있다. 이에 가전제품에서 시작된 에너지소비효율등급제도는 자동차를 거쳐 건축물에도 적용되었다. 에너지효율등급표시제뿐만 아니라, 탄소발자국을 줄이는 기술이 적용된 제품 을 쉽게 구별할 수 있도록 도와주는 제도로는 고효율에너지인증제도, 대기전력저 감 프로그램도 있다. 1996년부터 시작된 고효율에너지인증제도는 에너지 효율과 품질을 검사한 뒤 일정 수준 이상을 만족시키는 제품을 인증하는 제도이다. 형광 램프, LED램프처럼 이 제도의 인증을 받은 제품에는 고효율 인증라벨이 붙여진 다. 또한 1999년부터 실시된 대기전력저감 프로그램은 컴퓨터나 TV, 전자레인지 등의 제품에 대해 사용하고 있지 않을 때 소모되는 전력(대기전력)을 줄인 제품을 인증하는 제도이다. 반대로 대기전력이 많이 소모되는 제품의 경우, 경고 마크를 부착해 알아보기 쉽다. 048 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 049

27 03 멀티탭이 똑똑해진다?! 탄소발자국을 줄이기 위해 안 쓰는 전자기기는 꼭 전원을 끄는데, 전력 사용량 은 많이 줄이기 쉽지 않다. 오디오, 컴퓨터, TV, 전등 등은 탄소발자국을 줄이기 위 해 꺼둘 수 있지만, 냉장고 전원까지 끄는 데에는 한계가 있기 때문이다. 기술이 발전되면서 많은 가전제품이 생겨나 우리의 삶은 조금 더 편하고 풍족 해졌다. 예를 들면 개인용 컴퓨터는 한 집에 한 대 이상 보유하는 것이 자연스러 워졌고, 냉장고는 종류도 늘어나 일반 냉장고뿐 아니라 김치 냉장고도 일반화된 것이다. 이뿐만 아니라 정수기, 블루투스 음향기, 공기청정기, 가습기, 보습기처럼 기능성이 강조된 전자제품들이 많이 생겨나고 있다. 이렇게 가전제품들이 늘어나 한 번에 많은 플러그를 꽂을 수 있는 콘센트인 멀티탭은 전력 소비를 줄이기 위한 노력이 필요하다. 면서 여러 가전제품을 동시에 사용하기 위해 많은 콘센트가 필요해졌다. 이에 한 번에 많은 플러그를 꽂을 수 있는 콘센트, 즉 멀티탭이 등장하게 됐다. 멀티탭이 등장하면서 가정 내 전력 소비량도 함께 늘었고, 전력 소비를 줄이기 위해서 전자 제품을 사용하지 않을 때 전원을 꺼두는 노력을 하고 있다. 하지만, 제품의 전원을 꺼둔다고 해서 소비되는 전력까지 차단하는 것은 아니다. 콘센트 <표> 월 평균 전력사용량에 따른 비용 월 평균 전력 사용량(kWh) 구분 100 ~ ~ ~ ~ 초과 kwh 단가(원) 연간 금액(원) 1만 4,225 2만 1,037 3만 1,075 4만 5,800 8만 487 똑똑한 에너지제어장치들. 출처: 에너지관리공단 050 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 051

28 c 하이세이버 절전형 멀티탭 하이세이버. 전원 콘센트에서 플러그를 뽑지 않으면 새어나가는 전기, 즉 대기전력이 생기는데, 대기전력을 줄이기 위해 다양 한 절전형 멀티탭이 개발되고 있다. 에 그대로 꽂아 둔 채 전원만 끈다면 전기가 새어나가는데, 이렇게 새어나가는 전 기를 대기전력 이라고 한다. 대기전력으로 인해서도 탄소발자국이 많이 늘어나 는 것이다. 멀티탭에 꽂은 전기 플러그가 늘어나면서 우리가 모르는 사이에 대기 전력도 많이 발생하여, 누전으로 인한 사고도 많이 일어났다. 이에, 멀티탭은 트랜스포머처럼 조금씩 진화하기 시작해 누전이 일어나면 자동 으로 차단되는 멀티탭도 발명됐다. 물론 대기전력을 줄이는 방법 중 가장 좋은 것 은, 콘센트에서 플러그를 뽑는 방법이다. 그러나 일일이 플러그를 뽑는다는 것은 여간 귀찮은 일이 아니다. 그래서 조금 더 손쉽게 대기전력을 줄이기 위해서 발명 된 것이 각 콘센트에 스위치를 설치한 멀티탭이다. 안 쓰는 플러그가 연결된 콘센 그렇지만 대부분의 플러그는 구석진 곳에 놓아두거나 진열장 뒤에 숨겨 두는 탓에 특별히 신경 쓰지 않으면 안 쓰는 플러그를 끄는 것도 쉽지 않았다. 이에 대 비해 멀티탭은 조금 더 발전했는데, 타이머를 장착하여 켜놓고 쓰지 않으면 차단 되는 멀티탭까지 등장했다. 그리고 최근에는 주 전력의 전원이 꺼지면 자동적으 로 연관된 기기의 다른 전원이 차단되는 절전형 멀티탭도 나왔다. 예를 들어, 컴퓨 터의 경우 본체의 전원이 꺼지면 멀티탭의 전원이 차단되어 모니터나 스피커 등 의 전원도 같이 차단된다. 똑똑한 멀티탭인 것이다. 이렇게 컴퓨터에 절전형 멀티 탭을 사용하면, 월 대기전력 16.8W를 절약할 수 있어 탄소발자국도 줄일 수 있 고, 전기료도 연 2만~ 3만 원 정도 절약할 수 있다고 한다. 트의 스위치를 끄면 전기를 차단시켜 플러그를 뽑는 효과를 낼 수 있다. 052 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 053

29 04 새는 물 막는 법 일본 가정집을 방문했을 때 양변기 위에 수도꼭지가 있어 놀란 적이 있다. 이것 은 절수형 양변기 중 하나로, 재이용수를 활용하는 방식이다. 보통 일상생활에서 쓰는 양변기는 물을 흘려보내면 물통에 상수( 上 水 )가 다시 채워지는데, 이 절수형 양변기는 수도꼭지를 통해 나온 물로 손을 씻을 수 있게 만들고 손 씻은 물로 양 변기 물통을 채우는 것이다. 이렇게 하면 손 씻는 물을 아껴 상수 사용량을 줄일 수 있다. 물을 절약하는 습관도 탄소발자국을 줄일 수 있는 좋은 방법 중 하나다. 전력 소비뿐 아니라 물 소비를 줄이는 방법으로도 일상생활에서 탄소발자국을 줄일 수 있다. 물을 아껴야 하는 이유 중 하나는 물도 공기와 빛처럼 무한한 자원 같지만 사실 유한한 자원이다. 그리고 물은 일상생활에서 하루도 소비하지 않고 살아갈 수 없는 자원이다. 아침에 눈 뜨자마자 물을 소비하기 시작해 저녁에 잠 들기 전까지 물을 소비하므로, 일상생활에서 소비하는 물도 전체 물 소비 중 많은 양을 차지하고 있다. 그러나 우리나라는 OECD가 정한 물 부족 국가 중 하나이기 일반 양변기(왼쪽)와 절수형 양변기. c hafary.com.sg 도 하다. 물을 절약하는 것과 탄소발자국을 줄이는 것이 쉽게 연결이 안 될 수도 있다. 정확히 말하면 물을 사용하는 과정에서 탄소발자국이 늘어나기보다는 물을 사용하기 위해 멀리서 물을 끌어 오는 과정, 아파트 높은 층에서도 물을 사용하기 054 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 055

30 위해 펌프를 이용하는 과정, 다 쓴 물을 정수장까지 보내는 과정, 그리고 정수하는 과정에서 탄소발자국이 늘어나는 것이다. 그렇기 때문에 물을 적게 소비하면, 물 을 사용하기 위한 과정 혹은 사용 후에 발생되는 탄소발자국을 줄일 수 있다. 우리가 무의식적으로 그냥 흘려보내는 물을 방지하는 것만으로도 많은 물을 절 약할 수 있다. 예를 들어, 샤워 중 비누칠을 할 때 또는 양치할 때 물을 잠그는 행 동, 설거지할 때 물을 받아서 사용하기 또는 그릇을 씻을 때는 물을 잠그고 세제 로 씻는 방법, 변기 물통에 벽돌이나 페트병을 넣어 두는 것으로도 많은 물을 절 약할 수 있다. 이렇게 물을 절약하는 습관을 들이는 것도 좋지만, 최근에는 기술 적으로 물을 줄일 수 있는 방법도 있다. 예를 들어 대중목욕탕에서 많이 볼 수 있 는, 한 번에 일정량만 나오는 절수형 수도꼭지가 쉽게 떠오를 것이다. 집에서도 가 정용 절수형 수도꼭지를 세면기나 싱크대에 설치할 수 있다. 또한 대소변을 본 뒤 물을 내릴 때 양을 조절할 수 있는 절수형 변기도 있어 손쉽게 물을 절약할 수 있 도록 도와주기도 한다. 이렇게 가정의 샤워기, 세면기, 양변기를 절수형으로 교체 한다면, 연간 49.2kWh의 에너지를 절약해 탄소발자국을 줄일 수 있으며, 비용으 로는 연간 2만 9,963원의 수도세를 아낄 수 있다고 한다. 한 걸음 더 우리나라는 물 부족 국가인가? 국가별 기본적인 수자원 여건을 판단할 수 있는 일반적으로 통용되는 지표는 1인당 연 간 이용 가능한 수자원량이다. 이는 국토 면적에 떨어지는 연간 강수량 중에서 증발산 등의 손실을 제외한 유출량을 인구수로 나눈 값으로 유엔환경계획(UNEP), 국제인구행동연구소 (PAI) 등에서 공식적으로 인용되고 있다. 2003년 PAI에서 발표한 자료에 따르면, 우리나라 는 1인당 연간 이용 가능한 수자원량이 1453m 3 으로 나타나 세계 153개국 중 129위를 차지 하며 물 부족 국가(1000~1700m 3 )로 분류돼 있다. 우리나라의 경우 강수량은 풍부하지만 좁은 국토에 많은 인구가 살고 있어 수자원 여건이 매우 열악하다는 뜻이다. 한편, 영국 생태환경 및 수문학센터(CEH)는 국가의 복지 수준과 물이용 가용성의 관련성 을 나타낼 수 있는 통합적인 수치인 물 빈곤 지수(WPI) 를 개발해 발표했다. WPI는 물 부 족이 인구에 얼마나 큰 영향을 미치는지를 평가하기 위해 1인당 가용 수자원량, 수자원 접근 율, 사회경제요소, 물이용량 및 환경 등을 종합적으로 고려한 것이다. CEH의 발표에 따르면, 우리나라는 WPI가 62.4로 전체 147개국 중 43위, 29개 OECD 국가 중 20위를 기록했다. <그림> 국제인구행동연구소의 전 세계 국가별 물 스트레스 지수 c Philippe Rekacewicz 1인당 연간 이용 가능한 수자원량(m 3, 2007) 물 기근(Scarcity) 물 부족(Stress) 물 취약(Vulnerability) 자료 없음 056 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 057

31 05 보일러를 집 밖에서 끌 수 있다면? 사용을 줄일 수 있도록 내복 입는 습관, 샤워 시간을 줄여 온수 사용량을 줄이 는 방법 등을 권하고 있다. 실제로 보일러 사용을 1시간 줄이 면 1인 기준 에너지 절감량은 연간 60.49Nm 3 (0, 1기압, 상대습도 0% 의 기준 대기압 조건에서 m 3 로 측정 겨울에 난방비를 줄이기 위해, 집에서 두꺼운 옷을 입고 보온양말을 신고, 창문 한 기체량)이며, CO2 절감량은 연간 에 에어캡을 붙인다. 또한 전기스토브로 보일러를 대신하기도 한다. 이러한 경험 kg이라고 한다. 또한 이것을 비 들은 다들 한 번씩 해 봤거나 들어 봤을 것이다. 그런데 최근에는 이제 보일러를 용으로 환산한다면, 연간 5만 812원 밖에서도 컨트롤할 수 있다 는 내용의 TV 광고가 나오고 있다. 보일러 전원을 밖 에서도 컨트롤할 수 있다면, 실수로 보일러를 켜놓고 나와 가스비 폭탄을 맞는 것 을 피할 수 있다. 을 절약할 수 있다. 그리고 보일러의 난 방온도를 2도 낮추면 에너지를 연간 23.60Nm 3 을 줄일 수 있으며 CO2 양 에너지를 절약하는 습관이 탄소배출량을 줄이는 데 중요하다. 사실 보일러 난방은 우리나라에서만 볼 수 있는 난방 시스템으로, 온돌 방식이 은 52.86kg 줄일 수 있다. 이 정도면 발달된 난방법이다. 우리나라 고유의 난방법인 온돌은 아궁이에 불을 때어 불기 연간 1만 9,824원을 절약할 수 있다. 운이 방밑을 지나 방바닥 전체를 덥히는 독특한 방식으로 열효율이 높다. 우리가 한겨울을 따뜻하게 보낼 수 있는 것은 우리 선조들의 이런 지혜 덕분이기도 하다. 현대의 보일러는 이런 온돌 기술에서 아궁이의 역할을 대체하고 있다. 현재 대부 분의 보일러는 가스를 사용하는데, 가스를 소비하는 데 있어서도 일상생활에 탄 소발자국이 생성된다. 그렇기 때문에 보일러 사용을 효율적으로 줄일 수 있다면 탄소발자국도 줄일 수 있다. 보일러의 과다 사용을 막기 위해 나라에서는 적정 온도(18~20도)를 정해 놓고 보일러의 적정 사용을 권장하고 있다. 이뿐만 아니라 일상생활 속에서 보일러의 현대에 와서는 보일러 기술도 발달해 좀 더 쉽게 가스를 절감할 수 있다. 보일 러의 효율을 높여 보일러 연소에 과도하게 사용되는 가스를 줄일 수 있다. 최근에 는 보일러 기술에 사물인터넷(IoT) 기술이 결합되어 집 안에서뿐만 아니라 밖에 서도 보일러를 작동할 수 있다. 이러한 기술이 상용화된다면, 밖에서도 실내 온도 를 조절한다거나, 외출 시 보일러를 끄지 않았을 때 외부에서 보일러를 끌 수 있 어 과도하게 소비되는 가스를 줄일 수 있다. 이렇게 우리 주변에서 우리가 느끼지 못했지만 많은 기술들이 발전하여, 일상 생활에서 탄소배출량을 줄일 수 있도록 도와주고 있다. 이런 녹색 기술의 발달과 058 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 059

32 한 걸음 더 녹색생활 실천, UCC로 확산한다 이제는 집 밖에서도 집의 난방을 조절할 수 있다. 함께 우리가 조금만 더 에너지 절약에 신경을 쓰며 생활한다면 개인이 일상생활 에서 발생시키는 탄소발자국을 줄일 수 있을 것이다. 나아가 녹색 생활의 실천과 녹색 기술의 발전으로 녹색 지구를 만들어 나갈 수 있을 것이다. 녹색기술센터에서도 사람들이 더 활발히 녹색생활을 실천할 수 있도록 노력하고 있다. 그 일환으로 2014년 녹색기술센터는 서울산업진흥원과 함께 서울특별시의 후원을 받아 대국 민 녹색생활 실천 UCC 공모전을 개최했다. 이 공모전은 저탄소 녹색성장을 위한 생활 속의 실천 아이디어를 비롯해 학교, 직장, 가정 에서 녹색생활을 실천한 이야기, 기존의 녹색기술을 활용해 녹색생활에 적용하는 방안, 녹색 생활을 더 쉽게 실천할 수 있도록 개발하고 싶은 녹색기술 등을 주제로 영상 등의 UCC를 제 작하는 것이었다. 초중고 부문과 대학생 및 일반인 부문으로 나누어 진행된 공모전은 많은 참가자들 중에서 총 19팀이 수상했다. 특히 초중고 부문의 최우수상을 받은 작품 그린을 그리다 가 돋보였 다. 이 작품은 우리가 아프면 병원에 가고 차가 고장 나면 애프터서비스센터에 가지만, 지구 가 아프면 갈 곳이 없다는 점에 착안해, 우리가 다시 지구의 잃어버린 그린을 그려주자 는 내용을 담았다. 이 공모전을 계기로 응모자들은 공모전을 준비하면서 녹색생활에 대한 이해와 실천의지 를 높일 수 있었을 것이다. 녹색기술센터를 비롯한 주최 측에서도 우리가 손쉽게 실천할 수 있는 녹색생활에 대한 다양한 아이디어들을 얻을 수 있었다. c 녹색기술센터 c 녹색기술센터 2014 녹색생활 실천 UCC 공모전 포스터(왼쪽), 공모전 시상식에서 한자리에 모인 수상자들(오른쪽). 060 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 2 이산화탄소 줄이는 비법 061

33 CHAPTER 3 01 더러운 물은 어디에서 생길까 02 더러운 물 목욕시키기 03 폐수 이용해 에너지 만든다 04 깨끗하게 변한 물 이용하기 폐수의 변신은 무죄! 05 물 발자국을 따져보자 062 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 063

34 01 더러운 물은 어디에서 생길까 생활오수 발생량은 인구수와 생활양 식 등에 밀접한 관계가 있다. 2013년 도 기준 서울시의 1일 1인당 오수 발 생량은 256L(서울 통계정보 시스템에 따르면 인구 1038만 8055명, 1일 오 수 발생량 265만 9808m 3 )로, 2L짜리 생수병 128개 분량을 매일 쓰고 버리 우리는 매일 아침에 일어나 잠들기까지 집에서 다양한 활동을 한다. 화장실 변 는 것이다. 하지만 같은 해에 울산시의 기에서 대소변을 보고, 세면대에서 세수하며 때로 샤워기로 몸을 씻는다. 부엌에 경우 1일 1인당 오수 발생량은 225L 서 맛있는 것을 만들어 먹고 난 뒤, 싱크대에서 설거지를 하고, 세탁기로 옷을 깨 였다. 울산에 사는 사람들은 서울에 사 끗이 빨기도 한다. 이 과정에서 물을 이용하고 버린다. 이렇게 일상생활이나 사 는 사람들보다 물을 적게 쓴다는 것을 회활동을 통해 버려지는, 각종 액체성 또는 고체성 오물이 섞인 물을 생활오수 또는 가정오수라고 한다. 알 수 있다. 일반적으로 하수는 가정이나 사무실 등에서 나온 오수에 빗물(우수)이 합 샤워 같은 일상생활을 통해 버려지는 물을 생활오수라고 한다. 쳐져 하수도로 배출된 것이다. 하수는 강으로 버려지는 폐수. 산업폐수, 축산폐수와 함께 수질오염을 일으키는 3대 점오염원의 하나다. 하수를 처리하기 위해서 설치하는 하수관거, 하수처리장 등의 시설물을 다 합해 하수도 라고 한다. 우리나라는 근래에 들어서 생활오수와 공장폐수를 모두 처리할 수 있 는 다목적 하수도를 이용하고 있다. 하수관거를 통해 하수처리장으로 유입되어 처리된 폐수는 하천, 해역 등 공공수역으로 방류된다. 폐수는 생활오수, 산업폐수, 축산폐수 등 모든 더러운 물을 합한 것을 말하며, 화학적 또는 생물학적 오염이 진행된 것으로 인체 또는 해양 환경에 치명적인 영 향을 미칠 수 있다. 특히 산업폐수는 24개의 산업군에서 발생된 폐수를 말한다. 064 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 065

35 02 더러운 물 목욕시키기 싱크대에서 설거지할 때도 생활오수가 나온다. 2010년 환경부의 업종별 산업폐수 발생량 조사결과에 따르면 산업폐수는 매일 522만 9147m 3 이 발생하는데, 그중 344만 6857m 3 이 방류되어 약 66%가 버려 지고, 나머지 약 34%는 재활용된다. 폐수를 발생하는 업소 수는 운수장비(1만 8371개), 음식료품(4718개), 조립 금속(3556개), 비금속(3454개), 고무 플라스틱(2525개)의 순으로 많았고, 폐 수의 발생량은 가공금속(121만 9592m 3 /일), 전기전자(74만 9421m 3 /일), 담 배 제지 목재(49만 7494m 3 /일), 섬유(43만 5919m 3 /일), 비금속(43만 979m 3 / 더러운 물을 다시 깨끗하게 목욕시키기 위해서는 여러 단계의 과정을 거쳐 야 한다. 각 가정이나 공장에서 발생한 더러운 물은 하수관거를 통해 하수처리장 으로 보내진다. 오염된 하수를 그대로 하천 등에 흘려보내면 심각한 수질 오염을 유발하기 때문이다. 하수처리장에 도착한 더러운 물은 가장 먼저 침사지라는 곳으로 보내 섞여 있 던 모래나 부피가 큰 쓰레기를 걸러낸다. 흙이나 모래, 깡통, 나무토막 같은 찌 일)의 순으로 많았다. 그러나 외부로 폐수를 방류하는 양은 전기전자(70만 6805m 3 /일), 섬유(42만 126m 3 /일), 화학(32만 6592m 3 /일), 담배 제지 목재 (31만 8142m 3 /일), 음식료품(31만 136m 3 /일)의 순으로 많다. 하수처리장에서 더러운 물을 처음 가라앉히는 1차 침전지. 066 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 067

36 <표> 주요 하수처리 과정 구분 1차 침전지 생물반응조 혐기조 무산소조 호기조 2차(최종) 침전지 주요 제거 메커니즘 중력 침전으로 생슬러지 거름 미생물로 인 방출 제거 탈질(질소 제거) 인 제거 미생물, 유기물 제거 미생물 중력 침전으로 잉여슬러지 거름 체류 시간 8시간 4시간 하수처리장 전경. 침전지뿐 아니라 혐기조, 무산소조, 호기조라는 다양한 생물반응조가 배치돼 있다. 꺼기를 제거하기 위해서 물 위에 뜨는 물질은 건져 내고 물속에 가라앉는 물질 은 침전시키는 물리적인 방법을 이용한다. 침사지를 거친 더러운 물은 유량조정 조에서 균등하게 혼합되어 일정한 양씩 1차 침전지로 이동한다. 유량조정조에서 하수의 양과 수질을 균등하게 조절해야 이후 미생물을 이용한 생물학적 하수 처 리에 적절한 상태가 된다. 1차 침전지는 더러운 물을 처음으로 가라앉히는 단계로, 유량조정조에서 일정 한 양씩 이송된 하수에 포함된 오염 물질을 침전의 방법으로 제거한다. 즉, 물보 다 비중이 큰 물질(슬러지)과 물보다 비중이 작은 물질(부유물질)로 구분해 제거 하는데, 이 과정을 통해 오염 물질의 약 40%가 제거된다. 슬러지(오니, 汚 泥 )는 하수처리 또는 정수 과정에서 생긴 진흙 상태의 침전물로, 미생물과 유기물이 덩 어리를 이룬 것이다. 그 다음으로 1차 침전지에서 미처 제거되지 않은 더러운 물 속의 오염 물질을 처리하기 위해 호기조(생물반응조)로 보낸다. 호기조로 넘어온 하수에 공기를 불어넣어 미생물을 키운 다음, 그 미생물을 이용해 하수 속의 오염 물질(대부분 유기물질)을 분해하는 것이다. 이곳에서는 생물학적 공정과 화학적 처리가 주로 사용된다. 주로 하수 중 녹아 있는 유기물을 제거한다. 이때 대개 생물학적 처리 방식을 사용하는데, 이 과정을 거치면서 유기성 고형물의 80% 이상이 제거된다. 이렇게 많은 단계를 거치더라도 하수에는 여전히 오염 물질이 남아 있다. 그런 데 여러 종류의 무기성 이온, 중금속, 유기물질 등은 환경 생태계에 악영향을 미 칠 수 있기 때문에 완벽하게 제거해야 한다. 그래서 필요에 따라 추가적으로 고 도처리과정을 거치게 된다. 이 과정에서는 물리 화학 생물학적 처리 방법을 조 합해 사용한다. 남아 있는 유기물과, 부영양화의 원인이 되는 질소와 인을 제거 함으로써 처리수의 수질을 높이고, 특히 하천의 녹조 발생을 방지한다. 호기조에서 미생물에 의해 분해된 덩어리들은 최종 침전지로 넘어와서 다시 한 번 침전된다. 이 처리수는 3~5시간 정도 머물며, 그 동안 유기물 덩어리(슬러 지)는 가라앉고 맑은 물만 위로 뜬다. 최종침전지를 통과한 처리수는 소독조에서 마지막으로 미생물 소독 과정을 거친 후, 하천으로 방류하거나 생활용수, 공업용 수 등으로 재이용하게 된다. 068 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 069

37 한 걸음 더 03 폐수 이용해 에너지 만든다 하수 처리의 3가지 방법 하수 처리 방법은 크게 물리적 처리, 생물학적 처리, 화학적 처리 3가지로 나눌 수 있다. 물리적 처리는 주로 흙이나 모래, 덩어리가 있는 오염 물질을 제거하기 위해 이용한다. 스크 린, 여과, 침전, 부상( 浮 上 ) 등이 물리적 처리 방법이다. 생물학적 처리는 하수 처리에 미생물을 이용하는 것을 말한다. 크게 호기성 처리와 혐기 성 처리로 나눌 수 있다. 호기성 처리는 호기성 미생물에 의해 오염 물질을 분해하는 방법이 다. 호기성 미생물은 유기물을 분해해 에너지를 얻는 데 산소가 필요한 미생물이다. 호기성 처리법에는 활성 슬러지법, 살수여상법, 산화지 등이 있다. 이에 반해 혐기성 처리는 혐기성 미생물로 오염 물질을 환원 분해해 메탄가스와 탄산가스, 수소 등을 만드는 방법이다. 혐 폐수에는 다량의 유기물이 들어 있는데, 최근까지 이 유기물은 폐수를 처리하 는 과정에서 하수 슬러지로 모아 해양투기를 하는 것이 일반적이었다. 그러나 2012년부터 해양투기가 전면 금지됐기 때문에 환경오염을 발생시킬 수 있는 폐 기성 미생물은 산소가 없는 상태에서 생존하는 미생물이다. 혐기성 처리는 산소가 존재하지 않는 환경에서 이루어지는 유기물의 생물 분해 방식인데, 슬러지(오니) 중의 유기물은 혐기 성 미생물의 활동에 의해 분해된다. 수 및 하수슬러지를 이용해 에너지를 생산하는 다양한 기술이 급속히 발달하고 있다. 화학적 처리는 화학적 원리에 의한 하수 처리 방법이다. 폐수의 표면에 떠다니는 오염물 질을 제거하는 데는 효과가 크지만, 용해된 물질에 대해서는 효과가 적다. 경우에 따라 생물 학적 처리 방법과 병행하기도 한다. 화학적 처리 방법에는 응집 침전과 인산염 침전, 응결 등 이 있다. 호기성 미생물을 이용한 하수 처리 과정. 배수구로 빠져나간 뜨거운 폐수에서 에너지를 얻을 수 있다. 070 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 071

38 스위스에서는 여러 회사와 시청, 우체국, 학교, 유명 호텔 등 공공장소에서 폐 수를 이용해 열이나 전기를 생산하는 방식을 도입하고 있다. 스위스의 경우 매일 2억 8000리터의 미온수가 각 가정에서 버려지고 있다고 한다. 스위스 바젤에서는 20년 넘게 미온의 폐수가 흘러가는 관을 체육시설의 온수 기와 방의 난방에 사용하고 있다. 특히 바젤 근교에 위치한 비닝겐(Binningen) 에서는 폐수를 이용한 열펌프로 70여 개의 빌딩에 에너지를 공급한다. 이는 열 전도 시스템이 폐수로부터 에너지를 추출하고 열펌프로 인해 빌딩의 온도가 조 절되는 원리다. 스위스에서는 이처럼 폐수를 이용한 에너지 생산방식과 같은 새 로운 형태의 에너지 생산 프로젝트가 다양하게 실현되고 있다. wikipedia/roland zh 열펌프(오른쪽 작은 사진)를 이용해 에너지를 공급받는 스위스 취리히시청. 우리나라도 버리는 폐수에서 에너지를 뽑는다. 2015년부터 경기도는 도내 영 세 섬유 염색업체를 대상으로 폐열 재활용 시설 의 설치를 지원하기로 했다. 2012~2013년도에 시범으로 가동한 시설을 통해, 고온 폐수의 열 교환으로 폐 수 온도가 낮아지게 되면, 폐수 처리 효율이 증대되는 동시에 생태계 악영향을 막는 환경적 효과도 함께 얻을 수 있음을 확인했다. 또한 에너지 사용량과 생산 먼저, 생활하수 및 산업폐수를 깨끗이 만드는 과정에서 혐기성 미생물로 처리 비용 절감을 통해 기업 경쟁력을 높이고, 생산시설 확대 및 지역 일자리 창출 효 해 에너지원을 회수하는 폐수 처리 시스템(에너지 생산형 혐기성 폐수처리 시스 과도 있을 것으로 보인다. 템)을 적용하면, 주성분이 메탄(70%)인 바이오가스를 얻을 수 있다. 이뿐만 아 니라 전기화학적 활성을 띤 미생물을 이용해 유기물을 산화시켜 고효율의 전기 에너지를 생산할 수 있다(미생물 연료전지). 더러운 물에서 에너지를 얻는 또 다른 방법이 있다. 생활하수나 산업폐수가 버 려질 때의 평균적인 온도는 40 의 미온이다. 이러한 미온수가 각 가정과 산업 장에서 폐수처리 시스템으로 흘러 들어가고 있는데, 친환경 분야의 몇몇 선구자 들은 이를 많은 에너지의 손실로 보기 시작했다. 072 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 073

39 04 깨끗하게 변한 물 이용하기 빗물, 하수, 폐수 등은 정화해 재이용하기도 한다. 2012년 기준으로 우리나라의 물 재이용량은 12억m 3 이다. 이는 수자원 총사용량 337억m 3 의 3.6% 수준이다. 특히 중수도( 中 水 道 ) 재이용 시설은 경기 88개소, 서울 73개소, 경북 51개소 등 364개소가 운영되고 있으며, 연간 재이용량은 3억 2465만 4000m 3 이다. 중수 도란 빗물, 취사한 물, 또는 목욕탕의 물을 정화해 별도의 관으로 보내, 수세식 화 장실, 살수기 등에 다시 이용하는 설비를 말한다. 인천국제공항은 생활하수 재이 용 시설 중 하나다. 이곳에서는 하루 8000m 3 의 물이 기계설비 냉각 및 세정, 공 항활주로 주변 잔디 관리, 화장실 세정, 골프장 관리 등에 사용된다. 하수처리수 재이용의 경우 5000m 3 규모 이상의 처리장에서는 10% 이상을 재 이용하도록 의무화시켰다. 2012년 기준으로 하수처리수 재이용은 8억 7000m 3 수준이다. 전체 하수 처리수 중에서 12% 정도가 재이용되고 있는 셈이다. 초창기에 하수처리수는 하수처리장의 세척수, 냉각수, 청소수를 비롯해 하천 유지용수, 농업용수 등으로 많이 사용됐다. 2012년부터는 정부에서 패러다임을 전환해 적극적으로 수요처를 확보하는 데 나서서, 공업용수 재이용 활성화를 추 진하고 있다. 하수처리수 재이용 사례로 먼저 경북 영덕의 하수종말처리장을 들 수 있다. 시 공원 녹지에 뿌리는 물은 재이용수를 사용할 수 있다. 설용량은 1만 3000m 3 /일 규모의 처리장인데, 이 중에서 5400m 3 정도를 재이용 하고 있다. 2010~2012년 390만 달러를 투자한 결과, 한 달에 2,000달러 정도 가 절약되는 것으로 나타났다. 전액 민간 투자로 한다면 어려울 수 있지만, 정부 에서 국고를 지원하는 형태로 추진하고 있다. 인천의 경우, 현대제철에서 자발적으로 먼저 제안해서 추진한 사업이다. 35만 m 3 /일 규모의 하수처리장에서 재이용을 통해, 하루 1만 6000m 3 의 하수처리수 를 냉각수로 사용하고 있다. 550만 달러를 투자해 한 달에 20만 달러를 절약하 고 있어 대표적인 민간투자사업 성공사례로 볼 수 있다. 포항 하수처리수 재이용 프로젝트는 수익형 민간사업(Build-Transfer- Operate, BTO) 방식으로 추진해 2014년 8월 하수처리수 재이용시설에 대한 준공식을 거행했다. 포항 지역의 각종 하수를 정수해 공업용수로 재활용하기 위 074 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 075

40 <표> 재이용수의 용도 구분 및 제한조건 구분 대표적 용도 제한조건 도시 재이용수 1 주거지역 건물외부 청소 2 도로 세척 및 살수( 撒 水 ) 3 기타 일반적 시설물 등의 세척 4 화장실 세척용수 5 건물내부의 비음용, 인체 비접촉세척 용수 도시지역 내 일반적인 오물, 협잡물의 청소 용도로 사용하며, 다량의 청소용수 사용으로 직접적 건강상 의 위해 가능성이 없는 경우 비데 등을 통한 인체 접촉 시와 건물 내 비음용 비접 촉 세척 시에는 잔류물 등에 의한 위생상 문제가 없 도록 처리해야 함 조경용수 1 도시 가로수 등의 관개용수 2 골프장, 체육시설의 잔디 관개용수 주거지역 녹지에 대한 관개용수로 공급하는 경우로 식물의 생육에 큰 위해를 주지 않는 수준이어야 함 c 롯데건설 포항 하수처리수 재이용시설. 외관은 포항시에 있는 영일만의 파도와 물결을 상징한다. 친수용수 1 도시 및 주거지역에 인공적으로 건설되는 수변 친 재이용수를 인공 건설된 친수시설의 용수로 전량 사 수( 親 水 )지역의 수량 공급 용하는 경우, 친수 용도에 따라 재이용수 수질의 강 2 기존 수변( 水 邊 )지구의 수량 증대를 통해 수변 식물 화 여부를 결정 의 성장을 촉진시키기 위해 보충 공급 일반 친수목적의 보충수는 기존 수계 수질을 유지시 3 기존 하천 및 저수지 등의 수질을 높여 수변휴양(물 키거나 향상시킬 수 있어야 하며, 목적에 따라 재이 놀이 등)기능을 향상시킬 목적으로 보충 공급되는 용수의 처리 정도를 강화할 수도 있음 용수 해, 미세한 부유물질과 오염물질을 제거하는 전처리 분리막과 처리수 중에 녹아 하천 유지 용수 1 하천의 유지수량을 확보하기 위한 목적으로 공급되 는 용수 2 저수지, 소류지 등의 저류량을 확대하기 위한 목적 으로 공급 기존 유지용수의 유량 증대가 주된 목적이므로, 수 계의 자정( 自 淨 )용량을 고려해 재이용수의 수질을 강화시킬 수 있음 있는 이온성분을 제거하는 역삼투막을 갖춘 첨단 처리시설이다. 포스코 국가산 업단지와 철강산업단지에 깨끗하고 저렴한 가격으로 하루 10만 톤의 공업용수 를 공급할 수 있어 용수 부족을 해소하는 것은 물론, 생산성 향상 등의 효과를 얻 을 것으로 기대된다. 농업용수 1 비식용 작물의 관개를 위해 전량 또는 부분 공급하 는 용도 2 식용농작물 관개용수의 수량 보충용으로 인체 비유 해성이 검증된 경우 직접 식용은 조리하지 않고 날것으로 먹을 수 있는 작물 간접 식용은 조리하거나 일정한 가공을 거친 후에 식용할 수 있는 작물 기존 농업용수 수질을 만족시켜야 하나, 관개용수의 유량 보충 시 농업용수 수질 및 기존 수질보다 좋게 향상할 수 있도록 처리해야 함 폐수처리수 재이용 사례도 있다. 대구 달성산업단지 폐수종말처리장에서는 하 루 1만 1500m 3 의 폐수를 재이용해, 주변에 있는 기업에 공업용수로 공급하고 습지 용수 1 고립된 소규모 습지에 대한 수원( 水 原 )으로 사용하 는 경우 2 하천유역의 대규모 습지에 대한 주된 수원으로 공 급하는 경우 습지의 미묘한 생태계에 악영향을 미치지 않도록 영 양소 등의 제거와 생태영향 평가를 거쳐 공급해야 함 있다. 이로 인해 일반 공업용수를 사용할 때보다 비용을 절감할 수 있게 됐다. 지하수 충전 1 지하수 함양을 통한 지하수위 상승 목적 2 지하수자원의 보충용도 지하수계의 오염물질 분해제거율과 축적가능성을 평가해 영향이 없도록 공급해야 함 공업용수 1 냉각용수 2 보일러 용수 3 공장내부 공정수 및 일반용수 4 기타 각 산업체 및 공장의 용도 일반적인 수질기준은 설정하되, 공업용수는 기본적 으로 사용자의 요구수질에 맞춰 처리해야 하므로 산 업체 혹은 세부적인 용도에 따른 수질기준은 지정하 지 않음 076 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 077

41 한 걸음 더 05 물 발자국을 따져보자 지속가능한 물이용을 위한 국제협력 물이란 지구촌의 약 60억 명 인구가 살아가기 위해서 필수적으로 필요하지만, 그 양은 한 정된 자원이다. 지구의 약 70% 정도가 물로 덮여 있지만, 인간이 안정적으로 사용할 수 있는 담수의 양은 전체 물 중 약 %에 불과하다. 담수는 마실 수 있는 물로 하천, 호수, 늪, 지하수 등의 물을 말한다. 이에 녹색기술센터는 지속가능한 물이용을 하고자 관련 선진 정책과 기술에 대한 동향을 파악해 국내에 소개하는 한편, 정책에 반영하려고 노력하고 있다. 특히 폐수 처리수를 통한 물 재이용의 국내외 현황을 파악하고, 한국과 이스라엘의 물 재이용과 관련된 하 폐수 처 리 정책과 기술, 산업을 비교 분석하는 연구를 수행했다. 이스라엘은 국가 주도에 의해 높은 기술력을 보유하고 있으며, 하 폐수를 처리한 물 재이 용률은 약 80% 이상으로 세계적으로 가장 높은 수준이다. 이스라엘의 수자원은 공공기관이 소유하며 관련 정책과 활동은 정부에 의해 관리되고 있다. 이스라엘 정부는 제한된 물자원 량의 한계를 정확히 인식하고 집중적으로 하 폐수 처리 및 재이용 기술을 육성했다. 2014년 11월 녹색기술센터는 한국과 이스라엘의 전문가들이 참여한, 물 재이용 관련 국 제 컨퍼런스를 개최했다. 이 자리에서 높은 기술력을 바탕으로 한 이스라엘의 하 폐수 처리 기술과 물 재이용 현황을 분석하는 한편, 한국의 우수한 하 폐수 처리 기술을 물 재이용에 활용할 수 있는 방법과 이와 관련해 추구해야 할 창조경제의 방향성을 논의했다. 가정, 학교, 회사, 식당처럼 생활하는 모든 곳에서 물을 사용하고 있다. 그러나 직접 마시거나 사용하는 물 이외에도 보이지 않는 곳에서 쓰이는 물도 매우 많 다. 각종 제품과 음식, 가축과 농작물 등 모든 것이 물을 필요로 한다. 사회와 경 제가 발달할수록 생산과 소비 활동이 활발해지고 물 소비량은 더욱 늘어나게 된 다. 따라서 물 소비는 물 부족, 수질오염 등과 같은 문제를 폭넓게 이해하기 위해 c 녹색기술센터 2014년 녹색기술센터(GTC)가 개최한 물 재이용 관련 국제 컨퍼런스에 참석한 한국과 이스라엘의 전문가들. 눈에 보이지 않지만 생산, 유통, 소비 등 전 과정에 사용되는 물의 양을 가상수(virtual water)라고 하며, 이 가상수를 합친 총 량을 통해 물 발자국(water footprint) 을 산출한다. 078 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 079

42 꼭 따져봐야 할 중요한 요소 중의 하나이다. 물 문제는 큰 범위에서 세계 경제 구조에 묶여 있다. 세계 여러 나라는 많은 물 건을 수출하거나 수입해 사용하고 있다. 우리나라는 자동차, 배, 휴대전화 같은 것을 많이 수출하고, 상대적으로 고기, 밀가루, 과일, 설탕 등을 많이 수입해 온 다. 이렇듯 한 나라에서 생산되는 제품이 수출되어 다른 나라로 가게 되는데, 어 느 한 나라가 다른 나라를 통해, 생산하는 데 물이 많이 사용된 제품을 수입한다 면, 이 나라는 간접적으로 물 소비량을 줄일 수 있다. 이럴 경우에 오히려 수출한 나라는 물 소비량이 상대적으로 높아질 수밖에 없다. 이렇게 나라 간의 수출입을 고려한다면 각 나라의 물 사용량은 크게 차이가 날 수밖에 없고, 각 나라가 안고 있는 물의 불평등을 더욱 가중시킬 수 있다. 예를 들어 농작물이 생산되어 소비자에게 전달되는 유통과정을 살펴보자. 먼 저 농작물 생산에서는 자연 상태로 내리는 빗물을 1차적으로 사용하지만, 필요 에 따라 지하수나 강물 등 별도의 물을 공급하기도 한다. 이후 가공과 유통 과정 에서 지하수, 수돗물과 같은 물을 사용하고 소비자에게 전달된 후에는 조리, 섭 취를 위해 수돗물을 사용하게 된다. 즉 생산에서 소비에 이르는 전 단계에서 물 을 사용하고, 사용된 물은 하수로 발생하게 되어 자연을 오염시키는 원인이 되기 도 한다. 우리가 먹고, 마시고, 사용하는 모든 제품은 정도 차이는 있으나 전 단계 에서 물을 소비하고 그러한 소비는 우리가 가정, 학교 등에서 직접 사용하는 물 의 양보다 훨씬 크다. 이처럼 눈에 보이지 않지만 생산, 유통, 소비 등 전 과정에 사용되는 물의 양을 일컬어 가상수(virtual water)라고 하며, 이 가상수를 합친 총량을 통해 물 발자 국(water footprint) 을 산출한다. 물에 대한 경각심을 높이기 위해 영국 런던대 학교의 앨런 교수가 처음으로 가상수와 물 발자국을 주장했다. 이 이론을 적용했 우리가 먹는 음식을 얻기까지 많은 양의 물(가상수)이 필요하다. 을 때 우리나라 1인당 물 발자국이 1629m 3 으로 세계 1인당 평균(1385m 3 )을 훨 씬 넘는다. 또 우리나라는 전체 가상수 사용량의 해외 의존도가 78.1%로 세계 5 위의 가상수 순수입국이다(National Water Footprint Accounts, UNESCO- IHE ). 일상생활에서 직접적으로 물을 절약하는 방법이 있다. 절수기를 설치하고 샤 워시간을 줄이고 빨래를 모아서 하는 것이 좋은 예다. 그러나 직접 사용하는 물 보다 앞에서 살펴본 것처럼 간접적으로 사용하는 물(가상수)의 양이 무척 많다. 물을 많이 쓰는 소비재 사용을 줄이는 방법 또한 물을 절약하는 좋은 방법이다. 50g짜리 초콜릿 하나를 사먹을 때마다 가정용 욕조 3개 분량의 물 860L의 물이 사라진다고 한다. 빈곤한 나라에서는 수백 명에게 절실한 마실 물이 될 수도 있 080 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 081

43 을 양이다. 고기는 채소에 비해 무척 많은 물을 소비한다. 육식 위주의 식습관을 채식 위 <그림> 일상생활 속에서의 물 발자국 비교 아침에 일어나서 외출했다가 들어온 뒤 저녁에 씻기까지 물 발자국을 줄이기 위해 어떤 선택을 해야 할지 살펴보자. = 직접 사용한 물 1갤런(당신이 실제로 사용한 물) = 가상 사용한 물 1갤런(당신이 이용하는 것들을 만드는 데 필요한 물) 아침에 일어난 뒤 아침 점심 저녁 저녁에 씻기 에너지 변기(1회) 절수형 변기(1회) 커피 차 탄산음료 물 쇠고기 포도주 1잔 닭고기 맥주 1잔 세탁기 절약형 세탁기 원자력에너지 255갤런/일/ 가정 주로 바꾸고 커피를 마시는 횟수를 줄이는 것만으로도 많은 양의 물을 절약할 수 있다. 또 하수 발생량을 줄이고 쓰레기를 줄일 수 있어 환경에 더욱 좋은 영향을 미칠 수 있다. 커피를 생산한 뒤, 가공하고 유통하는 단계를 거쳐 소비자가 최종 적으로 커피를 마시기 위해서는 종이컵, 설탕, 프림 등을 추가적으로 생산 가공 해야 한다. 이 전 과정에 물이 사용되고 또 이로 인해 발생되는 쓰레기, 하수 등 샤워기(10분) 절수형 샤워기(10분) 계란 2개 사과 우유에 탄 시리얼 오렌지 햄버거 샐러드 빵 2조각 설거지 구운 감자 절약형 식기세척기 변기(1회) 절수형 변기(1회) 태양에너지 24.5갤런/일/ 가정 이 환경에 큰 영향을 미친다. 우리가 사용하고 먹고 마시는 모든 것이 다 이런 형 태라고 볼 수 있다. 몇 년 전부터 지구 온난화로 인한 기후변화에 많은 관심을 갖고 있다. 대부분 에 세면대(1분) 절수형 세면대(1분) 총 127갤런 총 44갤런 총 1573갤런 1255갤런의 물 절약 총 318갤런 목욕 목욕 안 함 230.5갤런의 물 절약 너지 소비에 의한 온실가스 발생이 그 원인이다. 모든 소비재는 생산, 유통, 소비 과정에서 에너지를 사용하고 있어 어쩔 수 없이 온실가스가 발생하지만, 이런 온 총 49갤런 총 25.8갤런 23.2갤런의 물 절약 83갤런의 물 절약 세면대(1분) 절수형 세면대(1분) 실가스 발생을 줄이기 위해 세계 각국에서 탄소발자국을 제품에 표기하고 있다. 물 또한 그 발자국을 따져봐야 한다. 모든 제품이 생산되는 전 과정에서 물이 총 667갤런 총 갤런 갤런의 물 절약 총 갤런의 물 절약 총 86갤런 총 24.8갤런 61.2갤런의 물 절약 사용되는데, 어떤 제품의 물 소비가 큰지 알고 제품을 고르고 소비하는 현명함이 필요할 때다. 그러면 집에서 사용되는 물 1L를 줄이는 것과 하루에 커피 한 잔을 덜 마시는 것 중에서 과연 어떠한 것이 물 절약 효과가 더 클지 생각해 보자. 082 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 3 폐수의 변신은 무죄! 083

44 CHAPTER 4 01 선진국일수록 쓰레기 많이 배출한다? 02 쓰레기 썩는 데 1만 년 걸려 03 제품도 사람처럼 태어나고 죽는다 04 폐기물을 에너지로 만드는 법 쓰레기를 자원으로 순환하라 05 자원순환의 대표, 소재 재활용 06 재이용하거나 재제조하거나 084 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 4 쓰레기를 자원으로 순환하라 085

45 01 선진국일수록 쓰레기 많이 배출한다? <그림> 우리나라 쓰레기 비율과 생활쓰레기 세부 비율 산업화가 빠르게 진행되면서 지구 전체가 수많은 쓰레기(폐기물)로 몸살을 앓고 있다. 과잉생산과 과소비의 사회에는 음식물 쓰레기로부터 빈 음료수병, 비 생활쓰레기 4만 8990톤/일 12.8% 사업장배출시설계폐기물 14만 6390톤/일 38.3% 건설폐기물 18만 6629톤/일 48.9% 자료: 2012년 전국 폐기물 발생 및 처리 현황(환경부, 2013) 금속유리류 779톤/일 1.6% 나무류 1982톤/일 종이류 5247톤/일 기타 1만 3093톤/일 4.0% 26.7% 10.7% 재활용품 1만 4681톤/일 30.0% 음식물 1만 3209톤/일 27.0% 닐 포장지, 헌 옷과 낡은 신발, 쓰다 버린 가전제품, 폐차까지 쓰레기가 넘쳐나고 있다. 놀랍게도 산업화가 진전된 나라일수록 쓰레기의 양은 더욱 많다. 국립환경 쓰레기를 수거하는 트럭. 연구원에 따르면, 미국은 1인당 1년간 버린 쓰레기의 양이 713kg이고, 유럽은 500kg이다. 또 우리나라보다 1인당 소득규모가 2배 높은 일본은 한 사람이 1년 간 버린 쓰레기의 양이 400kg이다. 반면 우리나라는 한 사람이 1년에 버리는 쓰 레기가 400kg에 달한다고 하니 적지 않은 양이다. 환경부에서 공개한 2012년 전국 폐기물 발생 및 처리 현황에 따르면, 총 폐기 물(쓰레기) 발생량은 1일 38만 2009톤이며, 전년(37만 3312톤/일)에 대비해 약 2.3%가 증가했다. 또 전체 폐기물 중 건설폐기물이 48.9%, 사업장배출시설 계폐기물이 38.3%, 생활폐기물(생활쓰레기)이 12.8%로 나타났다. 생활쓰레기의 종류 중에서는 특히 음식물쓰레기와 포장쓰레기가 많다. 부피로 는 포장쓰레기가 가장 많고, 무게로는 음식물쓰레기가 가장 많다. 포장쓰레기는 생활쓰레기 비율에서 재활용품, 종이 등에 많이 포함돼 있으며, 대부분 플라스틱, 비닐류, 종이박스류로 구성돼 있다. 086 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 4 쓰레기를 자원으로 순환하라 087

46 02 쓰레기 썩는 데 1만 년 걸려 수거한 쓰레기는 쓰레기 매립장에 모인다. 쓰레기 매립장은 쓰레기를 묻어두 는 곳인데, 우리나라처럼 국토가 좁은 국가에서는 새로운 매립장을 찾기가 힘들 다. 주민들이 근처에 매립장이 들어서는 것을 싫어하기 때문이다. 매립장에서는 악취와 먼지가 나고 잘못 만들어진 매립장은 지하의 흙과 지하수를 오염시킬 수 도 있다. 많은 쓰레기들은 매립되더라도 금방 썩지 않는다. 종이 쓰레기는 매립 후 썩는 데 6개월이 걸리지만, 알루미늄캔은 10~100년, 스티로폼 1000년, 유리 병은 1만 년이 걸린다. 일부 쓰레기는 소각장에서 태워지는데, 플라스틱 쓰레기를 태울 때 발생하는 여러 물질 중에서 특히 다이옥신이란 물질은 인체에 아주 해롭다. 다이옥신은 한 번 생기면 잘 분해되지 않고 먹이사슬을 따라 음식물을 통해 우리 몸에 들어와 질병을 일으킨다. 선진국에서 발생하는 일부 산업폐기물의 경우, 자국에서 처리하는 것보다 값 <표> 쓰레기 종류별 매립 후 썩는 데 걸리는 시간 쓰레기 종이 담배필터 껌 가죽구두 알루미늄캔 플라스틱 스티로폼 유리병 매립 후 썩는 데 걸리는 시간 3~6개월 1~2년 5년 25~40년 10~100년 100~1000년 1000년 1만 년 버려진 금속 캔. 알루미늄 캔은 매립 후 썩는 데 10~100년이 걸린다. 싸다는 이유로 후진국으로 수출되기도 한다. 후진국은 이런 산업폐기물로부터 값어치 있는 물질을 얻으려고 한다. 예를 들어 휴대전화에는 금, 은 등 고가의 금 속이 함유돼 있다. 하지만 이런 물질은 얻는 과정에서 잘못하면 해로운 화학물질 이 생기기도 하고, 남은 쓰레기를 처리하는 과정에서도 오염물질이 많이 생긴다. 건축 소재 중에는 단열재로 쓰이는 석면이란 물질이 문제가 되고 있다. 석면은 불에 잘 타지 않고, 열과 소리를 잘 막아주는 성질 때문에 단열재로 많이 사용됐 다. 하지만 공기 중에 떠다니는 석면가루가 호흡기로 들어가 질병을 일으킨다는 사실이 밝혀진 후, 2009년부터 우리나라에서도 석면의 사용을 중지했다. 문제는 이미 건물에 들어 있는 석면을 어떻게 처리하는가이다. 이 일은 비용도 많이 들 고 어렵기 때문이다. 088 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 4 쓰레기를 자원으로 순환하라 089

47 한 걸음 더 우리나라 폐기물처리기술의 수출 도우미 공장에서 재생지로 포장지를 만드는 모습. 종이는 재활용이 가능하지만 아껴 쓰는 것도 중요하다. 우리 생활에서 많이 쓰고 있는 종이도 문제다. 세계적으로 벌목된 나무의 1/5 이 종이를 만드는 데 사용되고, 1kg의 종이를 만들기 위해 2kg 이상의 나무와 250kg의 물이 필요하다고 한다. 컴퓨터가 많이 보급됐음에도 불구하고 오히려 종이 사용량이 해마다 늘고 있다고 한다. 물론 종이는 재활용이 가능하다. 하지 만 종이를 만들 때 필요한 엄청난 에너지를 생각한다면, 아껴 쓸 필요가 있다. 녹색기술센터에서는 국내 정부출연연구소, 기업 등과 공동으로 폐기물 처리와 관련된 기 술 교육 컨설팅을 지원하는 폐기물관리 종합계획을 수립하고 있다. 나아가 우리나라 녹색 기술을 세계화해 지구촌 폐기물을 친환경 처리함으로써 더욱 깨끗한 지구촌을 만들기 위해 노력하고 있다. 최근 여러 개발도상국에서는 경제성장으로 폐기물 양이 급증하고 있으나, 쓰레기 처리에 대한 현지 주민들의 인식이 낮고, 폐기물을 환경친화적으로 처리할 수 있는 기술이 부족해 심각한 환경문제가 대두되고 있다. 이에 녹색기술센터는 국내 연구소, 기업 등이 보유하고 있는 폐기물 처리기술을 해외에 수출하기 위한 타당성을 조사하는 한편, 해외 주민과 정부 관계자를 대상으로 폐기물 처리에 대한 지역사회의 관심을 제고하고 그 역량을 강화하기 위 한 프로그램을 계획 운영하고 있다. 예를 들어 녹색기술센터는 한국지질자원연구원이 개발한 폐기물 처리기술을 필리핀, 도 미니카 공화국 등의 개도국에 이전하려 하고 있다. 특히 이 나라들에서 폐기물 처리가 어려 운 섬이나 고립지역을 대상으로 한다. 또 폐기물 처리에 대한 현지민의 역량을 강화하기 위 한 교육 업무도 추진 중이다. c 녹색기술센터 2014년 5월 독일의 국제협력단(GIZ)과 필리핀 정부로 구성된 컨소 시엄(ProGED) 사절단이 한국을 방문한 모습. 녹색기술센터와 필 리핀 반타얀 섬의 폐기물 처리에 대해 논의했다. 090 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 4 쓰레기를 자원으로 순환하라 091

48 03 제품도 사람처럼 태어나고 죽는다 제품도 사람과 마찬가지로 태어나서 죽기까지 자신의 생애를 가지고 있다. 즉 원료 채취, 제품 설계, 생산, 배송, 사용, 수거, 폐기 단계를 거치는 것이다. <그림> 제품의 생애 원료채취 제품설계 생산 배송 사용 수거 폐기 폐차장에서 기중기로 차를 들어올리고 있다. 먼저 원료 채취의 단계에서는 제품의 원료를 구한다. 철, 구리, 알루미늄 등의 금속류, 유리, 목재 등의 비금속류를 캐거나 베어 각종 원료를 얻어내고, 석유 등 을 적절히 가공해 플라스틱 원료를 만들어 낸다. 제품 설계의 단계에서는 우리 생활에 도움이 되는 각종 제품을 구상하고 계획한다. 이 단계에서는 제품을 어떤 소재와 어떤 모양으로 만들어 낼 것인지를 결정한다. 제품을 설계하는 과정이 끝나면 설계대로 생산하는 단계를 거친다. 이 단계에 서는 공장 내에서 다양한 원료가 여러 단계의 복잡한 과정을 거쳐 하나의 제품으 로 만들어진다. 제품이 만들어진 후에는 공장의 창고에서부터 도매상, 소매상을 거치는 배송의 단계를 통해 사용할 소비자에게 도달한다. 제품은 구입 후 짧으면 몇 시간 혹은 길면 십수 년의 사용 단계를 거치게 된다. 예를 들어 슈퍼마켓에서 구입한 음식물은 몇 시간 만에 소비하는가 하면, 자동차 나 가전제품은 10년 이상 사용하기도 한다. 제품이 고장 나 수리하기 곤란하거나 그 제품이 수명을 다하게 되면, 우리는 제품을 버리게 된다. 버려진 쓰레기는 수 거되고 폐기되는데, 제품은 이렇게 생애를 마치는 것이다. 우리나라는 국토가 비좁을 뿐 아니라, 혐오시설, 위험시설 등이 주변에 들어서 는 것을 반대하는 님비(NIMBY) 현상으로 인해, 폐기되는 쓰레기의 매립지를 찾 는 데에 있어 사회적으로 어려움을 겪고 있다. 따라서 쓰레기의 매립을 줄이고 에너지화하거나, 유리, 종이, 금속, 플라스틱 등 폐기물의 용도를 바꾸거나 가공 하여 다시 쓰는 재활용을 통해, 자원을 아끼고 환경을 보호할 수 있다. 092 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 4 쓰레기를 자원으로 순환하라 093

49 04 폐기물을 에너지로 만드는 법 고 남은 찌꺼기도 사람들의 건강에 해 로울 수 있기 때문에 깊은 땅속에 매립 한다. 소득이 증가함에 따라 음식물쓰레기 도 사회문제가 되고 있다. 음식물쓰레 기는 전체 생활쓰레기 발생량의 27% 정도를 차지할 만큼 많다. 우리나라는 쓰레기를 처리하는 방법에는 매립하는 방법 이외에 소각해서 에너지를 회수하 음식물쓰레기를 줄이고, 이를 자원화 는 방법이 있다. 미국처럼 국토가 넓은 나라에서는 쓰레기를 매립하는 것이 문제 하기 위해 많은 노력을 하고 있다. 음 없지만, 우리나라 같이 국토가 좁은 나라는 새로운 매립지를 찾기도 힘들어 소각 식물쓰레기를 매립하는 것을 금지하 하는 방법을 많이 이용하고 있다. 쓰레기 소각시설을 자원회수시설 이라 부르는 고, 이를 사료화 또는 퇴비화하기 위한 데, 쓰레기를 태운 열을 그 지역의 난방에 이용하고 있기 때문이다. 재활용시설을 운영해 95.3%의 음식물 수거된 쓰레기는 자원회수시설 내부의 쓰레기를 모으는 곳인 집하장에 모인 다. 이곳에서 쓰레기 속에 포함된 수분을 제거하기 위해 3일 정도의 보관기간을 거친다. 왜냐하면 수분이 없어야 쓰레기가 더 잘 타기 때문이다. 보관기간을 거 쓰레기가 사료, 퇴비 등으로 바뀌어 재 활용되고 있다. 하지만 음식물류 폐기 물은 동물성 단백질과 염분이 많아 금 오스트리아 빈에 있는 쓰레기 처리 시설. 친 쓰레기는 1300 의 높은 온도로 전 가치가 낮고, 사료화 또는 퇴비화 태우면서 이때 나오는 열로 주변 지역 의 난방을 하게 된다. 이런 자원회수시 설에는 쓰레기를 태우면서 발생하는 과정에서 폐수, 악취 등이 발생하는 환경문제로 추가비용이 소요되는 단점이 있 다. 이를 해결하기 위해 최근에는 음식물쓰레기를 원료로 하는 바이오가스 시설 을 설치하는 방향으로 바뀌어 가고 있다. c 서울특별시 서울 강남구 일원동에 위치한 강남자원회수시설. 하루에 900톤 의 쓰레기를 처리할 수 있다. 유독가스가 밖으로 흘러나가지 못하도 록 여러 가지 첨단장치들이 구비돼 있 다. 아울러 여러 성질을 가진 물질, 특 히 플라스틱이 섞여 있는 쓰레기는 타 094 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 4 쓰레기를 자원으로 순환하라 095

50 05 자원순환의 대표, 소재 재활용 폐기물을 줄이는 방법에는 폐기물 에너지화 이외에도 자원순환이 있다. 자원 순환에는 크게 3가지 방법이 있다. 수거된 물질을 분류한 뒤 파쇄를 거쳐 소재 차원으로 재활용하는 방법, 소재 재활용보다 환경에 대한 부담이 적도록 부품 또 는 제품 차원으로 재이용하는 방법, 이와 아울러 수명이 다한 제품을 산업화된 공정을 거쳐 신품과 유사한 성능의 제품을 만들어 내는 재제조가 그것이다. <그림> 자원 순환의 여러 가지 방법 원료채취 제품설계 생산 배송 사용 수거 폐기 소재 재활용 재이용 재제조 우선 소재 재활용에 대해 살펴보자. 이는 폐기된 제품을 회수한 뒤 소재별로 선별하고 파쇄해 원료로 이용하는 것을 말한다. 소재별로 재활용하는 과정은 다 르다. 재활용하기 위해 쌓아 놓은 플라스틱. 금속 캔은 철과 알루미늄으로 만든다. 특히 알루미늄 캔은 철로 만든 캔에 비 해 가볍고 모양이 아름다운 장점이 있는 반면 가격이 비싸다. 왜냐하면 원료인 보크사이트로부터 알루미늄을 만드는 데 전력이 많이 소비되기 때문이다. 하지 만 알루미늄을 재활용할 경우, 원료로부터 제련할 때에 비해 10%의 전력만으로 캔을 만들 수 있어서 재활용이 중요하다. 선진국의 경우 1개의 알루미늄 캔이 연 간 6, 7회 이상 재활용되는 것으로 알려져 있다. 유리는 유리병, 자동차나 건축물의 유리창, 식기, 전구류 등으로 주로 쓰이는 데, 녹여서 다른 제품으로 만들기가 비교적 쉬워 재활용이 활발한 영역이다. 특 히 유리병을 살펴보면 투명색, 청색, 녹색, 갈색 등의 색깔을 띠고 있다. 이 병들 을 색깔별로 분류하는 게 우선이다. 그 다음 유리병을 만든 재료인 규사, 소다회, 석회석 등의 성분에 따라 유리병들을 나누고, 깨뜨려 1500 의 높은 열로 녹여 재활용한다. 일상생활에서 플라스틱은 생수통, 삼푸통, 음료수통, 스티로폼, 비닐봉지 등 096 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 4 쓰레기를 자원으로 순환하라 097

51 에 다양하게 사용된다. 제품의 겉표지 를 보면 플라스틱의 종류가 다양한 것 한 걸음 더 전자제품도 재활용하는 것이 중요하다. 을 알 수 있다. 폴리에틸렌(PET), 고밀 도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에 틸렌(LDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리 염화비닐(PVC) 등이 일상생활에 주로 쓰인다. 이들의 물질 조성은 서로 달라서 섞 이게 되면 재활용이 어렵다. 그래서 수거한 플라스틱은 종류별로 센서 등을 통해 분류한다. 분류한 플라스틱은 커다란 기계에 넣어서 약품으로 종이나 필름을 떼 어내고, 이물질을 분리한 뒤 잘게 갈아낸다. 이후 이 플라스틱을 뜨거운 온도로 녹이고, 잘게 잘라서 좁쌀 같은 재활용 플라스틱을 만들어 낸다. 우리나라 국민들은 소득이 증가함에 따라 자동차나 전자제품의 사용량이 지속 적으로 늘어나고 있고, 이에 따라 이런 제품의 폐기물도 급증하고 있다. 이들 제 품은 회수 및 운반에 많은 비용이 소요되고, 여러 종류의 부품 및 소재로 이루어 져 있어서, 제품을 해체해 부품 소재별로 분리하고 파쇄하는 전처리 공정이 필요 하다는 특징이 있다. 이러한 공정은 자동화하기 어려워 수작업으로 진행되는 경 우가 많다. 현재 자동차나 전자제품의 소재 재활용은 철 등 유가금속의 회수에 치중하고 나머지는 매립 및 소각 처리되는 것으로 알려져 있어, 매립 소각되는 부품의 양 을 줄이려고 연구와 기술개발을 활발히 진행하고 있다. 한편 일부 자동차 또는 휴대전화 등 일부 전자제품의 경우, 개발도상국으로 수출되는데, 그곳에는 재활 용 시설이 마련돼 있지 않아, 환경오염을 일으키며 사회 문제가 되고 있다. 쓰레기를 줄이고 자원을 순환하기 위해 우리가 할 수 있는 일 1 분리수거를 철저히 하기 - 다 쓴 공책의 스프링은 떼어내고, 코팅 된 것은 물에 묻혀 코팅을 떼어낸 뒤 잘 말려서 버리기 - 캔, 유리병, 플라스틱, 비닐, 스티로폼 등은 내용물을 깨끗이 비우고 분리해 배 출하기 각종 플라스틱병은 분리수거해야 한다. 2 물건을 살 때 다시 한 번 생각하기 - 장을 보거나 물건을 살 때 장바구니 가져가기 - 일회용 물수건, 휴지, 일회용 수저, 종이컵 등 일회용 제품의 사용 줄이기 - 선물할 때 지나치게 포장하지 않고, 종이봉지든 비닐봉지든 많이 쓰지 않고, 광주리, 보 자기 등을 이용하기 - 리필제품을 사용하기 3 물건을 버릴 때 다시 한 번 생각하기 - 더 이상 쓰지 않는 장난감이나 작아진 옷을 주위 동생들에게 물려주거나 벼룩시장을 통 해 내다 팔기 - 책, 참고서는 깨끗이 사용하고 동생이나 후배에게 물려주기 - 폐건전지는 전용 수거함에 넣기 - 더 쓸 수 있는 물건인지 다시 한 번 살펴보고, 고장 난 물건은 고쳐 쓰기 - 쓰레기통을 적게 차지하도록 쓰레기 부피를 줄이기 098 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 4 쓰레기를 자원으로 순환하라 099

52 06 재이용하거나 재제조하거나 이와 아울러 컴퓨터가 또 다른 예가 될 수 있다. 컴퓨터는 케이스, 팬, 파워 서플라이, 모뎀, 메인보드, 하드디스크, 메모리 등으로 모듈화된 제품구조로 구성돼 있어, 이들 부품의 일부가 손상 되거나 업그레이드의 필요성을 느낄 때 제품 전체를 폐기하지 않고, 해당 자원순환의 방법 중에는 재활용 외에도 재이용과 재제조가 있다. 재이용이란 부품만을 교체 수리 업그레이드함으 중고제품 또는 수명이 다한 제품의 일부를 간단한 검사 또는 세척의 과정을 거 로써 새로운 제품의 수명을 만들어 나 쳐 다시 사용하는 것을 말한다. 유리병의 경우 녹여서 소재 차원에서 재활용하 갈 수 있다. 기도 하지만, 세척 후 재이용할 수 있다. 유리병 1개는 50번까지 재이용할 수 있 그리고 재제조란 수명을 다한 제품, 다. 유리병을 재이용하면, 새로운 유리병을 만드는 데 필요한 자원과 에너지를 특히 자동차 부품, 전자제품 등을 회 절약할 수 있다. 수한 뒤, 해체, 검사, 수리, 세정, 부품 교환, 재조립 등의 산업화된 공정을 거 쳐 제품의 수명을 연장하고 성능을 개 벨기에의 한 회사에서 컴퓨터를 재조립하고 있다. Close The Gap 선하는 활동을 말한다. 재제조는 소재 차원의 재활용을 뛰어넘어 부품, 조립군 차원의 재사용을 목표로 함으로써, 가장 적극적인 형태의 제품 재활용 방안이다. 재제조 제품의 구입으로 많게는 50%의 원가 절감 효과도 가져오는 것으로 알려져 있다. 컴퓨터는 부품별로 수리하거나 교체해 재제조할 수 있다. 현재 미국, 유럽 등 선진국을 중심으로 자동차 부품, 전기전자기기, 산업용 로 봇, 복사기, 항공기 부품, 사무용 가구 등의 제품들에 대한 재제조를 활발히 진행 하고 있다. 우리나라에서도 자동차 부품, 프린터 카트리지 제품 등의 재제조 기 술을 개발하고 보급하기 위해 노력하고 있다. 100 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 4 쓰레기를 자원으로 순환하라 101

53 01 아폴로호는 어디서 전기를 얻었을까 02 오염물질 제로 의 녹색 전지 03 단위전지 원하는 대로 쌓는다 04 연료전지, 자동차와 가정에 들어왔다 수소로 05 수소는 어디서 구하지? 06 연료전지로 지구가 얼마나 깨끗해질까 CHAPTER 5 전기 만드는 마법, 연료전지 102 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 103

54 01 아폴로호는 어디서 전기를 얻었을까 사람을 태우고 오랜 시간 달로 향해 날아간 아폴로호. 바람도 물도 없는 우주 에서 우주선을 작동하고 추진력을 얻을 수 있는 전기를 어디에서 얻어서 쓸 수 있었을까? 우주선이라는 제한된 공간에서 고효율의 전기를 만들어야 하며 발전 c NASA 아폴로호(왼쪽)에 실린 연료전지(오른쪽)는 우주선에 필요한 전기뿐 아니라 우주인의 식수를 공급했다. c wikipedia/salopianjames 과정에서 오염물질은 없는 발전장치는? 정답은 연료전지다. 연료전지는 수소와 산소를 결합시켜 바로 전기로 전환하는 장치로, 이때 부산 물은 물과 열이 발생한다. 발생한 물은 우주인의 식수로 사용하거나 기기의 냉각 에도 이용할 수 있으니 일석이조의 효과를 기대할 수 있다. 연료전지는 1839년 영국에서 윌리엄 그로브가 처음으로 발명했다. 하지만 당 시에는 화석연료 사용으로 인한 환경파괴 이슈가 크지 않은 탓에 별다른 주목을 받지 못하다가, 1932년 프랜시스 토머스 베이컨이 연구를 시작한 뒤 각광을 받 게 됐다. 실제로 베이컨의 연료전지 실험이 성공한 것은 그가 연구를 시작한 지 27년 만인 1959년이다. 즉 그는 40% 수산화칼륨 수용액에 압력과 온도를 가해 c wikipedia/nasa 우주선에는 1965년 제미니 5호에 처음 연료전지가 사용됐다. 그림은 속이 보이는 제미니 우주선의 일러스트. 24V에서 약 5kW의 전기를 발생시켰다. 그 후 우주선에는 1965년 제미니 5호에 처음 연료전지가 사용됐다. 연료전지 는 제미니 5호를 시작으로 아폴로호, 챌린저호, 컬럼비아호 등에 쓰였다. 제미니 104 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 105

55 02 오염물질 제로 의 녹색 전지 c flickr/steve Jurvetson 우주왕복선(오른쪽)에 장착된 연료전지(왼쪽). 116kg짜리 3개가 실려 궤도선에 필요한 전력을 공급했다. c shutterstock.com 연료전지는 오염물질 제로 의 녹색 전지다. 수소와 산소의 화학반응을 직접 전기에너지로 변환시키는데, 이런 화학반응을 통해 전기에너지와 열 그리고 물 이 발생한다. 그 외에는 아무것도 발생하지 않는다. 구체적으로 연료전지는 음극 에서 수소가 촉매를 지나 수소이온과 전자로 나누어지고, 수소이온은 전해질을 통해, 전자는 외부회로를 통해 양극으로 이동한 뒤, 산소와 만나 물을 생성하는 호에는 고분자 전해질 연료전지가, 아폴로 11호, 13호, 컬럼비아호에는 알칼리 원리로 작동된다. 형 연료전지가 사용됐다. 특히 아폴로호에는 베이컨이 고안한 수소-산소 연료 태양광, 태양열, 풍력 등의 재생에너지는 날씨와 같은 환경의 영향을 많이 받는 전지가 주요 전력원으로 쓰였으며, 챌린저호, 컬럼비아호 같은 우주왕복선에는 다. 반면에 연료전지는 수소만 있으면, 무한 리필이 가능한 공기 중 산소와 반응 116kg짜리 연료전지 3개가 장착돼 우주왕복선(궤도선)에 필요한 전력인 14kW 하니, 언제 어디서든지 전기를 발생시 이상을 공급할 수 있었다. 킬 수 있다. 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석연료에서 전기를 얻기 위해 서는 화석연료가 연소할 때 열에너지 가 발생하고, 이 열에너지가 터빈을 돌 리며, 터빈의 기계적 에너지가 다시 전 기에너지로 변환되는 일련의 복잡한 과정을 거친다. 하지만 연료전지는 이 스마트폰에도 연료전지가 쓰일 수 있을 것이다. 106 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 107

56 <그림> 연료전지의 원리와 응용 연료전지는 수소와 산소의 화학반응을 통해 전기에너지를 얻는 장치이다. 물 이외에 는 오염물질이 배출되지 않으며, 발전용량을 원하는 대로 조절할 수 있다. 휴대전화, 노트북 등 소형 가전제품부터 자동차, 발전소 등 대형 발전 분야까지 적용할 수 있다. 03 단위전지 원하는 대로 쌓는다 연료전지는 단위전지를 여러 장 쌓아서 원하는 출력에 맞게 구성한다. 단위전 지는 전해질(electrolyte), 전극(electrode), 분리판(separator plate)으로 이뤄 져 있다. 이런 단위전지를, 원하는 출력이 되도록 쌓아올린 것을 스택이라고 한다. 전해질은 특정 이온에 대해서 전도성이 있는 물질이며, 연료전지의 종류에 따 라 사용되는 전해질의 종류가 다르다. 수소이온 전도성 고분자 전해질막, 음이 런 과정을 거치지 않기 때문에 전기에너지로의 전환 효율이 40~60%로 높고, 운 전 과정 중에 생성되는 열을 이용하면 최대 80%까지 효율이 올라간다. 운전 중에 는 황산화물, 질소산화물, 일산화탄소와 같은 오염물질이 거의 배출되지 않는다. 연료전지의 또 다른 장점은 발전 용량을 원하는 대로 조절할 수 있다는 것이다. 즉 수W급에서 수MW급까지 용량을 조절할 수 있는데, 발전 용량의 변화에 따른 효율 변화가 크지 않다. 따라서 연료전지는 휴대전화, 노트북 등 소형 가전제품부 터 자동차, 발전소 등 대형 발전 분야까지 적용이 가능하며, 소형에 적용하든 대 형에 적용하든 발전효율은 크게 변하지 않는다. 발전소의 경우 운전 과정에서 소 음, 유해 가스가 발생하지 않아 발전 설비가 필요한 곳이면 아무 곳에나 설치할 수 있다는 것도 기존 발전소의 문제점을 뛰어넘을 수 있는 장점이기도 하다. 온 전도성 고분자 전해질막, 산소이온 전도성 고체산화물막, 탄산이온 전도성 용 융탄산염 등이 있다. 대부분 고분자나 세라믹과 같은 고체형태의 전해질을 사용 한다. 인산이나 알칼리 수용액과 같은 액체를 전해질로 사용하는 경우도 있으나, 이런 경우에도 다공성 메트릭스 안에 액체 전해질을 함침시킨 형태로 사용한다. 특이한 점은 연료전지의 작동온도가 전해질의 특성에 따라 달라진다는 점이 다. 수소이온 전도성 고분자 전해질은 100 이상에서 운전할 경우 고분자의 안 정성을 확보하기 어렵고 이온을 전도하는 물이 증발해서 오히려 이온전도도가 낮아지기 때문에 100 이하에서 운전한다. 하지만 용융탄산염 및 세라믹 전해 질은 고온에서만 이온전도도가 확보되므로 500 이상의 고온에서 운전한다. 전극은 수소가 수소이온으로 또 산소와 수소이온이 만나 물이 되는 반응이 동 시에 일어나는 장소이다. 즉 반응 생성 가스가 원활히 이동할 뿐 아니라, 생성된 108 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 109

57 <그림> 단위전지의 구조 연료전지의 기본인 단위전지는 전해질막, 전극, 분리판으로 구성된다. 전극과 분리판 사이에는 가스 확산층이 있다. 분리판 확산층 촉매(음극) 전해질막 촉매(양극) 확산층 분리판 <그림> 연료전지의 원리 연료전지의 음극에서는 연료(수소)가 수소이온과 전자로 나눠지고, 양 극에서는 수소이온과 산소가 만나 물이 된다. 전자는 음극에서 양극으 로 흘러간다. 전자의 흐름 연료 유입 e - 공기 유입 e - H + H + H + H + e - e - H + H2O c Lawrence Berkeley National Laboratory e - e - e - e - e - e - e - e - c NASA 연소가스 배출 H2 음극 H + 전해질 O2 양극 H2O 사용되지 않은 공기 배출 c wikipedia/r.dervisoglu 직접메탄올 연료전지. 수소이온은 전해질로, 전자는 외부 회로로 끊임없이 연속적으로 이동해야 한다. 전극은 반응면적을 넓히고 반응물과 생성물을 원활히 이동시키기 위해 다공성 으로 제작한다. 또한 생성된 이온이 전해질로 이동할 수 있도록 전극층에 전해질 물질이 혼합된 형태로 사용된다. 전해질 물질이 너무 많으면 기공을 막아서 성능 이 낮아지므로, 전해질의 양을 조절하는 것이 매우 중요하다. 전극에 사용되는 촉매는 낮은 온도에서 작동할수록 중요한데, 온도가 낮을수 록 촉매 활성도가 떨어지기 때문이다. 따라서 저온에서 작동하는 연료전지용 촉 매는 주로 활성이 높은 백금을 사용한다. 문제는 백금과 같은 귀금속을 사용하면 연료전지의 생산단가가 높아지는 것이다. 이 때문에 백금을 대체하거나 사용되 는 양을 줄이기 위한 연구가 활발히 진행 중에 있다. Assembly, MEA)라고 부른다. 이는 연료전지 성능과 가격을 결정하는 가장 중 요한 요소가 된다. 연료전지의 분리판은 막전극 접합체(MEA) 양옆에서 수소와 공기를 균일하게 전달해 주면서 단위전지들을 연결한다. 또한 반응 가스를 공급하고 생성된 물을 제거할 뿐 아니라, 연료전지 운전 시 발생하는 열을 효과적으로 없애는 역할도 한다. 따라서 분리판은 수소나 공기와 같은 기체와, 물과 같은 액체의 흐름을 원 활하게 하면서 전기적으로 안정적이고, 발생된 전기를 잘 전도할 수 있는 물질이 어야 한다. 저온형 연료전지에서는 주로 흑연을 사용하며, 고온형 연료전지의 경 우 금속 또는 세라믹 재질을 사용한다. 연료전지용 전해질과 전극을 합쳐서 막전극 접합체(Membrane Electrode 110 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 111

58 한 걸음 더 04 연료전지, 자동차와 가정에 들어왔다 전해질에 따라 분류하는 연료전지 연료전지는 전해질에 따라 분류한다. 대표적으로 알칼리 연료전지(Alkaline Fuel Cell, AFC), 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC), 직접 메탄 올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC), 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC), 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC), 고체 산화물 연료전지 (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) 등이 있다. 연료전지는 단위전지를 쌓아서 원하는 출력을 얻을 수 있다. 즉 원하는 출력에 맞도록 연료전지를 제조할 수 있는 것이다. 따라서 연료전지를 적용할 수 있는 <표> 전해질에 따른 연료전지의 분류 종류 전해질 작동온도( ) 산화극(음극) 반응 환원극(양극) 반응 분야는 매우 다양하다. 마이크로전자기계시스템(MEMS) 기술이 적용된 초소형 장치에는 수mW급, 휴대전화 노트북과 같은 기기에는 수W급, 군사용으로는 수 알칼리 연료전지 (AFC) 고분자전해질 연료전지 (PEMFC) 직접메탄올 연료전지 (DMFC) 음이온 전도성 고분자막 또 는 수산화칼륨(KOH)수용액 수소이온 전도성 고분자막 수소이온 전도성 고분자막 60 ~ 90 H2 + 2OH - 2H2O + 2e - 1/2O2 + H2O + 2e - 2OH - 70 ~ 90 H2 2H + + 2e - 1/2O2 + 2H + 2e - 2H2O 60 ~ 120 CH3OH + H2O CO2 + 6H + + 6e - 3/2O2 + 6H + + 6e - 3H2O 십W급, 가정용 전원으로는 수kW급, 자동차 버스 등의 수송용 전원으로는 수십 ~수백kW급, 발전소 잠수함 전원 등 대규모 시설에는 수MW급 연료전지를 각각 적용할 수 있다. 이 중에서 상용화에 가장 가까운 분야는 가정용 전원 및 수송용 전원장치이다. 인산형 연료전지 (PAFC) 인산 또는 인산이 도핑된 고분자막 ~220 H2 2H + + 2e - 1/2O2 + 2H + 2e - 2H2O 용융탄산염 연료전지 (MCFC) 용융탄산염 (Li2CO3 + K2CO3) ~650 H2 + CO3 2- H2O + CO2 + 2e - 1/2O2 + CO2 + 2e - CO3 2- 고체산화물 연료전지 (SOFC) 세라믹 (ZrO2/Y2O3) ~1000 H2 + O 2- H2O + 2e - 1/2O2 + 2e - O 2- c wikipedia 연료전지가 장착된 독일 잠수함. 112 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 113

59 <그림> 투싼ix 수소연료전지차의 구조 A 수소저장시스템 수소연료전지차의 에너지 공급 원인 수소를 저장하는 장치 B 고전압 배터리 차량 가속 시 에너지 공급을 통해 연료전지를 보조하 고, 감속 시에는 회생제동 에너지를 저장해 연료전지 시스템의 효율을 높이는 장치 A 연료전지 스택 공급된 수소와 산소를 반응시켜 전기를 생산하는 발 전기 B C E c wikipedia/turbo-myu-z D 전기 구동 모터 및 감속기 스택에서 공급받은 전기에너지로 구동력을 발생시키 고 토크를 제어하는 장치 E 전력 변환장치 연료전지 스택과 고전압 배터리에서 공급된 직류전압 을 교류전압으로 변화시켜 구동모터를 제어하는 장치 D c 현대자동차 도요타 수소연료전지차 미라이. 다고 한다. 수소연료전지차는 일반 전기자동차와 다른 듯하면서도 같은 차량이다. 기술적 으로 두 차량은 모두 전기로 운행된다. 다만 수소차는 전기를 생산하는 데 수소 연료전지를 사용한다는 점이 다르다. 전기 충전 대신에 수소를 연료로 사용하는 수소차는 일반 전기차와 마찬가지로 매우 조용하다는 장점이 있다. 전기차가 배 터리 용량의 한계와 충전시간이 많이 걸린다는 단점이 있는 반면, 수소차는 수소 탱크 용량만큼 전기를 발생시킬 수 있으므로 전기차보다 주행거리도 길고 충전 시간이 짧다는 장점이 있다. 2014년 12월에 도요타에서 수소연료전지 자동차 미라이 를 출시했는데, 수소 충전 시 3~5분 정도 걸리며, 한 번 충전으로 약 480km를 달릴 수 있다. 미라이 는 멈춰 있는 상태에서 약 96km/h의 속도에 도달하는 데 9초밖에 걸리지 않는 현대자동차도 2014년에 투싼ix 수소연료전지차의 양산에 성공했다. 현대의 수소차는 독자 개발한 100kW의 연료전지 스택과 100kW 구동 모터, 24kW의 고전압 배터리, 700기압의 수소저장탱크를 탑재했는데, 영하 20 이하에서도 시동을 걸 수 있고, 1회 충전 시 서울에서 부산까지 운행할 수 있다. 그런데 아직까지 연료전지차의 대당 가격이 7000만 원 ~ 1억 원 정도로 일반 자동차보다는 비싼 것이 현실이다. 그럼에도 처음 연료전지차가 출시됐을 때 대 당 가격이 10억 원에 이르던 것에 비하면 가격이 많이 하락한 것도 사실이다. 수소연료전지차의 상용화에 있어 문제점으로 꼽히는 것은 가격 외에도 수소충 전시설과 같은 인프라 부족이다. 수소를 충전할 수 있는 충전소가 많지 않아 소 비자들이 수소연료전지차를 쉽게 구매하는 데 나설 수 없기도 하다. 앞으로 더욱 114 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 115

60 c GS퓨얼셀 GS퓨얼셀이 개발한 가정용 연료전지. 더 기술개발이 이루어지고 이와 더불 어 수소충전 인프라 시설이 갖추어지 면, 가격이나 성능이 일반 가솔린차에 뒤지지 않는 수소연료전지 자동차의 출시가 가능할 것으로 예상된다. 가정용 수소연료전지는 각 가정에서 연료전지로 전기와 열을 동시에 사용 하는 시스템이다. 가정용 연료전지는 연료로 메탄, 즉 도시가스를 사용할 수 있기 때문에 수소를 탱크에 보관할 필 요 없이 도시가스 배관만 연결하면 전 기를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 또 한 낙후된 지역에 대규모 발전소를 짓 고 장거리 송전탑으로 대도시에 전기를 보내는 과정이 필요 없어 경제적 낭비를 막을 수도 있다. 실제로 미국, 일본, 캐나다 등지에서 많은 가정에 수소연료전지를 도입하고 있 다. 우리나라도 그린홈 200만호 보급사업 의 일환으로 GS 퓨얼셀 등 국내기업 이 개발한 가정용 연료전지시스템의 보급을 확대하고 있다. 가정용 연료전지시 스템이 보급된다면, 미래의 어느 날 전력회사가 없는 도시가 탄생할 수 있을 것 이다. 한 걸음 더 연료전지를 산업화하기 위한 정책은? 녹색기술센터에서는 녹색기술의 국가연구개발사업의 투자 현황을 조사하고 분석해 녹색 기술 관련 과학정책을 수립하는 데 필요한 기초자료로 제공하고 있다. 또한 주요 기술별로 기술, 시장, 정책 현황을 분석해 정책 제언을 하고 있다. 2013년 연료전지에 대한 정부의 투자는 약 770억 원으로 조사됐다. 미래창조과학부와 산 업통상자원부에서 주로 연료전지 개발 관련 투자의 90% 이상을 지원하고 있는 것으로 나타 났다. 녹색기술센터에서는 2014년 창조경제와 녹색산업(Green Industry) 간담회 보고서 를 통해, 국내의 연료전지 기술이 세계 수준에 도달한 것으로 판단되며 국제적으로 시장 규모 가 증가하고 있는 상황이므로 다음과 같은 정책이 필요하다고 제언했다. 즉 연료전지를 산 업화하기 위해서는 연료전지 렌탈 산업을 시행할 수 있는 금융구조를 갖춰야 하고, 대형 건 물과 에너지 다소비 건물에 연료전지를 설치할 때 인센티브를 주는 제도를 도입하며, 가정 용 연료전지 발전에 쓰이는 가스 요금에도 일반 발전용 가스 요금을 적용해야 한다는 내용 이었다. <표> 연료전지의 세계시장규모 연료전지 시장은 셰일가스 개발 등으로 저렴해진 가스원(LNG), 불안정한 전기 공급 및 전기 가격 상승, 분산 발 전에 대한 니즈 증대, 연료전지 원가 개선, 신재생에너지정책(RPS) 시행 등으로 계속 성장할 것으로 전망된다. 분류 출처 : 후지경제연구소, Navigant Report 시장규모 2013년 2018년 2023년 연평균성장률 가정용 0.9조 원 1.5조 원 17조 원 34% 발전용 0.5조 원 1.3조 원 3.3조 원 21% 대형건물용 0.3조 원 2.3조 원 18.3조 원 51% 합계 1.7조 원 5.1조 원 38.6조 원 37% 116 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 117

61 05 수소는 어디서 구하지? 수소는 지구상, 아니 전 우주를 통틀어 가장 가벼운 물질이다. 그런데 수소는 질량이 작아 지구로부터 받는 인력이 작기 때문에, 지구를 쉽게 탈출해서 우주 밖으로 날아가 버린다. 즉 수소는 단독으로는 지구에 존재하기 어렵고 다른 원자 와 결합한 형태로 존재한다. 예를 들어 메탄, 물과 같은 형태에 수소가 저장돼 있 다. 결국 수소를 생산하기 위해서는 이런 물질에서 수소를 어떻게 얻어내는가가 관건이다. 바닷물을 전기분해해 수소를 얻을 수 있다. 수소를 제조하는 방법에는 화석연료의 개질(reforming), 대체에너지에 의한 물분해, 광촉매를 통한 물분해, 생물학적 물분해 등이 있다. 화석연료의 개질을 통한 수소제조 방법은 열분해법과 플라스마 이용법이 있다. 특히 열분해 기술은 이산화탄소 발생 없이 수소를 제조하고 부산물로 카본 블랙을 얻어 공정의 경제 성을 높일 수 있다. 하지만 반응온도가 높아 고온용 밸브를 사용해야 하고 반응 기 제어가 어렵고 복잡하다는 단점이 있다. 물의 전기분해 실험장치. 대체에너지에 의한 물분해는 물을 대체에너지를 이용해 전기분해해서 수소를 얻는 방법이다. 전기분해에 의해 수소를 얻으면 투입되는 에너지가 높아 비용이 많이 드는 단점이 있는데, 물분해에 투입되는 전기를 대체에너지, 즉 태양에너 지, 풍력에너지 등을 이용하는 것이다. 대체에너지를 사용하므로 온실가스 발생 118 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 119

62 <표> 수소생산의 경제성 제조방법 제조비용(달러/kg) 화석연료 전기분해 천연가스 수증기 개질 0.62~1.35 석탄 가스화 1.18~1.39 태양광 발전 이용 5.02 풍력 발전 이용 2.42 wikipedia/alchemist-hp 수소 방전관. 수소는 플라스마 상태에서 붉게 빛난다. 을 억제할 수 있고 경제성을 확보할 수 있다는 장점이 있으며, 잉여로 생산되는 전력을 물의 전기분해에 사용해 대체에너지원을 수소로 저장한다는 의미를 갖 는다. 이렇게 저장된 수소를 필요시 연료전지를 통해 전기를 생산해서 사용할 수 있는 뜻이다. 광촉매에 의한 물분해는 빛에너지를 이용해 물을 분해하는 방법이다. 대체에 너지를 이용한 물 분해 방법은 태양에너지를 이용해 생산한 전기를 전기분해에 이용하는 것이지만, 광촉매는 빛에너지를 화학에너지로 바로 전환한다. 하지만 이런 방법은 아직 상용화되기에는 효율성과 안정성이 떨어져 다양한 연구가 진 행 중에 있다. 생물학적 물분해에 의한 수소제조 기술은 광합성 작용과 유사한데, 태양에너 지 중 일정한 파장을 흡수해 물과 유기물로부터 수소를 발생시키는 미생물을 이 용하는 것이다. 광합성 직접 물분해, 간접 물분해, 바이오매스를 이용하는 혐기 자료 : 에너지관리공단 신재생에너지센터, 신재생에너지 RD&D 전략 2030, 2008 발효 등이 있다. 태양광 발전에 의한 전기분해로 수소를 제조하는 비용보다 10배 이상 저렴하기 때문에 경제성이 높은 것도 장점이라, 국내외적으로 많은 연구가 진행 중에 있다. 수소생산의 경제성은 제조 방법에 따른 비용을 통해 파악할 수 있다. 아직까지 는 화석연료로부터 수소를 얻는 방법이 가장 저렴하다. 하지만 지속적인 연구를 함으로써, 물을 전기분해해 수소를 얻고 다시 연료전지로 전기를 생산해 사용하 는 것이 궁극적으로 지속가능한 발전 방법임을 알아야겠다. 이렇게 수소는 다양한 생성원을 통해 제조될 수 있어서 장점이 많다. 화석연료 와 같이 지역적 편재성이 없고 생성원에 따라 무한재생이 가능하므로, 에너지안 보, 환경, 경제 측면에서 유리하다. 따라서 우리나라와 같이 에너지 수입 의존도 가 97%에 달하는 자원빈국은 수소에너지가 에너지 자립을 위한 중요한 대안이 될 수 있다. 120 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 121

63 06 연료전지로 지구가 얼마나 깨끗해질까 <그림> 연료전지와 내연기관의 이산화탄소 배출 비교 600 내연기관 연료전지 영화 <터미네이터3>에는 터미네이터가 마지막 장면에 수소연료전지를 폭파시 이산화탄소 환산 배출량(g/mile) % 감축 연료생산과정 발생 주행과정 발생 Zero 키며 장렬히 전사하는 모습이 나온다. 미래시대의 에너지원이 수소라고 예측했 기 때문에, 미래시대를 대표하는 로봇인 터미네이터의 동력원을 수소연료전지로 0 가솔린 (2000년) 가솔린 (2010년) 가솔린 개질 연료 메탄올 쳔연가스 추출 수소이용 기존전력 이용 전기분해 재생전력 이용 전기분해 사용했던 것이 아닐까. 자료 : Fuel Cells Canada, Canadian Fuel Cell Commercialization Roadmap, 건전지 형태로 설계된 수소연료전지의 콘셉트 디자인. 그렇다면 드는 의문이 있다. 수소연료전지를 사용하면 과연 얼마나 지구가 깨 끗해질 수 있을까. 수소연료전지는 수소와 산소의 반응을 이용하기 때문에 질소 산화물(NOx), 황산화물(SOx) 같은 공해물질을 거의 배출하지 않는다. 다만 아 직까지는 화석연료에서 수소를 추출하는 방법을 사용하므로, 수소 추출 시 이 산화탄소가 발생한다. 하지만 수소연료전지차를 이용했을 때 발생하는 총 이산 화탄소량을 내연기관 차량과 비교하면, 전체 배출량이 20~50% 절감됨을 알 수 있다. 물론 수소 자체를 재생전력 이용과 같이 이산화탄소가 발생하지 않는 방법으 로 얻는다면 이산화탄소 발생량은 0 이 될 것이다. 자동차에서 배출되는 온실가 스(이산화탄소, 질소산화물, 황산화물 포함)는 2000년 말 기준으로 전체 온실가 122 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 123

64 수소충전소와 같은 인프라 시설도 발 전해야 한다. 그러기 위해서는 많은 투 자와 연구가 이루어져야 한다. 그렇다고 지나친 낙관이나 비관에 근거해 시장을 전망하는 것은 옳지 않 다. 에너지체계의 진화 관점에서 연료 전지를 분석하고 비즈니스 관점에서 정리하는 것이 필요할 것이다. 17세기 석탄이 나무를 서서히 대체하면서 새 로운 에너지원에 대한 반발도 분명이 현대자동차 투싼ix(수출명 ix35) 수소연료전지차는 유럽시장에서 기술력을 인정받고 있다. 있었다. 왜냐하면 석탄은 채굴하기 어 렵고 공해를 유발한다는 비판의 소지 가 분명히 있었기 때문이다. 하지만 석 차량용 수소충전소. 탄은 나무를 제치고 주요한 에너지원 스 배출량 연간 4억 9400만 톤의 14%를 차지하므로, 만일 모든 자동차를 수소 연료전지 자동차로 대체한다면 약 7000만 톤의 온실가스를 감축할 수 있다. 현재 울산시에서 추진 중인 수소타운의 경우 연간 260만kW의 에너지를 생산 으로 부상했다. 이렇듯 새로운 에너지원으로 변화할 때 반발은 있을 수 있다. 그 럼에도 불구하고 미래를 내다보고 앞서 준비하는 것만이 현재의 문제를 해결하 면서도 지속 가능한 발전을 이룰 수 있는 길임을 잊지 말아야겠다. 해 331톤의 석유 사용 대체효과를 낼 계획이다. 이산화탄소 발생을 연간 991톤 줄이면, 이는 어린 잣나무 380만 그루를 심는 것과 같은 효과를 나타낸다고 한 다. 이것을 자동차 주행 시 방출하는 온실가스 양으로 계산하면, 승용차가 460만 km를 덜 달린 효과라고 할 수 있다. 수소연료전지가 상용화되기 위해서 앞으로 넘어야 할 산이 많다. 연료전지의 가격도 저렴해져야 하고, 수소도 환경을 오염시키지 않는 방법으로 얻어야 하며, 124 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 5 수소로 전기 만드는 마법, 연료전지 125

65 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 01 에너지의 수확이란? 02 자동차 폐열에서 에너지 얻는다 03 인체 열로 휴대전화 충전한다고? 04 춤추면 전기 발생한다 05 빗방울에서 에너지 수확하기 06 웨어러블 디바이스와 찰떡궁합 07 미래사회 바꾸는 에너지 하베스팅

66 01 에너지의 수확이란? 서는 전철이나 버스를 타야 한다. 즉, 전기나 기름 등의 에너지를 사용하는 것이 다. 업무를 보기 위해 PC를 사용할 때도 전기를 쓴다. 집에서는 어떤가. 편안하게 지내기 위해서는 냉난방을 해야 한다. 조명도 필요 하다. 여기에도 전기나 가스, 기름이 들어간다. 따뜻한 밥을 짓기 위해서는 전기 밥솥을 써야 하고 음식을 저장하기 위해서는 냉장고가 필요하다. 이렇게 전기를 쓴다. 전기만 쓰는가. 가스레인지에서 음식을 조리할 때는 가스를 쓴다. 현대인의 일상생활은 에너지 없이는 생각할 수 없다. 더구나 우리가 입고 있는 우리는 많은 에너지를 소비하면서 삶을 살아가고 있다. 당장 직장인의 하루 생 활을 돌아보더라도, 그는 아침에 일어나 세수하고 밥을 먹고, 대중교통을 이용해 회사로 출근한다. 회사에서는 PC로 업무를 보고, 업무 후에는 또다시 대중교통 을 타고 집에 돌아와 TV를 시청하고 잠든다. 이 일련의 과정에서, 에너지가 쓰이지 않는 부분은 거의 없다. 이동하기 위해 옷, 사용하고 있는 가구도 모두 생산하는 과정에서 에너지가 투입된 것이다. 전 기라는 개념이 없던 옛날에도 원시적인 형태로 에너지는 늘 사용되어 왔다. 다만 오늘날은 그 사용량이 과도하니, 기후변화나 에너지 고갈 등의 문제가 불거지는 것이다. 그런데 이런 상상을 해 본 적은 없는가. 우리는 에너지 라는 개념을 떠올릴 버스나 자동차를 타면 다양한 에너지를 소비하게 된다. 때, 거대한 발전소에서 전기가 만들어져 그것이 산등성이에 자리한 송전탑을 거 쳐 우리나라 전국에 뻗어나가는 것을 떠올린다. 기름도 마찬가지다. 우리나라는 자원이 없어 외국에서 에너지를 수입해야 한다고 귀가 아프게 들어 왔다. 따라서 기름은 외국에서 거대한 유조선에 실려 우리나라에 운반된 후 판매되는 것으로 인식한다. 그런데 에너지는 꼭 이런 것만 있을까. 에너지가 우리 삶에 공기와 같이 필수 불가결한 것이라 한다면, 이것을 다른 방법으로 얻을 수는 없을까. 여기 그 해답 이 있다. 바로 에너지 하베스팅(energy harvesting)이다. 에너지 하베스팅이란, 에너지를 공급하는 일반적인 시스템(발전 송전 배전) 과는 달리, 우리 주변에서 일상적으로 발생하는 아주 미세한 열이나 진동 등으 로부터 간단하게 에너지를 획득해 사용하게 하는 기술을 말한다. 태양, 바람, 파 128 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 129

67 한 걸음 더 나노발전기가 만드는 세상 에너지하베스팅은 바람, 태양열뿐 아니라 각종 진동과 열을 이용해 전기를 생산하는 것이다. 에너지 하베스팅이 나노기술과 만난다면, 새로운 세상이 펼쳐질 것이다. 전 세계 많은 과 학자들이 미세한 열이나 진동에서 전기를 생산할 수 있는 나노발전기를 개발하고 있다. 나 노발전기가 들어간 섬유로 옷을 만들어 입을 수 있다면, 걸을 때는 물론 숨을 쉴 때도 전기 를 발생시킬 수 있다. 입고 걷기만 해도 휴대전화나 MP3 플레어가 충전되는 상황이 쉽게 떠 오른다. 만일 각종 센서에 나노기술이 적용된다면, 더 놀라운 일이 벌어질 것이다. 나노발전기가 들어간 나노센서는 음식물에 든 미량의 오염물질을 찾아내고, 혈액에서 질병과 관련된 분자 를 탐지할 수 있다. 나노발전기 덕분에 심장박동조절기의 배터리를 바꿀 필요가 없고, 초소 형 보청기도 가능하다. 또 몸속을 떠돌며 암세포를 탐지해 약물을 전달하는 나노로봇에 꾸 준히 전기를 공급할 수 있는 후보도 바로 나노발전기다. 도, 진동, 열 등 모든 자원으로부터 에너지를 수확하는 것을 통틀어 에너지 하베 스팅 이라고 한다. 이 때문에 관련 분야도 신소재, 물리, 기계, 화학에 이르기까지 폭넓게 적용될 수 있다. 사실상 우리 주변에서 일어날 수 있는 모든 현상을 에너지로 변환시키는 것이 에너지 하베스팅이기 때문에, 우리가 익히 알고 있는 태양광발전, 풍력발전도 넓 은 범주에서는 여기에 속할 수 있다. 그러나 알려진 것 이외의 버려지는 에너지 중 대표적인 것은 교량에서 발생하 는 진동, 통신용 타워에서 전송되는 전자기에너지와 진동, 인간이나 동물 등의 생 물에게서 발생하는 열과 움직이거나 이동할 때 발생하는 미세한 진동 등으로 무 수히 많다. 그렇기 때문에 에너지 하베스팅을 환경발전 이라고도 한다. 에너지 하 베스팅은 이렇게 미세한 에너지를 활용해 유용한 전기에너지로 변환하는 것이다. 미래에 몸속에서 작동하는 나노로봇이 개발된다면, 스스로 전기를 만드는 나노발전기가 필요하다 130 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 131

68 02 자동차 폐열에서 에너지 얻는다 머플러 방향 BMW 배기가스 온도 BMW는 자동차 머플러에 열전소자를 장착해, 배기가스 폐열을 전기로 바꿔 엔진 보조전기나 시트 냉난방에 활용하는 기술을 개발하고 있다. 열이 전기로 바뀌는 열전변환 의 발견은 무려 200년 전의 과거로 거슬러 올 라간다. 1821년 독일의 토마스 제베크(Thomas Seebeck)라는 물리학자가 우 연히 실험 도중, 두 금속선을 접속해 폐회로를 만든 후 접합부를 다른 온도로 유 지하면 회로에 전류가 흐르는 현상을 발견했다. 금 만 이렇게 해서 만들어지는 전기의 양은 미미한 수준이었다. 싼 값에 전력을 공 급받을 수 있는 환경에서는 굳이 이를 활용할 필요가 없었다. 그러나 최근 해가 갈수록 지구온난화 위기가 심각해지면서, 에너지를 효율적으 로 사용하는 한편, 신재생에너지 활용 비중을 높여야 하는 필요성이 커졌다. 이에 <그림> 제베크 효과 서로 다른 금속 또는 반도체를 접합한 폐쇄 회로에서 접점의 온도가 다르면 전류가 흐 르는 현상이다. 열 흐름 열원 속 혹은 반도체처럼 전기가 통하는 물질의 한 부 분을 따뜻하게 해서 온도차를 만들면 전압이 발생 하는 현상이다. 오늘날 이런 현상은 제베크 효과 (Seebeck effect) 라 일컬어지고 있다. 그러나 아쉽게도, 그 이후로부터 오늘날에 이르 기까지 열원을 활용한 사례는 극히 제한적이었다. 물론 현재까지도 상용화까지는 조금 더 시간이 필 요할 것으로 보인다. 따라 폐열을 이용한 에너지 하베스팅 기술, 즉 열전발전 기술이 각광받고 있다. 그중 대표적인 것이 자동차 폐열의 활용이다. 주행 시 자동차 엔진과 주변부의 온도는 약 1000 까지 올라간다. 엔진의 실린더 내에서 연료가 연소하고 피스톤 이 엄청난 속도로 돌면서 열이 발생하는 것이다. 이때 발생하는 열이 지금은 그 대로 버려지고 있지만, 이를 활용하려는 기술 개발이 진행되고 있다. 국내외 유명 자동차 메이커를 중심으로, 자동차 폐열을 열전소자를 통해 전기 로 전환하고, 충전한 전기로 자동차 동력의 일정 부분을 충당하게 하는 기술을 상용화하기 위해 노력하고 있다. 현재 기술로는 자동차 폐열의 5%까지 회수할 Technical University of Denmark 열 싱크 전류 흐름 그중의 한 사례로, 러시아에서는 약 50년 전 열 주전자를 개발했다. 주전자로 물을 끓일 때 주전자 바닥과 윗부분의 온도 차이가 생기는데, 이를 통해 전기가 만들어지는 원리를 이용한 것이었다. 하지 수 있다고 한다. 열원은 엔진 열뿐만 아니라 냉각수와 상온의 온도차를 통해서도 얻을 수 있다. 현재 열전발전 분야에서는 자동차 폐열을 활용한 이 기술이 가장 빨리 상용화 될 것이며, 상용화 시기는 빠르면 3년에서 5년 정도 뒤로 예측되고 있다. 132 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 133

69 03 인체 열로 휴대전화 충전한다고? 츠는 밑창에 열전소자를 넣어 발에서 나는 열을 이용해 전기를 발생시킨다. 발생된 전기는 뒤꿈치에 있는 배터리 에 저장되고, 부츠 위쪽에 휴대전화를 연결해 충전할 수 있다. 12시간 동안 신으면 휴대전화를 1시간 사용할 수 있는 전기가 발생한다. 이 파워부츠는 오렌지파워부츠를 12시간 착용하면, 휴대전화를 1시간 사용할 수 있는 전기가 발생한다. GotWind Orange 에너지 하베스팅은 굳이 자동차 폐열과 같이 고온으로 대량 배출되는 열이 아 니어도 된다. 사실 그런 열원에서만 에너지의 수확이 가능하다면, 굳이 촉망받는 미래 에너지 라고는 불리지 않을 것이다. 에너지 하베스팅 기술의 또 하나의 매 력은, 인체에서 발생하는 정도의 미열이라도 잡아낼 수 있다는 데 있다. 사람 몸은 미소 열에너지원으로, 체온과 상온(15 )의 온도차를 바탕으로 삼 아 열전소자를 이용하면 전기를 생산할 수 있다. 물론 온도차가 적으니 많은 양 의 에너지를 생산해 낼 수는 없으나, 사람이 지니고 다니는 손목시계나 휴대전화 등의 모바일 기기의 전력원으로는 활용이 가능하다. 국내의 휴대전화 제조업체도 열전발 전 원리를 활용해 배터리가 필요하지 않은 휴대전화를 개발하기 위해 활발 한 움직임을 보이고 있다. 주머니에 꽂 <타임>지에서 2010년 최고의 발명품 중 하나로 선정됐다. 일반인이 사용할 수 있을 만큼 상용화되기까지는 아직 많은 시간이 필요하지 만, 군사용과 같은 특수한 상황에서는 에너지 하베스팅 기술이 이미 어느 정도 활용되고 있다. 가령 훈련 상황에서나 전쟁 등이 발생한 경우, 오지에서 탈출할 수 있는 방법을 에너지 하베스팅 기술을 통해 모색할 수 있다. 적진에 고립됐거 나 긴급 상황이 발생해 본부에 구조요청을 해야 할 때, 무전기나 군용 통신수단 의 배터리가 방전돼 있으면 매우 곤란하다. 이때 필요한 기술이 열전발전 기술이 다. 그런 경우 고체연료나 장작 등으로 불을 붙여 열을 발생시키면 전기로 전환 이 가능하다. 등산객이 조난당한 경우에도 마찬가지다. 산 어딘가에서 고립됐을 때 휴대전 화로 본인의 위치를 알려야 하는데, 배터리가 방전됐다면, 휴대용 라이터 등으로 불을 피우고 그 열에서 전기를 발생시켜 위험에서 빠져나올 수 있을 것이다. 열 스마트워치와 스마트폰. 앞으로 열전소자를 적용하면 배터리 없 이도 인체열로 전기를 공급할 수 있을 것이다. 고만 있어도 충전되어 방전 걱정 없는 제품이 출시된다면, 배터리 기술에 있 어 획기적인 발명이라 할 수 있다. 영국의 한 회사에서 개발한 파워부 전소자 기술이 더욱 발전하게 되면 굳이 불을 지필 필요도 없다. 인체에서 발생 하는 미세한 열만 가지고도 휴대전화나 손목시계에서 필요로 하는 전력은 충분 히 생산해 낼 수 있을 것이기 때문이다. 134 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 135

70 04 춤추면 전기 발생한다 압전효과는 1880년 프랑스의 피에르 퀴리(노벨상을 2 번이나 받은 마리 퀴리의 남편)와 자크 퀴리 형제가 처음 발견했다. 두 사람은 석영, 전기석, 로셸염, 토파즈 등의 다양한 결정에 일정한 방향으로 충격을 줬을 때 전기가 에너지 하베스팅 기술은 열전발전 말고도 존재한다. 에너지 하베스팅은 환경 생기는 현상을 확인했던 것이다. 흥미롭게도 이들은 1년 뒤 전기를 흘리자 결정의 길이가 변하는 반대효과, 즉 역 압전효과도 발견했다. 압전효과는 처음 발견된 뒤 수십 년간은 실험실에서 부산 서면역에 설치된 압전 보도블록. c 문화체육관광부 다정다감 발전 이라 일컬어질 만큼 많은 자연 현상을 에너지원으로 할 수 있기 때문이다. 호기심의 대상으로 머물렀지만, 제1차 세계대전 당시 프 그중 하나가 압전발전이다. 이는 압전효과(piezoelectric effect)를 기반으로 하 는데, 물질의 기계적 변형에 의해 압전소자 물질 내부의 전기적 성질을 이용해 전력을 발생시키는 원리이다. 랑스에서 잠수함용 초음파 탐지기를 개발하는 데 쓰였다. 그 뒤 압전효과는 가스 레인지 점화장치부터 카메라 오토포커싱 장치, 자동차 에어백, 초음파 진단기까 지 우리 생활 곳곳에 사용되고 있다. Energy Floors 춤추면 전기가 생기는 에너지 플로어. 네덜란드 로테르담에 설치돼 있다. 최근에는 우리 주변에서 버려지는 기계적 에너지로부터 전기를 생산하는 압 전발전이 주목받고 있다. 일본은 도쿄 지하철 역사에 압전발전을 이용한 발전 판 을 설치했는데, 승객들이 일으키는 진동으로 전력을 생산해 자동개찰구를 구 동시키기도 했다. 네덜란드에는 실내에 에너지 플로어 를 설치해 춤추면 전기가 발생하는 친환경 나이트클럽을 운영하기도 했다. 우리나라에도 압전발전을 활용해 전력을 생산하는 장소가 있다. 부산 지하철 서면역 내부에 있는 압전에너지 하베스팅 시스템 이 그것이다. 2011년 역 바닥 에 특수하게 제작된 압전 보도블록이 설치돼, 이 블록을 지나가기만 해도 전기가 생성되는 것이다. 서면역은 부산 지하철역 중에서 가장 유동인구가 많은 곳이다. 이런 곳에 압전 모듈을 설치해 홍보용 전광판의 보조 전력이나 휴대전화 충전용 전력으로 사용하고 있다. 136 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 137

71 05 빗방울에서 에너지 수확하기 동차의 움직임뿐만 아니라 이보다 더 작은 에너지, 이를 테면 바람이나 빗방 울이 발전장치에 부딪쳐 발생하는 진 동으로도 에너지의 생산이 가능하다. 2008년 프랑스 연구진은 빗방울을 이 용해 에너지를 수확하는 장치를 개발 압전발전은 사람뿐 아니라 차량에도 적용 가능하다. 차량 통행 시 도로에서 발 생하는 압력을 이용해 전력을 생산하는 기술이 있다. 압전소자를 도로에 매설해 놓으면, 수많은 차량이 통행하면서 발생하는 압력을 전력으로 전환해 저장하고, 이를 독립적인 전원으로 활용하는 기술이다. 해외 선진국 중심으로 시범 사업이 이뤄지고 있는데, 이스라엘의 사례가 대표 했다. 폴리머 압전재료를 이용해 빗물 의 낙하에너지를 전기에너지로 변환시 키는데, 지름 1~5mm의 빗방울이 폭 우로 쏟아지는 환경에서 12mW 정도 의 에너지를 생산할 수 있다고 한다. 국내의 경우 2014년 서울대 융합과 압전체를 도로 밑에 깐다면 차량이 지나갈 때 생기는 진동에너 지를 전기에너지로 변환할 수 있다. Advanced Functional Materials 적이다. 이스라엘은 고분자 복합재를 이용한 압전발전기를 개발해 도로, 철도, 공 항활주로에서 에너지를 수확할 수 있을 전망이다. 우리나라에서도 국토분야 협 력사업의 일환으로 도로교통 미활용 에너지 이용을 위한 압전에너지 하베 스터 개발과 실증 사업이 추진되고 있 다. 기술 개발에 성공하면, 1km 압전 도로에서 시간당 600대의 차량이 지 학기술대학원과 전자부품연구원 공동연구진이 전하를 띤 표면에 물방울이 접촉 할 때 발생하는 표면 전하의 변동을 새로 개발된 에너지 수확소자를 통해 회수하 는 데 성공했다. 연구진은 물 한 방울의 움직임으로 최대 0.42mW의 전력을 수 확할 수 있었다. 이 기술은 창문이나 지붕에 떨어지는 빗방울, 수도꼭지 또는 가 정에서 버려지는 생활용수에서 전력을 생산할 수 있는 기술이라는 평가를 받고 있다. 전자파 또한 에너지로 수확할 수 있다. 예를 들면 우리가 실내에 있을 때 형광 나간다는 가정하에, 250가구가 1개월 등과 같은 다양한 전자기기에서 내는 전자파를 흡수하는데, 이처럼 버려지는 전 전자부품연구원 전자부품연구원과 서울대 융합과학기술대학원 공동연구팀은 물 방울이 접촉할 때 전기가 발생하는 장치를 개발했다. 간 사용하는 전력(200kWh)을 생산할 수 있다고 한다. 진동을 활용하는 방법은 사람과 자 자파를 전기에너지로 변환시키는 것이다. 한 걸음 더 나아가 기술 개발을 통해 고효율, 저소비전력 회로를 가진 IC 칩이 등장하면서, 미세한 에너지원이 실생활 에 이용 가능한 수준으로 점차 변모하고 있다. 138 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 139

72 06 웨어러블 디바이스와 찰떡궁합 팅의 수요는 점차 높아질 것으로 전망 된다. 또 하나의 핵심은 모바일 기기를 넘 어선 웨어러블 디바이스의 시장 확대 이다. 웨어러블 디바이스란 안경, 시 계, 의복 등과 같이 몸에 착용할 수 있 는 기기를 말한다. 궁극적으로는 사용 태양, 바람, 파도, 진동, 열 등 모든 자원이나 물리적 현상으로부터 에너지를 수 자가 거부감 없이 이 기기들을 신체의 확하는 기술을 통틀어 에너지 하베스팅이라 한다. 그러나 현재 기술로는 아직 생 산 가능한 에너지의 양이 수mW 수준의 미량이기 때문에, 에너지의 생성밀도를 높이는 소재 기술의 개발이 핵심이다. 에너지 효율 기술의 발전을 통해 전자제품 일부처럼 착용하고 사용하며 인간의 능력을 높인다. 기술 자체는 오래전부터 존재해 왔 2014년 4월 KAIST 전기 및 전자공학과 조병진 교수 연구팀이 개 발한 유연한 열전소자. 이 소자는 밴드형으로 손목에 착용하면 체열로부터 전기가 생산되는 것을 확인할 수 있다. c KAIST 에서 요구하는 소비전력이 낮아지고 전력변환 효율이 개선된다면 에너지 하베스 으나 그동안 상업화가 어려웠다. 최근 에너지 하베스팅은 웨어러블 디바이스와 찰떡궁합일 수 있다. 예를 들어 인체의 열을 이용한 열전소자로 웨어러 블 디바이스의 배터리를 개발할 수 있기 때문이다. 스마트폰이 확산되고 하드웨어 기술이 발전하면서 이제는 상용화의 기반이 마련 된 것이다. 문제는 배터리다. 하지만 미량의 열(체열)을 지속적으로 방출하는 인 간의 몸 자체가 전원으로 활용될 수 있다면, 향후 웨어러블 디바이스의 발전 가 능성은 더욱 확대될 것이다. 2014년 국내 연구진이 개발한 유연한 열전소자는 웨어러블 디바이스의 배터 리로 유망하다는 평가를 받고 있다. 이 소자는 딱딱한 열전물질을 나노 크기로 만들고 액화한 뒤 유리섬유 위에 프린팅해 제작했는데, 밴드형으로 손목에 착용 해 체열로부터 전기가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 적용해 가로, 세로 각각 10cm의 팔찌형 웨어러블 소자로 만들면, 체온과 외기온도(20 )의 차가 17 정도일 때 약 40mW의 전력이 생산될 수 있다고 한다. 이 정도의 전력이라 면 웬만한 반도체 칩들을 구동하기에 충분하다. 140 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 141

73 07 미래사회 바꾸는 에너지 하베스팅 자동차 폐열을 이용한 열전발전이나 도로 압전발전처럼 더 큰 단위의 에너지 를 수확하는 분야도 발전할 것이다. 현재 5% 정도밖에 안 되는 자동차 엔진 폐열 의 회수율이 높아지게 되면, 수송부문에서 발생되는 온실가스의 양이 대폭 줄어 들어 지구온난화의 방지에도 큰 기여를 하게 될 것이다. 건물이나 다리의 흔들림, 자동차의 움직임처럼 버려지는 에너지로부터 전기를 생산할 수 있는 기술이 에너지 하 베스팅이다. 이를 이용하면 주변에 설치한 센서들로부터 정보를 수집해 실시간 교통상황, 다리의 붕괴위험 등을 파악할 수 있다. 또한 비행기나 선박에서도 열전 압전발전 기술을 개발하고 이를 적용하면 에 너지의 회수율이 큰 폭으로 증가하게 될 것이다. 다수의 압전소자가 매설된 도로 에서는 지나가는 자동차의 압력으로 인해 지속적으로 에너지를 생산할 수 있을 것이고, 공장이나 산업단지에서 배출되는 대량의 폐열은 즉각 회수되어 경제발 전을 위한 추가적인 동력으로 재활용될 것이다. 열과 압력뿐만이 아니다. 선진국을 중심으로 새로운 에너지원을 모색하고자 하는 연구가 계속 진행되고 있는데, 그 대표적인 예로 논에서도 에너지 하베스팅 이 가능하게 될 전망이다. 벼의 뿌리에 서식하는 수많은 미생물 중에서, 유기물 버려지는 에너지에서 효율적으로 전기를 얻는 에너지 하베스팅은 미래사회를 바꿀 수 있는 기술이다. 을 분해하면 전자를 방출하는 미생물이 발견된 것이다. 이와 관련한 기술 개발이 진전되면 농업의 스마트화와 동시에 무한한 가능성이 열릴 것이다. 에너지 하베스팅을 이용하면 주변에 설치한 센서들로부터 정보를 수집하는 142 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 143

74 한 걸음 더 <그린텍 호라이즌> 속 에너지 하베스팅 University of Michigan 미국 미시간대 연구진이 개발한, 미화 1센트 동전보다 작은 에너지 하베스터. 공장 기계의 진동에너지를 얻어 무 선 센서 네트워크를 구동할 수 있는 소형 발전기다. 유비쿼터스 센서 네트워크(USN) 도 구축할 수 있다. 흔들리는 다리가 붕괴할 위험은 없는지, 공기가 얼마나 오염돼 있는지 등을 알아낼 수 있는 것이다. 예를 들어 우리나라는 고속도로에 압전소자를 설치해 에너지를 얻고, 이를 실시간 교 통상황을 파악하고 차량 고장 위치나 사고 지점을 알려주는 센서에 적용하는 IT 융합 스마트 도로 를 개발할 계획을 준비하고 있다. 화석연료를 사용하기 시작한 이래 짧은 시간 동안 인류는 무분별하게 에너지를 사용해 왔다. 또한 에너지의 효율을 고려하지 않은 일방적이고 중앙집중적인 공 에너지 하베스팅은 녹색기술센터에서 정기적으로 발간하는 간행물인 <그린텍 호라이즌 (Green Tech. HORIZON)> 2014년도 제5호에도 실렸다. 제5호의 기획특집은 에너지 하베 스팅, 나노기술과 만나다 라는 제목 하에 열전기술로 버려지는 폐열을 회수하라 와 압전소 자, 나노기술로 변신하다 는 기사를 다루었다. 또한 국내 대학과 연구소의 최신 연구성과뿐 아니라 독일과 일본의 에너지 하베스팅의 최근 동향도 소개했다. 특히 최근 나노 기술이 발전하면서 점점 더 작아지는 에너지 하베스팅 소자(열전 소자, 압 전 소자)가 웨어러블 기기에 적용될 수 있도록 발전하고 있음을 내용을 제시했다. 즉 에너지 하베스팅은 작은 에너지원에서 효율적으로 에너지를 뽑는 방향으로 진화하고 있는 것이다. 이 외에도 2014년도에 발간된 <그린텍 호라이즌>에서는 ESS(에너지 저장시스템), 차세대 바이오에너지 기술, 온실가스 재활용 기술, 친환경에너지타운 등을 다루었다. <그린텍 호라 이즌>에는 주로 미래의 녹색기술을 다루며, 이 기술과 관련된 기획특집, 전문가 칼럼, 최신 연구 동향 등이 소개된다. 급체계를 지속해 오면서, 우리가 살아가는 환경에 많은 부담을 주어 왔다. 에너지 하베스팅은 이런 시스템을 단순히 바꾸는 것에서 그치지 않는다. 버려지는 에너 지에서 효율적으로 전기를 얻고 사용하는 것은, 그동안 너무 쉽게 에너지를 이용 해 오던 인간의 생활양식과 철학을 송두리째 바꾸는 혁신적인 기회가 될 수 있다. c 녹색기술센터 에너지 하베스팅을 주제로 다룬 <그린텍 호라이즌> 5호의 표지. 144 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 6 버려지는 에너지 이용하는 신개념 발전, 에너지 하베스팅 145

75 CHAPTER 7 01 환경에 순응하는 건물 02 건물에 바라는 4가지 쾌적감 03 차양은 언제 쳐야 할까 04 심야전기로 얼음 얼려 냉방한다 건물 에너지 관리하는 비결 05 건물에너지관리시스템, 최신 ICT 기술과 만나다 146 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 147

76 01 환경에 순응하는 건물 인간은 무더운 여름날 나무 그늘이나 폭포수 아래에서 쉬기를 원하고, 추운 겨 울날엔 바람을 피하고 따뜻한 햇볕을 찾아 움직이는 것처럼, 자연에서 살아가기 위해 주거( 住 居, shelter)를 찾게 된다. 그러다 한곳에 정착하기 위해 구조물을 세우기 시작했다. 그늘을 만들고 비바람을 막기 위해 벽을 세우고 지붕을 덮었 다. 벽과 지붕은 태양열을 일부 저장하고, 밤에 열을 방출하는 역할도 한다. 주거 얼음집 이글루. 지에 많은 시간을 머물도록 보조 역할을 하는 셈이다. 세계 각 지역의 토속건축은 환경에 순응하는 훌륭한 예를 보여준다. 그 토속건 축들은 자연과의 융화를 근본적인 원칙으로 삼고 있다. 즉 자연과 밀접하게 접촉 하며 최소한의 에너지 소비로 쾌적함을 줄 수 있도록 지역의 기후조건에 맞게 지 어져 있다. 대량의 화석에너지를 소비하는 시대 이전에 확립된 지역 고유의 토속 건축물들은 성공적으로 환경부하를 최소화하고 정연한 기법에 의해 자연에너지 를 이용하고 있다. 예를 들면, 고온건조한 기후에서는 그늘을 확보하기 위해 밀 집배치 형태로 건축하고, 고온다습한 기후에서는 통풍을 위해 띄엄띄엄 건물을 아마존 부족의 전통가옥. 배치한다. 인간은 환경 속에서 순응하며 더우면 더운 대로, 추우면 추운 대로 기후와 환 경에 맞추어 살아왔지만, 건물에 거주하기 시작하면서 욕구가 다양해졌다. 건물 148 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 149

77 이 외부 환경으로부터 더위와 추위를 막아주길 원하고 실내는 밝기를 원한다. 그 러나 건물도 환경 속에 인간과 더불어 살아가기 때문에 환경이 변화되면서, 즉 계절의 변화에 따라서 여름이 되면 건물도 덥게 되고, 겨울이 되면 건물도 춥게 된다. 건물 안에 살고 있는 인간은 건물 안의 또 다른 환경, 즉 실내 환경에 영향을 받는다. 단지 외부 환경에 곧바로 영향을 받지 않고 시간 지연(time lag)을 통해 조금 늦게 영향을 받을 뿐이다. 인간은 외부 환경을 변화시킬 수 없으므로 욕구 를 충족시키기 위해서 실내 환경을 조절하고자 했다. 그래서 건물이 추우면 보일 러를 가동시키고, 더우면 에어컨을 가동시켰다. 즉 실내 거주자인 사람이 쾌적성 을 유지하며 생활하기 위해 보일러와 에어컨을 가동시키는 것이다. 건물은 인간과 환경 사이에서 외부 환경과 내부 환경을 구분하는 중요한 매개 체이자, 인간이 환경을 조절하기 위해 사용한 가장 중요한 도구다. 인간의 주거 지는 여러 기능을 가지는 건물로 점차 발전했다. 예를 들어 화석연료를 사용하 는 현대과학과 첨단기술에 의존해 내부 환경을 조절하고자 했다. 보일러, 에어컨 등의 건축설비를 발명해 사용하기 시작한 것이다. 그러나 문제는 보일러와 에어 컨이 가스와 전기를 사용하는 설비라는 것이다. 그 결과 자원고갈, 환경오염, 오 존층 파괴, 기후변화 등 환경문제를 유발하게 됐다. 환경문제와 기술발전은 서로 반대방향으로 가고 있는 셈이다. 현재의 건물은 자연에 순응하고 환경 친화적인 건물, 지속가능한 개발을 위한 건물로 변화되고 있다. 또한 편안하고 안락할 뿐 아니라, 우수를 재이용하거나 에너지를 절약할 수 있도록 지어진다. 즉 인간의 욕구를 충족시키는 범위에서 자 연 에너지를 최대한 활용하고, 화석 연료의 소비는 최소화하도록 건물을 설계하 고자 하는 것이다. 자연과 조화를 이룬 건축은 대지와 지역기후를 반영한 형태를 현대식 주택의 보일러실. 띠고 있으며 자연형 설계기법을 통해 균형 잡히고 쾌적한 환경에 이르도록 설계 되고 있다. 이런 이유로 현대의 건물은 원시적인 주거지보다 훨씬 복잡한 메커니 즘으로 지어진다. 물론 이런 건물도 외부 환경, 즉 자연을 무시하지는 못하므로 계절에 따라 여 전히 춥고, 덥다. 에너지를 사용하게 될 수밖에 없다는 뜻이다. 따라서 건물 안에 서 에너지를 효율적으로 사용해야 한다. 기존 에너지인 전기, 가스를 현재보다 적게 사용하도록 다방면으로 고려하되, 신재생에너지와 연계해 기존 에너지를 적게 사용할 수 있어야 한다. 또 건물 안에서 거주자들이, 여름에는 무조건 에어 컨을 틀거나 점심시간에 외출할 때도 모니터를 켜두는 식의 습관적인 행동을 바 꾸어, 에너지를 절약할 수 있도록 노력해야 한다. 150 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 151

78 한 걸음 더 c 녹색기술센터 c 녹색기술센터 몽골에 저탄소 녹색기술을 적용해 건설할 공공 교육시설 조감도. DMZ 내에 들어설 제로에너지 건물의 조감도. 몽골에 저탄소 녹색건축을, DMZ에 제로에너지 건물을! 녹색기술센터에서는 국내 우수한 녹색기술을 개도국에 진출시키고자 다양한 방법을 시도 하고 있다. 그중 글로벌 협력 프로그램 기획 및 연구 의 일환으로 몽골에 적용 가능한 저탄 소 녹색건축 시스템 도출 연구를 진행했다. 이를 위해, 몽골의 수도인 울란바토르에 저탄소 녹색건축을 실시하는 것을 목표로 공공 교육시설을 기획 설계했다. 이 기획 설계에서 몽골의 현황과 재료의 수급 등을 고려해 볼 때 해당 건물이 들어설 위치 에 가장 적합한 저탄소 녹색건축 시스템을 도출했다. 이 연구의 결과를 활용하면 국내의 우 수한 그린 빌딩 기술을 개도국(몽골)에 진출시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또 다른 프로젝트인 동북아 그린데탕트를 위한 녹색기술 협력방안 연구 에서는 비무장지 대(DMZ) 내에 들어설 수 있는 제로에너지 건물 설계에 대한 연구를 진행했다. 녹색기술을 적용한 에너지자립형 건물을 DMZ 내에 설계하고 이 건물의 에너지 성능을 평가했다. 제로에너지 건물을 건설하기 위해, 건물의 위치와 방향, 기상 조건 등을 분석하고 설계하 는 사이트 디자인(SITE DESIGN), 건물의 구조와 외피, 재료 등의 효과를 분석하고 설계하 는 빌딩 디자인(BUILDING DESIGN), 냉난방 및 환기, 재생에너지 등의 효과를 분석하고 설 계하는 시스템 디자인(SYSTEM DESIGN) 등의 순서로 설계했다. 이후 건물에너지 성능을 평가하고자 시뮬레이션을 활용해 분석했고, 그 결과를 토대로 제로에너지 건물(에너지자립 형 건물)을 설계했다. 152 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 153

79 02 건물에 바라는 4가지 쾌적감 건물 안의 인간은 실내의 다양한 조건에 대해 욕구를 충족시키고자 한다. 그리 고 실내 환경에 민감하게 반응한다. 예를 들어, 실내의 온도가 높은지 낮은지, 밝 은지 어두운지, 환기가 잘되는지 안 되는지 등에 대해서 바로 반응한다. 실내 온 도가 높고 낮음에 따라 에어컨과 보일러를 가동하고, 밝고 어두운 정도에 따라 조명을 켜고, 냄새가 나거나 먼지가 많으면 창문을 열거나 환기장치를 가동시키 는 것처럼 말이다. 그러나 인간의 감성은 육체적으로나 정서적으로 쉽게 정의되지 않기 때문에 간단하지 않다. 예를 들어, 이곳은 따 뜻하다고 느끼십니까? 라는 단순한 질 문조차도 쉽게 답을 듣기 힘들다. 왜냐 하면 한 사람에게 있어서도 계절의 변 화, 의복의 착용, 주위 벽의 온도, 습도, 겨울에는 실내의 온도, 습도 등을 조절해 따뜻한 열적 쾌적함을 얻을 수 있다. 건물에 요구하는 것이 다양해졌다. 즉 인간은 건물로부터 기본적인 거주 환경을 제공받으면서 실내 환경에 대한 쾌적감을 얻고자 한다. 인간이 건물에 바라는 쾌적감은 여러 가지가 있겠지만, 크게 열환경, 빛환경, 음환경, 공기환경에 대한 4가지 쾌적감으로 나뉠 수 있다. 먼저 열환경의 쾌적감 은 여름에는 시원하게, 겨울에는 따뜻하게 지내고자 실내의 온도, 습도 등을 조 절해 얻고자 하는 열적 쾌적감이고, 빛환경의 쾌적감은 창문을 통한 자연채광이 나 인공조명(실내조명)을 통해 실내 밝기를 조절해 얻고자 하는 시각적 쾌적감 이다. 또 음환경의 쾌적감은 외부소음을 막아 원하지 않는 소리로부터 방해받지 건물은 열환경, 빛환경, 음환경, 공기환경에 대한 쾌적감을 얻을 수 있도록 설계돼야 한다. 공기 흐름 등의 각기 다른 환경 아래 서 따뜻한 정도의 기온은 그 범위가 경우에 따라서 아주 넓을 수 있기 때문 이다. 이처럼 실내의 여러 조건 속에서 않고자 하는 청각적 쾌적감이며, 공기환경의 쾌적감은 호흡에 필요한 깨끗한 공 기로 숨을 쉬고자 하는 공기의 쾌적감을 말한다. 이 같은 쾌적감은 에너지 소비와 밀접한 관계가 있다. 특히 열환경, 빛환경, 공 기환경은 서로 밀접한 관계가 있다(음환경도 관계있지만 본 책의 대상에서는 제 154 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 155

80 창문을 통한 자연채광이나 인공조명을 통해 실내 밝기를 조절해 시각적 쾌적감을 얻을 수 있다. 여름이나 겨울이 아니라면, 환기만으로도 시원함과 쾌적함을 느낄 수 있다. 외한다). 예를 들어 창문의 크기에 따라 열환경과 빛환경, 공기환경에 미치는 영 향을 생각해 볼 수 있다. 창문이 크면, 빛환경 측면에서 많은 햇빛을 받을 수 있 어서 실내가 밝게 된다. 또한 많은 환기량으로 깨끗한 공기의 유입량이 많게 된 다. 큰 창문은 상대적으로 심리적인 안정감을 줄 수도 있다. 그러나 많은 햇빛의 양(일사량)은 실내 온도를 상승시키는 요인이 되기도 한다. 반면, 창문이 작으면 실내가 어둡게 되고 환기량도 작아지지만, 실내로 유입되는 일사량이 적어져 상 대적으로 실내 온도 변화에 대한 영향이 적다. 또한 창문이 작으면 상대적으로 심리적으로 불안감을 가져올 수도 있다. 수 있다. 차양(블라인드)의 적절한 제어가 바로 그런 예다. 한편 여름철, 겨울철이 아닌 중간기(간절기)에는 환기만으로도 충분히 열적 쾌적감을 얻을 수 있다. 같은 온도 조건에서 창문을 통해 바람이 들어온다면 시 원하다고 느낄 수 있기 때문이다. 또한 환기를 하면, 실내 공기질도 높일 수 있다. 즉 쾌적한 공기를 마실 수 있다. 실내공기 오염물질(CO2, 미세 가스, 악취 등)을 저감시킬 수 있는 가장 최상의 방법이 바로 환기이다. 환기 시 가능하면 맞통풍 (cross ventilation), 즉 건물의 반대편에 있는 창문을 서로 열어 바람이 통과하 도록 환기를 하게 되면, 그 효과가 매우 크다. 건물의 구조가 열환경과 빛환경, 공기환경 등 모든 실내환경을 만족시킬 수는 없지만, 적절한 만족감을 주기 위해서는 시뮬레이션을 통한 최적의 설계 값이 필 요하다. 에너지 소비는 최적의 설계 값으로 건물 설계 초기부터 고려돼야 한다. 그러나 간단한 이치와 적절한 제어를 한다면, 기존 건물에서도 에너지를 절약할 156 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 157

81 03 차양은 언제 쳐야 할까 <그림> 차양 설치 전후 실내온도의 변화 사례 차양(블라인드) 제어는 어려운 게 아니다. 우리는 블라인드를 쳐라 혹은 걷 어라 라는 말을 쉽게 들을 수 있다. 이것 자체가 차양 제어인 셈이다. 여기서 쳐 라 는 차양설치 혹은 on 으로, 걷어라 는 차양 비설치 혹은 off 라는 용어로 이해할 수 있다 자동 차양 시스템을 가동했을 때 차양을 설치하지 않았을 경우 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 계절과 시간에 따라 차양을 쳐야 할지 걷어야 할지를 결정하는 것이 좋다. 차양 설치 전후의 실내온도 변화를 그래프로 나타내 보면, 차양을 설치할 때 (차양 on)가, 차양을 설치하지 않았을 때보다 실내온도가 낮다. 실내온도가 낮다 는 것은 냉방에너지를 덜 사용할 수 있다는 뜻이다. 차양을 설치하지 않을 때보다 차양을 설치했을 때, 20~60% 정도의 에너지를 절약할 수 있다. 여기서 차양은 실 내 혹은 실외에 설치할 수 있는데, 우리나라의 경우 대부분은 실내에 설치하고 있 어, 실제로 차양의 효과는 약 20~30%의 냉방에너지 절감이라고 할 수 있겠다. 차양을 설치하면 냉방에너지의 절감, 즉 적은 에너지의 사용으로 동등한 열적 쾌적감을 느낄 수 있다. 차양을 설치하면 여름철에 같은 온도 조건을 유지하기 위해서는 설치하지 않는 상태보다 에너지를 적게 사용해도 된다는 의미이다. 차 양을 설치하면 설치하지 않을 때보다 실내 온도가 낮기 때문에 냉방부하가 작게 되고, 그로 인해 에너지 소비도 적게 할 수 있기 때문이다. 그러나 차양의 설치로 실내는 많이 어두워진다. 즉, 빛환경 측면에서는 오히려 158 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 159

82 불이익이 발생한다. 실내가 많이 어둡다는 말은 인공조명(실내조명)을 많이 켜 야 한다는 뜻이다. 한낮에 실내 온도를 낮추기 위해서는 차양을 설치해야 하지 만, 조명을 켜야 된다. 실내 온도와 실내 빛환경을 고려한다면 과연 차양은 설치 해야 할까. 일반적으로 낮 시간 동안 냉방으로 인한 에너지 소비와 조명 에너지 소비를 비교해보면, 냉방에너지 소비가 훨씬 크기 때문에, 차양을 설치해 냉방에 너지를 줄이는 방법이 전체적인 에너지 소비를 절감하는 방법이다. 차양을 설치해 실내온도가 낮아지는 것은 여름철 냉방에너지의 절감이라는 효 <표> 계절별 및 시간별 차양, 조명, 냉방, 난방 제어방법 계절별 시간 차양 조명 냉방 난방 오전 off off 여름 낮 on on 오후 off off 오전 on on 겨울 낮 off off 오후 on on : 모두 가동 : 간헐적인 가동 과를 거둘 수 하지만, 겨울철은 그 반대 상황이 발생된다. 겨울철 낮시간에는 실 내로 유입되는 일사량이 많아야 하므로, 오히려 차양을 설치하지 않는 게 좋다. 그래야 실내 온도가 높아져서 난방부하가 작아지고, 이것은 난방에너지 절감이 라는 효과를 거둘 수 있기 때문이다. 차양을 설치하지 않으면, 낮 시간 동안 조명 을 끄고, 조명에너지도 절감시킬 수 있다. 구체적으로, 남향 건물을 대상으로 계절과 시간에 따라 차양, 조명, 냉방, 난방 을 제어해 에너지를 절감하는 방안을 알아보자. 먼저, 여름철 차양은 일사를 차 단하는 목적으로 사용하면 된다. 낮 시간 동안에 일사를 차단하면 일사를 차단하 지 않을 때보다 실내온도가 낮기 때문에, 냉방시스템의 가동을 일부 줄일 수 있 킬 수 있다. 반면에, 겨울철 차양은 실내의 따뜻한 열을 실외로 빠져나가지 못하게 방해하 는 역할로 사용할 수 있다. 오전, 오후 시간에는 일사량이 많지 않기 때문에 차 양을 쳐서 실내의 열이 외부로 빠져나가지 않게 한다. 특히 퇴근 시 차양을 쳐서 다음 날 오전까지 실내의 열이 밖으로 새어 나가는 것을 막아야 한다. 낮 시간에 는 일사가 많이 유입되도록 차양을 걷어 난방시스템의 가동을 일부 줄일 수 있 고 난방에너지를 줄일 수 있다. 더불어 조명에너지를 절약할 수 있도록 조명도 꺼둔다. 고 냉방에너지를 절감할 수 있다. 더욱 이 낮 시간에는 상대적으로 비싼 전기 요금이 부과되기 때문에, 전기사용을 부하, 난방부하, 냉방부하 줄여야만 한다. 그러나 오전, 오후 시 부하란 실내에서 없애주어야 할 열량. 즉 실내 또는 특정장소의 공기를 목적에 맞게 최적(쾌적, 실제로 차양을 치면 약 20~30%의 냉방에너지를 절감할 수 있다. 간에는 낮 시간보다 냉방부하가 상대 적으로 작기 때문에 차양을 걷어 실내 조도를 확보하고 조명에너지를 절감시 comfort)의 상태로 조정하기 위해, 공기의 상태에 따라 냉각, 가열, 가습 및 감습 등을 하는 데 필 요한 열량을 총칭한다. 이 중에서 가열해야 할 부하를 난방 부하(heating load), 냉각해야 할 부 하를 냉방부하(cooling load)라고 한다. 160 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 161

83 04 심야전기로 얼음 얼려 냉방한다 <그림> 일반 냉방시스템과 빙축열 냉방시스템의 비교 일반 냉방시스템(왼쪽)은 냉방부하가 큰 반면, 빙축열 냉방시스템(오른쪽)은 심야전기로 얼음을 얼린 뒤 주간 에 활용할 수 있어 냉동기 가동을 줄일 수 있다. 기기요량 기기요량 축열분 냉방부하 축열 운전 냉동기 운전분 축열 운전 시 시 얼마 전부터 우리나라도 한여름이나 한겨울에 전력 소비가 피크에 이를 때면, 블랙아웃(대정전) 이 발생할지도 모른다는 트라우마에 시달리고 있다. 전력 수 요를 관리하는 다양한 방법 중에서 부하 이동(load shifting)은 유용하다. 이는 피크 시간대에서 피크가 아닌 시간대(경부하 시간대)로 부하를 옮기는 방법이다. 여름철에는 건물에서 냉방부하를 이동시키기 위해 축열이라는 방법을 사용한 다. 축열이란 열을 축적한다는 뜻인데, 구조체의 축열, 일사로 인한 복사열의 축 열 등이 있다. 일반적으로 열(heat)이라고 하면 따뜻한 온열만을 생각하기 쉽지 만, 차가운 냉열도 열이다. 냉방과 관련된 축열 방법은 크게 얼음에 열을 축적시 한여름에는 실내에서 없애주어야 할 열량, 즉 냉방부하가 크다. 키는 빙축열 방법과 물에 열을 축적시키는 수축열 방법이 있다. 우리나라의 건축 환경에서는 대부분 빙축열을 적용한 냉방시스템으로 피크 부하를 이동시키고 에 너지도 절감하고 있다. 따라서 빙축열 시스템은 얼음에 냉열을 축적하는 냉방시 스템이다. 빙축열 냉방시스템(ice thermal storage cooling system)이란 얼음을 얼 려 열을 축적했다가 필요할 때 녹여 냉방하는 시스템이다. 구체적으로 표현하면, 전기 소비가 많은 여름철 낮에 에어컨을 돌리지 않고, 밤에 얼음을 얼렸다가(축 열, charge) 한낮에 이를 녹여 건물을 냉방(방냉, discharge)하는 방식이다. 이 를 설치한 건물은 심야전기(전력 요금이 할인되는 야간 전기)를 이용해 얼음을 얼려 전기 요금 부담을 줄일 수 있고, 오후 2~4시의 피크타임 때 비싼 전기를 덜 사용할 수 있다. 일반 냉방시스템보다 초기 설치비용이 크며 빙축열 축열조(ice 162 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 163

84 05 건물에너지관리시스템, 최신 ICT 기술과 만나다 c COEX 코엑스 빙축열 냉방시스템의 냉동기(왼쪽)와 축열조. 국가 전체의 에너지 소비비율 중에서 건물의 에너지 소비비율은 선진국일수 록 높다. 특히 건물의 에너지 비용은 유지관리비용 가운데 가장 큰 비중을 차 storage)의 설치 공간이 추가로 필요하다는 단점이 있으나, 여름철 전력 수요를 줄이기 위해 대형 건물에서 이 방식의 냉방을 채택하고 있다. 건물 냉방부하를 담당하는 일반 시스템과 빙축열 냉방시스템을 비교해 보면, 빙축열 냉방시스템을 적용해 냉방할 때, 냉방부하를 담당하는 냉열원 설비(냉동 기)의 용량이 감소되고, 값싸고 풍부한 심야전력을 사용함으로써 전력사용비의 대폭적인 절감효과가 있음을 알 수 있다. 빙축열 냉방시스템은 중 대형 건물이나 지능형 건물(intelligent building) 등 에서 많이 활용되고 있다. 빙축열 냉방시스템은 크게 축열조(ice storage)와 축 열을 위한 냉동기(chiller)로 구성된다. 일례로, 서울 삼성동에 위치한 코엑스 (COEX)의 경우, 1차 빙축열 축열조와 2차 빙축열 축열조가 피크 부하를 줄이 지한다. 따라서 건물에서의 에너지 소비를 줄이는 동시에 효율적으로 하기 위 해 세계적으로 건물에너지관리시스템(BEMS, Building Energy Management System)을 도입하고 있다. BEMS는 온실가스 감축 등 환경규제와 에너지 위기에 대처하는 최적의 솔루 션으로 꼽혀 여러 국가들에서 관심이 고조되고 있다. 2014년 8월 우리나라 국토 교통부는 BEMS 시장을 선점하기 위해 그동안 IT업체, 냉난방기기업체, 건설업 체 등이 각각 따로 갖고 있던 운영방식 과 통신 체계 등에 대한 표준안을 세계 최초로 만들었다. 건물에너지관리시스템(BEMS) 기 위해 가동되고 있는데, 1차 측에 1000냉동톤(RT) 축열조 22대가, 2차 측에 1000RT 축열조 11대가 각각 설치돼 있다. 냉동톤(RT, Refrigeration Ton)은 0 의 물 1톤을 24시간 동안에 0 의 얼음으로 만드는 냉동능력을 말한다. 1RT는 3320kcal/hr의 냉동능력을 뜻한다. 은 건축기술(CT, Construction Technology), 에너지기술(ET, Energy Technology), 정보통신기술 (ICT, Information Communication 공동주택이나 사무실의 전기 사용량을 원격으로 파악하는 스마 트미터. c 강릉 녹색도시체험센터 164 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 165

85 c COEX 코엑스에서는 건물에너지관리시스템(BEMS)을 운영하고 있다. 을 적용할 수 있다. 아울러 실시간 관리 등에 의해 관련 장비를 유지 보수하고 효 율성을 높이며, 수명 연장을 도모할 수 있다. 최근 정보통신 인프라는 BEMS의 활성화에 촉매 역할을 하고 있다. 각종 센서 를 통해 에너지 소비량을 실제적으로 파악하고 장비의 성능을 진단해, 운전관리 자에게 해당 데이터를 정리하고 가공해 보여줌으로써, 이를 이용한 평가 및 해석 으로 최적의 운영 환경을 제공할 수 있다. 그러나 추가적인 설치비용이 발생하 고, 시스템을 효과적으로 활용하기 위해 숙련된 관리자가 요구된다. BEMS를 적용한 건물은 약 10% 내외의 에너지 절감효과를 나타낸다고 알 려져 있다. 2012년 국토교통부의 시범사업 대상인 3개소의 분석 결과, 평균 12.4% 에너지 절감 효과가 있다고 밝혀졌다. 또한 국토교통부의 자료에 따르면, 서울 삼성동의 코엑스(COEX)는 2006년 BEMS를 도입한 이래, 연간 4~5%의 에너지를 절감해 매년 약 10억 원 이상의 에너지 비용을 절약하고 있으며, 서울 서초동의 삼성 서초사옥은 연간 약 11%의 에너지를 절감하고 있다. Technology)을 융합해 건물 내 각종 에너지 사용정보를 센서 계측기로 수집하 여 실시간으로 모니터링하고 수집정보를 분석함으로써 에너지사용을 최적화 제 어하는 시스템이다. BEMS는 크게 설비의 최적운전을 통한 에너지 절감, 효율적 인 건물관리를 통한 유지관리비용 최소화, 쾌적한 실내 환경 제공을 목적으로 하 고 있다. BEMS는 제어와 모니터링을 기반으로 난방, 환기 및 기기의 제어 기능과 연동 할 수 있으며, 다른 독립적인 시스템과 유기적인 결합이 가능하다. 또한 건물의 에너지 사용량을 조사하고 분석할 수 있을 뿐 아니라, 건물의 에너지 성능을 평 가하고 진단할 수 있으며, 에너지 절약 가능성을 검토하고 각종 에너지절약 기법 166 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 7 건물 에너지 관리하는 비결 167

86 01 과거에서 온 미래 녹색기술 02 도랑은 살아 있다 03 마을 되살려낸 도랑 04 우리가 알고도 놓친 연못 05 우리 마을이 달라졌어요 06 홍수를 이기는 선조들의 지혜 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 07 전 세계에 부는 전통녹색기술 바람 168 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 169

87 01 과거에서 온 미래 녹색기술 우리나라는 여름에 고온다습하고 겨울에 한랭건조한 전형적인 대륙성 기후를 보이는, 기후변동이 심한 나라이다. 여름에는 온도가 높은 데도 습기가 많아 불 쾌지수까지 높으며, 겨울에는 살을 엘 듯한 찬바람은 이루 말할 수 없다. 현대에 이르러서는 이산화탄소 배출량이 증가함에 따라 기록적인 한파와 폭 설, 여름철 집중호우로 인한 자연재해 등이 잦아져 더 이상 기상이변이라고 부르 기 어려울 정도로 일상화됐다. 물론 과거에도 우리나라는 다양한 기상현상을 겪 었는데, 우리 선조들은 어떤 지혜를 발휘해 이를 극복했을까. 우리 한옥은 수백 년~수천 년 동안 발전해 왔다. 또한 전국에 퍼져 있는 전통 마을은 전통과 문화를 지키며 명맥을 이어오고 있다. 단지 아름다움을 넘어 현대 적 가치로 다시 생각해 보면, 수세기에 걸쳐 계절과 기후가 변해 왔어도 우리 한 옥과 전통마을이 그 자리를 지키고 있다는 것은 실로 놀라운 일이다. 이제 우리 선조들의 지혜를 다시 한 번 찾아보고, 전통지식과 문화를 이해하고 보존해야 하는 의미를 찾고자 한다. 관광적 문화적 가치로만 알고 있는 전통지 식에서 21세기 인류가 고민하는, 기후변화에 대한 해답을 찾을 수 있다. 녹색기술센터에서는 이런 우리의 전통지식 가운데 전 세계가 활용할 수 있는 서울의 대표적인 한옥마을인 북촌 한옥마을. 것을 재평가 분석하며 발굴하고 있다. 이 개념은 곧 전통녹색기술 이라는 새롭 고 친숙한 단어로 탄생해 다양한 분야로의 응용을 꾀하고 있다 그중에서 전통마을은 자연 환경과 인공 환경이 잘 융합될수록 마을의 특색이 더욱 돋보인다. 이렇게 형성된 전통마을은 그 마을만의 특색 있는 문화와 전설이 생겨나기 마련이다. 과거의 풍수지리를 기반으로 만들어졌던 마을을 현대적 가 치로 해석하면서, 이전에 몰랐던, 그 어떤 기술보다 기후변화에 잘 적응한 전통 녹색기술이 존재함을 알 수 있다. 충남 아산에는 설화산 아래 옹기종기 형성된 마을이 있다. 조선시대 중 상류 층 양반가 주택의 원형을 그대로 간직한 예안 이 씨의 집성촌 외암민속마을이다. 이 마을에서는 우리가 봐왔던 전통마을과 다르게, 유난히 길게 이어진 돌담길과 집 내부를 가로지르는 도랑을 볼 수 있다. 또 크고 웅장한 한옥이 눈에 띄는데, 이것이 바로 건재 이상익이 지은 건재고택이다. 170 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 171

88 02 도랑은 살아 있다 경남 창녕에서 만날 수 있는 한옥. 건재고택은 추사 김정희의 처가댁이기에 곳곳에서 추사의 유려한 필체도 만날 수 있지만, 마당을 가로지르는 도랑과 마당보다 높게 만들어진 못이 돋보인다. 구불구불 이어진 도랑에서 들리는 물소리에 시를 읊었으리라. 마당에는 아궁이 에서 연기가 모락모락 피어올라 마치 한옥이 구름 위에 있는 것처럼 아름다운 풍 경을 연출한다. 아궁이에서 나오는 연기는 여름에 해충의 침입을 막고, 집을 가 로지르는 도랑은 집의 온도와 습도를 조절해 주며, 불에 취약한 목재 건물에 화 재가 났을 때 화재를 진압하는 데도 유용하다. 한옥은 유려한 자태를 가지고 있으면서 스스로 친환경적인 역할을 할 뿐 아니 외암마을의 물길은 자세히 살펴보면 보통 마을에 흐르는 도랑과는 달리 인공 적으로 낸 물길이다. 설화산의 화기를 제압하기 위해 풍수지리적 관점으로 도랑 을 만든 것이다. 약 300여 년 전 외암 선생의 둘째아들 이병은 마을 뒷산의 화기, 즉 불의 기운을 억누르기 위해 마을에 물을 끌어들였다. 외암마을은 다른 마을과 다르게 마을 안에 논이 있어, 도랑의 물은 농업용수, 생활용수, 방화수, 세탁용수 등으로 활용됐다. 라 시시때때로 움직이는 아름다운 영상과 소리를 선사한다. 이런 점에서 우리나 라의 한옥이, 보기에만 좋은 서양 가옥보다 미래의 주거공간에 더 적합하다고 할 수 있다. 하늘에서 내려다본 외암민속마을. c 녹색기술센터 172 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 173

89 도랑이 지나는 부분은 가까이 접근할 수 있도록 계단을 만들어 놓았다. 이런 장소에서 현재에도 세수를 하거나 허드렛물을 길어다 쓴다. 주민들이 언제든지 집 앞에서 맑은 물을 쓸 수 있다니, 얼마나 편리할까. 서민들이 집 앞 마을수로를 이렇게 다양하게 이용해 왔다면, 양반들은 어땠을 까. 건재고택은 조선 숙종 때 문신을 지낸 이간이 태어난 집을 후손인 건재 이상 익이 지금의 모습으로 다시 지었다. 조선 후기 사대부가의 주택양식을 대표하는 건축물로 꼽히는데, 내부를 보면 정원 옆에 마을 수로를 집으로 끌어들인 물길이 흐른다. 이런 수로는 양반층인 교수댁에서도 확인할 수 있다. 전체적으로 볼 때, 수로는 마을 제일 위쪽에서 내려오다가 두 갈래로 갈라져 건재고택과 교수댁을 거친 후, 마을 곳곳을 거미줄처럼 지나서 다시 합류해 외암천으로 흐른다. 수로는 또 다른 주인인 작은 물고기들이 터를 잡고 있어 생명력이 넘치는 공간 이다. 이곳의 수질은 일본의 미시마 가와와 비교해도 더 좋다. 외암마을의 수로는 자체로도 수질 정화의 역할을 할 뿐 아니라 건강한 물이 공급되고 있다는 사실을 확인할 수 있다. 또한 수로는 마을 곳곳을 흘러내려가는 자연형 물순환 시스템을 형성하고 있다. 약간의 경사로 인해 수로의 높낮이에 차이가 생기고, 유량이 풍부 한 덕분이다. 이제, 수로가 조성된 이유를 실용적 측면에서 살펴보자. 첫 번째로 화재에 취약 한 목조주택을 지키고, 두 번째로 생활용수를 공급하며, 마지막으로는 상류 주택 내에서 개인정원수 또는 개인정원 연못의 유수를 공급하기 위한 것이다. 하지만 현대적 관점으로 볼 때 이런 수로와 정원은 더운 날에 집 내부의 온도를 낮추고 습도를 조절하는 역할을 한다. 집의 미기후를 조절하는 중요한 역할을 한다는 것 을 알 수 있다. 나아가 더운 여름날 아스팔트에서 나오는 열기를 낮춰 마을 전체 를 언제나 시원하게 만들어 주는 역할까지 하고 있다. 건재고택 내부에는 정원 옆에 마을 수로를 집으로 끌어들인 물길이 흐른다. 외암마을에는 한 해 약 40만 명의 관광객이 찾아오는데, 실제로 마을에는 관광 객을 대상으로 홈스테이를 제공하는 집을 제외한 다른 집에서는 에어컨을 찾아 볼 수 없다. 이 에어컨도 더운 여름날 낮에 잠깐 사용할 뿐이고, 밤에는 거의 사 용하지 않고 있다. 관광객들에게 인상적인 모습이다. 그리고 외암마을 자체는 전 통마을이 현대 기후변화에 대한 적응이라는 새로운 문제에 인상적인 메시지를 전할 수 있음을 보여주고 있다. 미기후 지표면으로부터 지상 1.5m 정도 높이까지 기층(접지층)의 기후를 말한다. 지표면의 상태나 지물 의 영향을 강하게 받아 미세한 기상이나 기후상태에 차이가 생긴다. 접지층 내에서는 약간의 높이 차이로 기후상태가 많이 변하므로, 일반 기상관측이 이뤄지는 높이(1.2~1.5m)의 기후와는 상당 한 차이가 있다. c 녹색기술센터 174 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 175

90 03 마을 되살려낸 도랑 충남 청양군은 칠갑산으로 잘 알려진 곳인데, 이곳에 산꽃마을이 있다. 마을 주민이래야 41가구에 사는 100명도 채 안 되는 작은 마을이지만, 이 마을의 최 고 자랑거리는 바로 도랑이다. 마을 물탕골에서 시작된 물에서는 청정한 1급수 에서만 살 수 있는 도롱뇽과 올챙이까지 관찰할 수 있다. 도랑은 근대화 이후 경제논리에 밀려 사람들의 관심에서 잊혀 갔다. 산꽃마 을의 도랑도 2002년 마을 정비사업을 하면서 도랑 하천을 시멘트로 포장했고, 2005년부터 마을 사업을 시작한 뒤에는 결국 물고기 하나 살지 못하는 죽은 도 랑이 됐다. 마을 주민들은 지역단체, 관청의 협조를 받아가며 스스로 해결방법을 찾기 위해 연구하고 함께 고민했다. 그 결과, 통나무로 작은 보를 만들되, 최대한 원래 도랑 모양으로 복원시키기 위해 통나무를 도랑에 놓자는 전통지식을 바탕 으로 아이디어를 내놓아 이를 실천에 옮겼다. 도랑에 통나무를 놓고 버드나무 등을 심어 물고기들의 서식지를 만들고, 가로 놓인 통나무를 통해 소( 沼 )와 여울을 만들었다. 그 결과 흙과 퇴적물은 통나무에 걸려 자연스럽게 콘크리트 바닥 위에 쌓이며, 콘크리트를 걷어내지 않고도 최대 한 생물들이 살 수 있는 환경을 만드는 데 성공했다. 이는 마을 주민들이 이 마을 도랑의 특징을 잘 이해하고, 선조들로부터 배운 지혜를 모았기에 산꽃마을 도랑 산꽃마을 도랑은 하천 바닥을 콘크리트로 포장했지만, 주민들이 합심해 다시 살려내는 데 성공했다. 에 꼭 맞는 도랑 살리기 방법을 찾을 수 있었다. 사실 콘크리트 바닥을 걷어내면, 600m 구간의 공사비용이 4억 5,000만 원이라 는 어마어마한 예산이 들게 된다. 하지만 마을 주민들이 도랑에 대한 이해와 선 조들의 지혜를 이용해 500만 원이라는 예산으로 도랑을 살렸다. 이제 도랑은 산 꽃마을의 랜드마크가 됐으며, 주변 다른 마을에 좋은 자극과 모범이 되고 있다. 산꽃마을에는 아직 가정이나 축사에서 나오는 오폐수를 처리하는 하수처리장 이 없다. 하지만 하수처리장을 지을 몇십억 원의 예산 없이도 도랑의 자연 정화 를 통해 건강한 물을 유지하고 있다. c 녹색기술센터 176 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 177

91 04 우리가 알고도 놓친 연못 전통마을의 연못이 잘 보존돼 있고, 전형적인 배산임수( 背 山 臨 水 )형 지형을 갖춘 마을이 바로 원터마을다. 조선 중기 때부터 마을이 형성된 후, 유난히 높은 벼슬을 지낸 선비들을 많이 배출해 조선시대 경북지역 명문 사대부가의 전통적 인 모습을 간직한 곳이다. 마을에는 학자 이의조가 관혼상제의 예법에 대해 정리 한 책 가례증해 목판본 등의 문화재가 있다. 특히 마을 입구에 자리한 방초 정이 정자 중 으뜸이다. 그리고 방초정 앞에는 큰 연못이 있다. 단순히 조경용으로 만들어졌을 것이라 추측하지만, 사실 이 연못의 주요기능은 따로 있다. 전남 순천의 낙안읍성에 흐 르는 연못과 마찬가지로 이 연못도 마을의 하수를 처리하는 역할을 하고 있다. 마을의 우수나 지표수 그리고 일부 생활용수가 연못으로 들어와 침전작용을 일 으켜 정화된 뒤 감천으로 흘러간다. 골목마다 흘렀던 도랑은 아스팔트로 포장돼 지금은 하수구로 조성돼 있는데, 일부 하수가 방초정 연못으로 유입돼 정화된다. 또한 10여 년 전 마을에 간이 하 수처리장이 생긴 뒤부터는 하수처리장을 거친 물이 방초정 연못에서 재정화된 뒤 감천으로 흘러나간다. 원터마을은 가구 수가 비슷한 이웃 마을과 비교했을 때도 하수 정화율이 월등 원터마을 입구에 위치한 정자 방초정 앞에 있는 연못. 히 높아, 많은 비용을 들인 최신 설비의 하수처리시설보다 연못을 통해 두 차례 정화과정을 거치는 것이 더 효과적이라는 것을 알 수 있다. 또한 연못 속에 사는 각종 미생물과 동식물은 서로 먹고 먹히는 하나의 생태계를 이루는데, 이는 가장 뛰어난 정화시설이 된다. 이것이 전통녹색기술을 활용한 생태적 녹색기술인 것 이다. c 녹색기술센터 178 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 179

92 05 우리 마을이 달라졌어요 충북 보은에는 산으로 둘러싸인 아늑한 곳에 하얀민들레마을이 있다. 마을은 일부 농로를 시멘트로 포장해 편리해졌지만 삭막한 느낌을 주게 됐다. 이후 정부 의 시멘트 포장에 대한 추가 지원을 거부한 채, 마을은 생태마을을 유지하기 위 해 흙길로 보전하고 있다. 2007년 주민들은 마을을 생태가 살아 있는 예전의 모 습으로 되살려보자는 뜻을 모았고 그 노력은 마을을 완전히 바꿔놓았다. 하얀민들레마을의 습지. 생활폐수를 정화해 농업용수로 쓸 수 있도록 해준다. 그중에서 우물 옆에 있는 습지는 마을의 최고 자랑거리이다. 하얀민들레마을 에는 주민들의 생활폐수를 처리하는 하수처리시설이 없다. 그래서 각 가정과 축 사에서 나오는 생활폐수는 바로 도랑으로 들어가게 된다. 2007년 마을 주민들은 마을의 오폐수를 이대로 흘려보내지 말자는 데 의견을 모으고 힘을 합해 800평 의 습지를 만들었다. 이렇게 만들어진 습지는 원터마을에서 1차 정화를 하는 연못보다 업그레이드 된 3차 정화가 가능한 층을 이룬다. 이 습지에서 정화된 물은 도랑으로 다시 흘 러가게 되며, 농업용수로 다시 쓰이고 있다. 이 습지는 내부에 부들, 미나리, 개구리밥 등 갖가지 수생식물이 자생하고 있 c 녹색기술센터 c 녹색기술센터 하얀민들레마을 전경. 으며, 오염물질을 약 70% 이상 정화할 수 있다고 한다. 이 습지 역시 마을의 환 경과 지형에 대한 이해도가 높은 이장과 주민들이 전통녹색기술을 활용해 조성 했다는 점에 많은 의미가 있다. 180 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 181

93 06 홍수를 이기는 선조들의 지혜 서울의 심장 광화문, 이곳은 600여 년 전 조선의 건국과 함께 한반도의 중심으 로 자리 잡았다. 그리고 그 한가운데에 조선의 저력과 왕실의 위엄을 상징하는 조선 최초의 궁궐 경복궁이 있다. 조선은 윤리를 중시하는 성리학을 바탕으로 세 워진 나라이다. 경복궁도 위엄은 갖추되 절대 화려하지 않은 합리적인 건축물로 지어졌다. 태종 12년, 그중 원래 습지였던 곳에 연못을 크게 넓히고, 경회루를 지 었다고 전해지고 있다. 경회루( 慶 會 樓 )는 나라에 경사가 있을 때나 외국 사신이 왔을 때 연회를 베풀던 곳으로, 경복궁에서 가장 아름다운 곳으로 손꼽힌다. 그런데 600여 년 동안 경회루의 연못은 어떻게 썩지 않고 아름다운 모습을 유 지하고 있는 것일까? 이곳의 연못은 고여 있지 않고 계속 흐르고 있기 때 문이다. 물의 근원은 북한산의 샘에서 경복궁의 또 다른 연못인 향원정 연못 으로 모여 다시 경회루 연못으로 흘러 간 뒤 경복궁의 수로를 타고 궁궐 밖 경복궁 경회루 연못의 물 저장량은 2400여 톤이 된다. 경복궁에 물이 부족하므로 개천(청계천)을 파 명당수를 흐르게 하라. 조선 왕조실록 의 태종 11년에 기록된 내용이다. 경복궁은 풍수지리적으로 명당수가 흐르게 땅을 파고 물을 끌어들여 물길을 서쪽에서 동쪽으로 흐르게 만들었던 것 이다. 왕이 머무는 곳을 최고의 명당으로 만들기 위해 건설된 경복궁의 수로는 과학 적인 의미가 숨어 있다. 첫 번째로 근정전의 박석이다. 비가 내리면 빗물은 불규 칙하게 연결된 근정전 바닥의 박석 사이로 모이게 된다. 많은 양의 빗물이 박석 사이를 빙글빙글 돌면서 만들어진 물길은 유속이 느려져 빗물이 땅으로 천천히 흡수되는 한편, 박석 아래에 있는 마사토에 의해서 빗물은 일반 토양에 의해서보 c SBS 길진호의 <북궐도>를 재구성한 그림. 경복궁의 물 흐름(파란색)을 잘 보여준다. 으로 빠져나간다. 사실 이 물길은 자연 적으로 흐르는 물이 아니다. 다 더 잘 흡수된다. 또한 가운데가 볼록하고 양옆으로 갈수록 낮게 남쪽으로 기울어져 있어 자연 182 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 183

94 적으로 흘러내린 물은 근정전 끝에 마련된 수구를 통해 배수관으로 빠져나가게 읍지 한양을 건설하면서 계획적으로 된다. 그런데 일제 강점기 경복궁이 조선총독부 건물로 개조되면서 배수체계도 설계됐다. 일찍이 물길의 특성을 이해 바뀌어 원래의 물길이 사라졌다. 하지만 복원공사를 하면서 지하유구를 조사하 하고 다스렸던 선조들의 전통녹색기술 는 과정에서 거미줄처럼 건물마다 연결돼 있는 하수체계가 현대의 기술과 견주 이 놀라울 따름이다. 어도 손색없음이 드러났다. 선조들이 이미 수백 년 전에 과학적 배수체계를 마련 그로부터 600년이 지난 지금, 첨단 한 전통녹색기술은 그야말로 놀라움 그 자체다. 과학의 도시 서울은 아이러니하게도 이러한 배수체계는 기본적으로 우수뿐 아니라 궁내의 각종 생활하수, 오수 등 막대한 홍수 피해를 겪고 있다. 서울시 을 배출하는 데 목적이 있다. 궁궐은 하나의 큰 마을이다. 여기서 나오는 모든 물 는 2010년, 2011년 홍수로 인해 각각 은 경회루 연못을 통해 수질을 정화하고, 기습적 폭우가 내려도 2만 톤가량의 물 220억 원과 300억 원의 피해액이 발생 을 저류시켜 홍수를 예방할 수 있는 것이다. 이러한 배수체계와 방재체계라는 과 학적 시스템은 창덕궁에도 있다. 즉 궐 안 곳곳에 연못을 만들고, 각 건물을 잇는 수로를 놓아 궐내에서 발생하는 생활오수를 정화하며 또 빗물을 저류해 홍수를 했다. 왜 이런 일이 일어나게 된 걸까. 서울은 광활한 도로와 잘 포장된 인 도 그리고 거대한 건물로 빼곡히 들어 현대의 청계천. 인공적으로 물길을 조성해 놓았다. 예방하는 것이다. 차 있다. 흙 한 번 밟을 일 없는 이 편 2013년 9월 서울광장 쪽에서 조선시대 초기에 건설된 큰 규모의 지하 배수로 를 발견했다. 약 100여 년 전에 만들어졌고 1910년 전후 근대적 기술로 재구축된 것으로 추정되는데, 2014년 현재도 하수도로 쓰이고 있다. 또한 우리나라의 궁궐 에는 금천이라는 물길이 있다. 이는 청 계천으로 흘러들어 가는데, 이 길을 따 라 올라가면 덕수궁의 제일 위쪽 물길 리한 도시에 비가 한꺼번에 많이 내리면, 빗물은 빠져나갈 곳이 없기 때문에 모 두 도로 가장자리에 마련된 빗물받이를 통해 하수관거로 모이게 된다. 일대의 모 든 빗물은 하수관을 통해 청계천으로 흘러든다. 이렇게 엄청난 양의 빗물이 한꺼 번에 청계천으로 집중되면, 역류현상이 일어나 일대 도로가 침수되는 것이다. 홍 수를 방지하기 위해서는 물을 빨리 빼는 것이 좋은 방법이라고 생각한 적이 있 다. 하지만 이런 생각은 상류 지역의 일부 주민들은 안전할 수 있지만, 하류의 많 c wikipedia/서울특별시 한양의 배수체계를 보여주는 <수선전도>. 김정호가 만든 것으로 추정된다. 과 만나게 된다. 각 궁궐에서 나온 배 수관과 한양 곳곳에서 생성된 물길은 모두 청계천으로 합류되고 있다. 이러 한 한양의 배수체계는 조선 초기 새 도 은 사람들은 피해를 볼 수 있다. 우리 선조들은 여러 가지 다중 방어체계를 마련하고 있었기 때문에 홍수가 적 었다. 또한 도시 기획에서 처음부터 방재 등에 대한 이해를 갖고 건물과 도로 등 을 디자인했다는 점에서 다르다고 할 수 있다. 184 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 185

95 한 걸음 더 신개념의 물 관리 시스템 07 전 세계에 부는 전통녹색기술 바람 학교와 아파트로 둘러싸인 광장은 평소에 인근 주민과 학생이 다양한 스포츠를 즐길 수 있는 공간이다. 하지만 집중 폭우가 발생하면 이 광장은 물을 모으는 거대한 저류지로 변한 다. 인근에 내린 빗물이 관을 통해 모두 광장으로 모이는 것이다. 이는 최대 180만L를 수용 하는 거대한 저류지가 된다. 저류된 물은 바닥의 배수관을 통해서 서서히 땅으로 흡수되어 나무를 가꾸는 데 이용되기도 한다. 우리나라의 상암월드컵경기장에도 다른 개념의 빗물 처리 시스템이 운영되고 있다 년 10월 주차장 내에 내린 빗물을 자연으로 돌려보내도록 만들었다. 작은 집수관에 저장됐 던 빗물은 옆에 마련된 화단으로 서서히 스며들게 되며, 빗물은 화단 아래에 마련된 필터를 또 한 번 거쳐 정화된 뒤 토양으로 흡수된다. 서울 광화문의 꽃밭에도 선조들의 전통녹색기술처럼 자연의 힘, 자연의 순환을 이용한 물 관리 시스템을 적용해 시도하고 있다. 빗물을 최대한 땅에 가두고 스며들게 해 효율적으로 빗물을 관리하고 도시경관을 개선하기 위한 투수 정원이 좋은 예다. 일본 중부 시즈오카현의 작은 도시 미시마에는 도시의 한가운데로 흐르는 작 은 도랑(겐베이 가와)이 있다. 상류에서 지하수로 흘러 한여름에도 발이 시릴 정 도인 이 도랑은 미시마 중심을 1.5km 정도 가로지르고 있다. 이 도랑은 이 도시 의 환경을 대변하는 하나의 자존심이기도 하다. 그 이유는 우리나라의 외암민속 마을과 거의 흡사하게 도랑에 게, 물고기, 벌레 등이 서식하기 때문이다. 또한 도 랑에서 설거지하다 나오는 음식물 찌꺼기는 물고기들이 처리해주면서 자연정화 되고 있다. 현대적 가치로 보면, 자연정화 기능과 함께 도시의 온도를 낮춰주는 중요한 역할도 하고 있다. 세계에서 가장 앞서가는 환경정책을 펼치고 있는 독일의 프라이부르크는 독일 의 생태 수도라 불리는 도시이다. 도시 중심가는 차가 다닐 수 없고, 시내를 가로지르는 전차와 수로가 있다. 베히 레 라 불리는 이 수로 역시 외암민속마 c 녹색기술센터 서울 광화문에 조성돼 있는 투수 정원. 을의 도랑과 비슷하다. 베히레는 13세 기에 드라이잠 강물을 시내로 끌어들 여 잦은 화재를 대비하기 위해 만든 수 독일 프라이부르크에 흐르는 수로 베히레. SBS 물은 생명이다 의 방송 장면. c 녹색기술센터 186 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 187

96 로이다. 사실 독일의 여러 도시에 있던 어백, 인공위성 태양전지 패널 등에 응용해 새로운 기술을 창출했으며, 하쿠호도 수로는 점점 쌓여가는 오물로 골칫덩 사( 社 )는 전통 붓 제조기술을 응용해 세계적인 화장용 브러시 메이커로 성장했 이가 되어, 대부분의 다른 도시에선 없 다. 미국 항공우주국(NASA)에서도 종이접기 기술을 인공위성의 패널에 응용하 애버렸다고 한다. 하지만 프라이부르 고 있다. 이처럼 전 세계의 첨단 과학 분야는 전통지식에서 답을 찾는 시도가 활 크에선 300년 전부터 수로를 관리하는 발히 진행되고 있다. 전담부서를 마련해 지금까지 깨끗하 급격한 기후변화와 에너지 위기처럼 현대 사회가 풀어가야 할 문제의 해답을 네덜란드 로테르담. 새로운 차원의 홍수 방지 시스템을 운영하고 있다. 게 유지해 오고 있다. 이 수로는 지금 은 더운 여름날 도시의 기온을 낮춰주 고, 홍수를 조절할 뿐만 아니라 시민들 에게 자연과 함께하는 아름다움과 평 찾기 위해 전통기술을 재해석하고 그 가치를 다시 보는 노력이 이어지고 있다. 이러한 해답은 우리 선조들의 지혜에 있다고 생각한다. 궁궐이나 전통마을 등에 적용되는 수로나 수처리 그리고 홍수를 방지했던 전 통녹색기술이 지금은 환경선진국에서 오랜 연구를 통해 가장 친환경적이고, 기 화로움을 선사하고 있다. 후변화에 대한 적응이라는 새로운 문제의 해결책이며, 효율적인 방법이라고 선 낮은 땅 이라는 뜻을 가지고 있는 네덜란드는 국토의 절반 이상이 해수면보다 낮거나 해발 1m의 저지대에 위치하고 있어 늘 홍수와 해일 등의 재난을 겪어왔 다. 네덜란드는 반복되는 재난 속에서 어떻게 하면 홍수 피해를 줄일 수 있을까 를 오랫동안 고민해 왔다. 해수면보다 낮은 로테르 지역에 댐(dam)을 쌓아 그 이름(로테르+댐)을 갖게 택된 방법과 거의 흡사하다. 앞으로 미래 녹색마을이나 친환경에너지타운 등에 다양한 우리 전통녹색기술을 적용한다면, 분명히 미래의 핵심요소를 전통녹색기 술에서 찾을 수 있다. 녹색기술을 기반으로 형성된 우리의 전통기술은 재평가와 분석 그리고 응용을 거친다면, 그 속에서 새로운 발상의 전환을 일으켜 미래 녹 색기술로 나아가는 잠재력을 발견해 낼 수 있을 것이다. 된 도시 로테르담은 새로운 차원의 홍수방지 시스템을 운영하고 있다. 즉 평범 한 공원 아래에 거대한 빗물 저류지를 갖추고 도시 곳곳에 우리나라 전통마을처 럼 연못과 같은 역할을 하는 저류지를 만들어 방재하고 있다. 네덜란드 사람들은 1999~2000년에 로테르담에 비가 많이 와서 홍수피해를 입자, 제방을 높이는 것만으로는 기후변화의 위협에 대처할 수 없다는 것을 깨달은 것이다. 또한 전통녹색기술은 마을과 공존하는 데뿐만 아니라 첨단기술을 개발하는 데 도 응용되고 있다. 일본의 경우 전통 종이접기 방식인 미우라 접기 를 지도, 에 SBS 물은 생명이다 녹색기술센터는 SBS와 함께 물은 생명이다-미래 녹색마을 프로젝트 편 을 제작했다. 2부작으 로 제작된 이 프로그램은 1부 수로의 비밀 과 2부 전통이 미래다 가 2014년 11월 14일과 28일 각각 SBS에서 방영됐다. 이 프로그램의 1부( 2부( youtu.be/3bg_ltjsd34)는 유튜브에서도 감상할 수 있다. 188 이지사이언스 시리즈 생활 속 녹색기술 이야기 CHAPTER 8 미래를 보는 전통녹색기술 189

97 필자 소개 김태건 선임연구원 이현숙 연구원 이혜진 연구원 손범석 연구원 독일 뮌스터대학교에서 사회학(문화교류학)으로 석 박사 학위를 취득한 후, KIST 유럽연구소에서 경영 지원 업무에 종사했다. 다각화돼 가는 녹색기술 분야 와 주제에서 통섭적 융합적 연구를 수행하기 위해 사 회학적 접근에 기반을 둔 인력으로, 그리고 독일어권 지역에 특화된 연구원으로 녹색기술센터에서 연구업 무를 하고 있다. 경희대 환경공학과를 졸업하고 일본 도쿄대학 도시 공학과에서 석사와 박사 학위를 받았다. 박사 과정 때 는 사람들이 녹색생활을 좀 더 손쉽게 실천할 수 있도 록 하는 방법을 연구했다. 그동안 유럽 및 서양문화권 을 중심으로 오랫동안 연구되어 왔지만, 당시에는 아 시아에서 관련 연구는 잘돼 있지 않았다. 그런데 최근 에는 한국에서도 녹색생활 실천에 대한 인지도와 의 식이 많이 향상되고 있어 할 일이 더 많아진 것 같다. 2006년 인천대에서 유기합성으로 이학석사학위를 취득한 뒤, 한국과학기술연구원 연료전지센터에서 고분자전해질 연료전지와 관련된 연구를 수행했다. 2014년 서울대 화학생물공학부에서 연료전지 고분 자 전해질막 합성과 관련한 연구로 공학박사학위를 취득했다. 현재 녹색기술센터에서 더 나은 과학기술 연구환경을 조성하기 위해 과학기술정책을 연구하고 있다. 한양대 행정학과를 졸업한 뒤 일본 교토대학에서 지 구환경매니지먼트 석사과정에서 환경정책학을 전공 했다. 사회적 기업인 에너지나투라, 에너지경제연구 원, 전기연구원에서 주로 녹색산업 관련 정책연구를 수행했다. 현재 녹색기술센터에서는 미래 유망 녹색 기술을 소개하고 그 기술을 통해 이루어질 미래사회 를 전망하는 내용을 담은 <그린텍 호라이즌>이라는 정기간행물의 제작을 담당하고 있다. 문경은 연구원 김형주 책임연구원 곽영훈 연구원 김의권 연구원 이화여대에서 환경공학 분야의 연구로 박사학위를 독일 베를린공과대학교에서 자원순환을 위한 생산제 서울시립대 건축공학과에서 건물에너지 및 건축환경 한양대 물리학과에서 이학박사학위를 취득하고, 현 받았다. 미생물을 이용해 온실가스 저감, 폐수처리, 품(자동차, 가전제품)의 자동해체시스템 개발에 대 전공으로 공학박사학위를 취득했다. 녹색기술센터에 재는 녹색기술센터 미래전략실에 재직하고 있다. 토양오염 저감과 관련된 기술을 개발하고, 어떤 미생 한 연구로 공학박사 학위를 받았다. 미국 미시간대학 서 그린빌딩과 친환경 건물 관련 프로젝트에 대해 자 2014년에는 융합연구로서 미래 녹색마을 등을 연 물들이 무슨 원리에 의해 그런 일을 할 수 있는지를 교 지속가능시스템 연구센터에서 박사후 연구과정과 문과 업무 협조를 맡고 있다. 2015년 센터 내 연구실 구했으며, SBS와 공동연구를 통해 물은 생명이다- 연구했다. 지금은 이 경험을 바탕으로 기후변화에 대 KIST 유럽연구소 환경연구부 선임연구원을 거친 후, 적 우수상 표창을 받았으며, 현재 미래전략실에서 녹 미래 녹색마을 프로젝트 를 성공적으로 방영했다. 응하기 위한 녹색기술들을 자세히 분석해서 더 좋은 삼성SDS 환경컨설팅팀 수석컨설턴트로 재직했다. 색기술 중소기업을 위해 다양한 방면의 지원 프로그 2015년 녹색기술센터 연구실적 우수상 표창을 받 정책을 만들 수 있도록 돕는 직무를 담당하고 있다. 현재 녹색기술센터의 국제전략실 실장으로 유엔 등 램 기획 및 운영과 관련 정책 연구를 수행하고 있다. 았으며, 현재는 녹색기술센터의 고유연구인 녹색기 의 국제기관과 연계해 선진국, 개발도상국과 녹색기 술 국가연구개발 통계분석에 대해 연구하고 있다. 술의 국제협력에 관한 업무를 수행 중이다. 이 책을 출간하기 위해 8명의 필자 외에도 녹색기술센터 성창모 소장(머리말 작성), 박환일 책임연구원(전체 총괄), 전선영 이진아 안정아 연구원(세부적인 편집관리) 등이 맡은 바 역할을 다했다.

98 이미지 출처 E a s y S c i e n c e S e r i e s 12~13쪽 열림 이미지 출처 c shutterstock.com 82쪽 출처 물 발자국 비교(c 쪽 출처 제베크 효과(c Technical University of Denmark) 16쪽 출처 23쪽 출처 24쪽 출처 28쪽 출처 33쪽 출처 36쪽 출처 플레보폴더(c wikipedia/nasa) image_of_flevopolder,_netherlands_ (5.48E_52.43N).png 투발루 푸나푸티(c wikipedia/stefan Lins) File:Tuvalu_Funafuti_atoll_beach.jpg 삼소섬(c samsoemaelk.dk) 3차 군소도서개발국 유엔 국제회의(c US Embassy New Zealand) Small_Island_Developing_States_meeting_in_ Samoa.jpg 한라산 백록담(c wikipedia/andiw) File:Hallasan_2.jpg 울릉도 태하항(c wikipedia/korea.net) Ulleungdo#mediaviewer/File:KOCIS_Port_Taeha,_ Ulleungdo_( ).jpg 40~41쪽 열림 이미지 출처 c shutterstock.com 43쪽 출처 44쪽 출처 52쪽 출처 54쪽 출처 57쪽 출처 세계 각국의 탄소라벨링(c org) 하이세이버(c 하이세이버) d=products&command=body&config=2&no=4&ph PSESSID=046551c6cd859caf962c8fa46249a2ff 절수형 양변기(c hafary.com.sg) Bathrooms%20&%20Kitchens/Caroma%20-%20 Profile?id=268 62~63쪽 열림 이미지 출처 c shutterstock.com 72쪽 출처 76쪽 출처 취리히시청(c wikipedia/roland zh) hall#mediaviewer/file:z%c3%bcrich_-_haue_%26_ Rathaus_-_M%C3%BCnsterbr%C3%BCcke_ IMG_1146_ShiftN.jpg 포항 하수처리수 재이용시설(c 롯데건설) view?noticeseq=659 84~85쪽 열림 이미지 출처 c shutterstock.com 94쪽 출처 101쪽 출처 강남자원회수시설(c 서울특별시) notify04_02_list.jsp?mode=view&article_ no=244&board_wrapper=%2fenergy%2fnotify%2f notify04_02_list.jsp&pager.offset=16&board_no=9 102~103쪽 열림 이미지 출처 c shutterstock.com 104쪽 출처 105쪽 출처 105쪽 출처 106쪽 출처 110쪽 출처 111쪽 출처 111쪽 출처 113쪽 출처 114쪽 출처 115쪽 출처 120쪽 출처 제미니 우주선(c wikipedia/nasa) spacecraft.jpg 카본트러스트 탄소발자국 마크 부착된 제품(c flickr/ thingermejig) 물 스트레스 지수(c Philippe Rekacewicz) 컴퓨터 재조립(c Close The Gap) 아폴로호(c NASA) HR.jpg 아폴로호에 실린 연료전지(c wikipedia/ SalopianJames) fuel_cell.jpg 우주왕복선에 장착된 연료전지(c flickr/steve Jurvetson) jurvetson/ /in/photostream 단위전지의 구조(c Lawrence Berkeley National Laboratory) 직접메탄올 연료전지(c NASA) p48600ac.tif 연료전지의 원리(c wikipedia/r.dervisoglu) oxide_fuel_cell_protonic.svg 독일 잠수함(c wikipedia) File:U_Boot_212_HDW_1.jpg 도요타 미라이(c wikipedia/turbo-myu-z) mirai.jpg 투싼ix 수소연료전지차의 구조(c 현대자동차) ix35-fuel-cell/pip/index.html 수소 방전관(c wikipedia/alchemist-hp) discharge_tube.jpg 126~127쪽 열림 이미지 출처 c shutterstock.com 133쪽 출처 135쪽 출처 136쪽 출처 137쪽 출처 139쪽 출처 144쪽 출처 BMW 자동차 (c BMW) pressdetail.html?title=en-busca-de-lareducci%c3%b3n-de-emisiones-bmw-efficientdy namics&outputchannelid=30&id=t es&left_ menu_item=node 5237 오렌지파워부츠(c Gotwind Orange) htm# 에너지 플로어(c Energy Floors) 부산 서면역의 압전 보도블록(c 문화체육관광부 다정 다감) do?nid= 압전체를 깐 도로와 차량 바퀴 그림(c Advanced Functional Materials) adfm /abstract 작은 에너지 하베스터(c University of Michigan) 146~147쪽 열림 이미지 출처 c shutterstock.com 164쪽 출처 166쪽 출처 코엑스 빙축열 냉방시스템의 냉동기와 축열조(c COEX) 코엑스 건물에너지관리시스템(c COEX) 168~169쪽 열림 이미지 출처 c shutterstock.com 184쪽 출처 수선전도(c wikipedia/서울특별시) %A0%EC%A0%84%EB%8F%84 * 본 책에 c shutterstock.com이라고 저작권 표시된 이미지(사진, 일러스트 등)는 이미지 판매업체 셔터스톡(Shutterstock)에서 구매 한 것입니다. ** 본 책은 독자들이 내용을 쉽게 이해할 있도록 다양한 이미지(사 진 등)를 인용했습니다. 이와 관련하여 가능하면 저작권이 공개된 (public domain) 이미지를 사용하고자 노력했으며, 만약 저작권 과 관련하여 조정해야 할 부분이 있으면 연락을 주시기 바랍니다. [email protected]