[태그:] 탄소중립

베서머 공정, 자용로 제련(플래시 제련), 전기 아크로, 연속주조. 금속 산업의 판도를 바꾼 기술을 꼽으라면 목록은 금방 채워진다. 광석에서 금속을 갈라내는 화학 쪽은 사정이 다르다. 설비는 커졌고 제어 시스템은 똑똑해졌지만, 핵심 금속 대부분은 지금도 몇 세대 전 금속공학자가 봐도 낯설지 않을 경로로 만들어진다. 스테인리스강 기업 오토쿰푸(Outokumpu)가 이 전제를 다시 따지는 기술 플랫폼 ‘EvoMaterials’를 개발하고 있다고 MIT 테크놀로지 리뷰가 소개했다. 출발점은 크롬이다. 이 사례를 따라가 보면 제련 방식이 왜 탄소 배출과 공급망 안보라는 두 문제에 동시에 걸리는지가 보인다.

탄소가 산소를 가져가는 방식, 한 세기 넘게 제련의 기본값

자연 상태의 금속은 대부분 순수한 덩어리가 아니다. 산소 같은 원소와 단단히 결합한 광물로 존재한다. 쓸 수 있는 금속을 얻으려면 이 결합을 끊어야 한다. 가장 오래되고 널리 쓰이는 방법이 탄소 환원이다. 광석과 탄소를 함께 넣고 고온으로 가열하면 탄소가 산소를 빼앗아 일산화탄소나 이산화탄소가 되어 빠져나가고, 그 자리에 금속이 남는다.

크롬도 같은 경로를 밟는다. 주원료인 크로마이트는 크롬·철·산소로 이뤄진 광물이다. 이것을 탄소와 함께 전기로에서 녹이면 크롬과 철이 한꺼번에 환원된 합금이 나오는데, 이것이 페로크롬이다. 스테인리스강에 크롬을 넣을 때 쓰는 핵심 원료다.

이 방식의 한계는 구조에서 나온다. 이산화탄소는 연료를 태울 때만이 아니라 환원 반응 자체에서도 생긴다. 전력을 재생에너지로 바꿔도 반응식 안의 탄소는 그대로 남기 때문에, 전원을 바꾸는 것만으로는 페로크롬 생산의 탈탄소가 끝나지 않는다. 고온을 유지하는 데 드는 에너지도 막대하다. 금속 일부는 찌꺼기(슬래그)로 빠져나가 손실되고, 원치 않는 부산물도 생긴다. 광석 품위가 낮으면 문제가 더 커진다. 같은 양의 금속을 얻는 데 원료와 에너지가 더 들어 경제성이 크게 떨어진다. 지난 수십 년간 금속공학의 혁신이 수율, 에너지 효율, 공정 제어 개선에 몰린 이유가 여기 있다. 바탕 화학은 그대로 두고 그 틀 안에서 효율을 짜내는 작업이었다.

오토쿰푸에서 추출 금속공학 기술 디렉터를 맡은 카스파르 스틴은 출발점을 바꿨다. 기존 제약에 얽매이지 않고, 그동안 쌓인 과학·공학 지식과 지나고 나서야 보이는 교훈을 바탕으로 이 일을 하는 가장 좋은 방법을 근본부터 다시 따져보겠다는 것이다. 그가 내건 목표는 “금속 생산을 다시 상상하는 것”이다.

크롬 제련이 공급망 안보 문제로 번진 배경

경제가 커지고 전기화가 진행될수록 데이터센터, 항공우주, 수처리, 에너지 시스템, 국방 분야에서 여러 광물의 수요가 늘어난다. 각종 데이터와 과학적 모델이 같은 방향을 가리킨다. MIT 금속공학과 앙투안 알라노르 교수는 이 흐름이 공교롭게도 많은 서방 경제권이 바로 그 산업들이 의존하는 금속의 자국 내 가공 능력을 줄여온 시기와 겹친다고 지적한다. 수요는 늘었는데 가공 거점은 줄어든 상황이다.

그래서 제련은 전략 산업이 됐다. 20세기에는 원가와 조달 가능성이 주된 기준이었지만, 지금은 탄소발자국, 원산지, 공급망 회복력까지 함께 따진다. 크롬은 이 압박을 특히 크게 받는 금속이다. 고온과 극한 환경을 견뎌야 하는 항공우주 시스템과 발전 설비, 부식에 강해야 하는 기반 시설, 국방 기술에 크롬 기반 소재가 들어간다. 성능 요구가 까다로워 다른 소재로 쉽게 바꿀 수 없는 용도가 많고, 그만큼 공급이 흔들릴 때의 부담도 크다.

오토쿰푸가 운영하는 핀란드 케미 광산은 유럽연합(EU)의 유일한 크롬 광산이다. 서방권 전체로 넓혀도 몇 안 되는 크롬 광산 가운데 하나다. 광석이 있어도 그것을 금속으로 바꾸는 기술과 설비가 경쟁력을 잃으면 공급망의 약점은 해결되지 않는다. 소재 기술 문제처럼 보이지만 실제로는 공급망 문제라는 해석이 나오는 근거다. EU 역내 유일한 크롬 광산을 가진 회사가 제련 화학 자체를 다시 설계한다는 점에서, 이 프로젝트를 원가 절감 시도 정도로 보기는 어렵다. 다만 수치 하나는 구분해서 읽어야 한다. 오토쿰푸는 업계 평균보다 탄소발자국이 67% 낮은 페로크롬을 생산한다고 밝히고 있다. 이 수치는 기존 생산 방식에 관한 것이고, 새 플랫폼의 성과와는 별개다.

황화 공정, 금속마다 다른 황 결합 조건을 이용한다

EvoMaterials는 황화(sulfidation) 기반 공정 연구에서 시작됐다. 처음 목표는 페로크롬 생산의 탄소 배출을 줄이는 것이었고, 개발은 2021년 미국에서 케미 광산의 크로마이트를 대상으로 시작됐다. 황화는 금속 화합물을 황과 반응시켜 황화물로 바꾸는 화학 반응이다. 금속마다 황과 결합하는 조건이 다르다는 점이 핵심이다. 이 차이를 이용하면 여러 금속이 섞인 원료에서 원하는 금속만 골라 형태를 바꾸고 나머지와 갈라낼 여지가 생긴다. 탄소로 산소를 한꺼번에 떼어내 크롬과 철이 합금으로 함께 나오는 기존 방식과는 출발점부터 다르다.

알라노르 교수는 이 기술을 “물질에서 금속 원소를 분리하는 새로운 응용”이라고 부른다. 기존 분리는 탄소와 에너지를 많이 쓰는 방식이었지만, 새 방법은 다른 화학 환경을 만들어 손실과 원치 않는 부산물을 줄이면서 더 효율적으로 금속을 뽑아낸다는 설명이다. 실험실 규모 시험에서는 배출 감축 말고 다른 가능성도 확인됐다. 저품위 자원과 산업 부산물(사이드 스트림)에서 유가 금속을 회수할 수 있다는 점이다. 폐기물로 취급하던 자원에서 핵심 소재를 얻게 되면 같은 광산, 같은 공장에서 뽑아낼 수 있는 가치의 총량이 늘어난다. 사업 측면에서는 탄소 감축 못지않게 중요한 부분이다. 저품위 광석에서 경제성이 무너진다는 것이 탄소 환원의 약점이었기 때문이다.

오토쿰푸는 이 기술을 새로운 공정 화학과 자체 금속공학 전문성을 결합한 독자 기술로 설명한다. 공개된 설명을 기준으로 두 방식을 나란히 놓으면 다음과 같다.

크롬은 첫 적용 대상, 설계 목표는 여러 금속에 쓰는 플랫폼

EvoMaterials에서 기술적으로 눈여겨볼 부분은 단일 공정이 아니라 기술 플랫폼으로 설계됐다는 점이다. 알라노르 교수는 이를 다른 산업의 플랫폼 기술에 빗댄다. 과학적 돌파구 하나가 여러 갈래의 후속 응용으로 이어지는 구조다. 한 소재 체계에서 새로운 추출 경로를 완성하면 같은 과학 원리를 전혀 다른 금속과 광물 자원에 맞게 고쳐 쓸 수 있다. 크롬은 첫 적용 대상이자 출발점이라는 뜻이다. 그는 “잠재적 영향은 처음 시작한 개발 범위보다 훨씬 넓을 수 있다”고 말한다.

이 확장성은 니켈, 크롬, 몰리브덴처럼 첨단 제조에 필요한 전략 소재를 안정적으로 확보하려는 산업에 의미가 크다. 사업 모델도 달라진다. 독자 공정 기술을 가진 소재 기업은 금속을 생산해 파는 것 외에 지식재산과 과학적 전문성으로도 가치를 만들 수 있다. 오토쿰푸는 개발 과정에서 MIT로부터 비독점 특허 라이선스를 일부 지원받았다. 비독점 라이선스는 특허권자가 같은 특허를 다른 곳에도 허락할 수 있는 계약 형태다. 기반 특허만으로는 배타적 우위를 지키기 어려운 구조다. 오토쿰푸가 이 기술을 ‘공정 화학과 독자 노하우의 결합’으로 강조하는 것도, 경쟁력이 기반 특허보다 그 위에 쌓은 공정 경험에서 갈린다고 보기 때문으로 읽힌다.

연구 방식도 달라졌다. 이 플랫폼은 화학, 재료과학, 물리학, 계산 모델링, 공학이 만나는 지점에 있다. 스틴은 MIT에서 재료과학·공학 박사 학위를 받으며 저탄소 금속 공정과 재활용 기술을 연구했다. 그는 “과학은 예전보다 훨씬 학제적이 됐고, 분야 간 협업이 새로운 과학적 기회를 드러낸다”고 말한다. 시뮬레이션 도구와 AI는 유망한 방향을 좁혀준다. 그래도 발견은 여전히 실험실에서 반응을 직접 돌려보는 작업에서 나온다. AI가 후보를 고르는 속도를 높여도, 금속을 실제로 분리해내는 검증까지 대신하지는 못한다.

크롬·니켈을 수입하는 한국 소재 산업에 미칠 영향

EvoMaterials는 아직 파일럿 이전 단계의 기술이다. 국내 소비자가 단기간에 체감할 변화는 없다. 스테인리스 주방용품이나 가전 외장재 가격이 이 기술 때문에 움직일 단계도 아니다. 아래는 상용화가 진행될 경우를 가정한 추측이다.

• 원료 조달처 선택지(추측): 한국 스테인리스·특수강 업계는 크롬과 니켈 원료 대부분을 해외에서 들여온다. 서방권에서 저품위 광석이나 부산물로 크롬을 뽑는 생산이 늘면 고를 수 있는 산지가 그만큼 넓어질 수 있다.
• 저탄소 원료 수요(추측): 수출 제품의 원료 단계 탄소 배출을 따지는 흐름이 강해질수록 탄소발자국이 낮은 페로크롬 같은 원료는 가격과 별개로 구매 기준이 된다. 유럽 시장에 제품을 파는 국내 기업이 이 기준의 영향을 먼저 받을 가능성이 크다.
• 산업 부산물 활용(추측): 국내 제철·비철 공장에서도 금속을 품은 부산물이 나온다. 이 기술이 라이선스 형태로 열린다면 국내 부산물도 회수 대상이 될 여지가 있다.
• 배터리 소재와의 연결(추측): 니켈은 배터리 양극재의 핵심 원료다. 플랫폼을 확장할 금속으로 니켈이 함께 거론되는 만큼, 확장이 현실화되면 국내 배터리 소재 공급망과도 접점이 생긴다.

확인된 것과 아직 불확실한 것

확인된 것

• 오토쿰푸가 금속 추출 기술 플랫폼 EvoMaterials를 개발하고 있다.
• 출발점은 페로크롬 생산의 탄소 배출을 줄이기 위한 황화 기반 공정 연구다.
• 개발은 2021년 미국에서 핀란드 케미 광산의 크로마이트를 대상으로 시작됐다.
• MIT의 비독점 특허 라이선스가 개발을 일부 뒷받침한다.
• 실험실 규모 시험에서 저품위 자원·산업 부산물로부터 유가 금속을 회수할 가능성이 나왔다.
• 미국 뉴햄프셔 파일럿 플랜트가 2027년 상반기 가동을 목표로 하며, 실험실 규모를 1톤 규모 생산으로 확대한다.

아직 불확실한 것

• 새 공정의 에너지 사용량과 탄소 감축 폭
• 반응 원료·온도 등 세부 공정 조건과 황 처리 방식
• ‘1톤 규모 생산’의 기준 단위(일·연간·회분)
• 기존 탄소 환원 제련 대비 생산 원가
• 파일럿 이후 상업 플랜트의 규모와 일정
• 니켈·몰리브덴 등 다른 금속으로의 적용 시점
• 외부 기업 대상 기술 라이선스 여부와 조건
• 회사 외부 기관의 독립 검증 결과

제련 기술 발표가 상업 생산까지 갈지 가늠하는 네 가지 기준

제련 방식을 바꾸겠다는 발표는 금속·소재 분야에서 잊을 만하면 나온다. 실험실 성과가 상업 생산까지 이어질지는 다음 네 가지를 차례로 확인하면 어느 정도 가늠할 수 있다.

1. 개발 단계: 실험실, 파일럿, 실증, 상업 플랜트 가운데 어디까지 왔는지부터 본다. 실험실에서 잘 되던 반응도 규모를 키우면 열 관리, 원료 편차, 설비 내구성 같은 변수가 새로 생긴다. EvoMaterials는 실험실 시험을 마쳤고, 다음은 뉴햄프셔 파일럿 플랜트에서 1톤 규모 생산을 검증하는 단계다.
2. 탄소 수치의 기준: 제시된 감축 수치가 기존 제품 기준인지 새 공정 기준인지 구분한다. 오토쿰푸가 내세우는 67%는 기존 페로크롬 생산에 관한 수치이므로 새 공정의 성과로 읽으면 안 된다.
3. 원료 범위: 고품위 광석에서만 작동하는지, 저품위 자원과 산업 부산물까지 다루는지 확인한다. 범위가 넓을수록 경제성이 없던 자원이 공급원으로 바뀌고 공급망에 미치는 영향도 커진다.
4. 기술 확산 구조: 한 회사가 자기 공장에서만 쓰는 기술인지, 라이선스로 다른 금속과 지역에 퍼질 수 있는 플랫폼인지 본다. 성능이 같아도 확산 구조에 따라 공급망을 바꾸는 범위가 달라진다.

네 기준 가운데 원료 범위와 확산 구조에서 EvoMaterials는 방향을 분명히 내놓았다. 생산 원가는 아직 숫자로 제시되지 않았다. 기존 탄소 환원 제련과의 원가 비교는 파일럿 플랜트 운전 데이터가 쌓여야 가능하다. 지속가능성, 자원 효율, 공급 안정성, 경제성을 하나의 기술 구조 안에서 함께 달성하겠다는 오토쿰푸의 목표가 성립하는지도 그 숫자로 판가름 난다. 첫 운전 데이터가 나올 곳은 2027년 상반기 가동을 목표로 한 뉴햄프셔 파일럿 플랜트다.

출처: MIT Tech Review AI

철강을 비롯한 중공업에서 전 세계 온실가스 배출의 약 7%가 나옵니다. 전기차와 태양광 이야기에 밀려 좀처럼 입에 오르지 않는 숫자죠. MIT 테크놀로지 리뷰가 추리는 35세 이하 혁신가 명단, 그중 기후·에너지 부문에 이름을 올린 9명이 붙잡고 있는 문제를 나란히 놓고 보면 이 숫자가 왜 중요한지 감이 옵니다. 기후테크의 무게중심이 ‘발전과 자동차’에서 ‘원료와 공정’으로 내려앉고 있거든요.

명단을 소개하려고 쓰는 글은 아닙니다. 그 안에서 반복해서 나타나는 흐름, 그러니까 AI의 양면성과 핵심 광물 추출 경쟁, 그리고 눈에 덜 띄는 배출원이라는 세 갈래를 풀어보려는 쪽에 가깝습니다. 기후테크 소식을 볼 때 어디부터 보는지 기준을 한 번 세워두면, 비슷한 발표가 나올 때마다 처음부터 헤맬 일이 줄어듭니다.

AI는 전력을 먹는 문제이면서 데이터 구멍을 메우는 도구

명단은 바이오테크, 기후·에너지, 컴퓨팅·로보틱스, AI 네 갈래로 나뉩니다. 재미있는 대목은 AI 카테고리 바깥에서도 AI가 작업의 한복판에 들어와 있다는 것. 기후·에너지 부문에서만 세 사람이 서로 다른 방식으로 AI를 다룹니다.

Jae-Won Chung은 AI를 문제 쪽에서 봅니다. AI를 더 전력 효율적으로 만드는 소프트웨어를 만들었는데, 핵심은 오픈소스 모델의 에너지 수요를 실제로 측정하는 데 있습니다. 업계가 영향을 제대로 파악해야 대응도 한다는 전제가 깔려 있고요. AI 전력 소비를 둘러싼 논쟁이 대부분 추정치끼리 부딪히는 싸움이라는 점을 떠올리면, 측정 도구부터 만들고 시작한다는 순서 자체가 하나의 입장 표명입니다.

나머지 둘은 AI를 도구로 씁니다. Jing Wei는 위성과 기상관측소처럼 출처가 제각각인 데이터 사이의 빈 곳을 머신러닝으로 메워 오염을 더 정확히 추적합니다. Zhonghua Zheng이 개발하는 건 도시 단위를 겨냥한 AI 기후 모델입니다. 전통적인 기후 모델이 유독 약했던 해상도 영역이죠. 두 작업 모두 ‘새 데이터를 더 모으자’가 아니라 ‘이미 있는 데이터의 해상도를 높이자’를 택했습니다. 관측 인프라를 새로 까는 비용보다 계산으로 메우는 비용이 싼 영역이 그만큼 넓다는 뜻으로 읽힙니다.

염수냐 경암이냐, 리튬 싸움은 원료가 아니라 공정에서 갈린다

리튬이온 배터리는 전기차만의 부품이 아닙니다. 전력망에 붙는 대형 에너지 저장장치도 같은 화학을 씁니다. 수요가 두 갈래로 동시에 불어나는 구조라, 이르면 이번 10년 안에 리튬 공급이 빠듯해진다는 전망이 나옵니다. 구리도 같은 위험군으로 함께 거론되고요.

뽑아내는 경로는 크게 둘입니다. 염수는 지금 가장 값싼 원료입니다. 대신 금속을 뽑아내는 데 몇 달이 걸리고, 그 과정에서 주변 환경이 훼손됩니다. 경암 광석은 가장 흔한 원료지만 염수보다 비쌉니다. 싸지만 느린 쪽, 흔하지만 비싼 쪽. 어느 쪽을 골라도 대가가 따라붙는 구도입니다.

명단에 오른 두 창업자가 이 두 갈래를 하나씩 맡았다는 점이 눈에 띕니다. Mohammad Alkhadra는 염수에서 리튬을 빠르고 효율적으로 뽑는 Lithios의 공동창업자이자 CEO, Benjamin Mowbray는 경암 광석에서 리튬을 뽑는 Rock Zero의 공동창업자이자 CTO입니다. 새 원료를 찾아 나서는 게 아니라 각 원료가 안고 있는 고유한 병목(속도와 환경 부담이냐, 비용이냐)을 공정 기술로 푸는 쪽에 돈과 사람이 붙고 있다는 신호로 봐도 무리가 없습니다.

철강·플라스틱·냉매, 목록에서 빠져 있던 배출원들

전력망과 교통을 화석연료에서 떼어내는 일이 큰 축이라는 데는 이견이 없습니다. 골치 아픈 건 그 바깥에 덜 알려진 과제가 줄줄이 남아 있다는 점입니다. 이번 기후·에너지 부문 9명의 작업을 분야별로 늘어놓으면 그 지형이 한눈에 들어옵니다.

냉매 쪽은 설명을 조금 보태는 게 좋겠습니다. 에어컨과 냉장고에 들어가는 냉매는 소량만 새어 나가도 온실효과가 큰 기체입니다. Jinyoung Seo가 개발 중인 고체 냉매는 기체가 아니라 고체 상태 물질을 쓰기 때문에, 누출이라는 문제 범주 자체가 사라집니다. 새는 걸 더 잘 막는 게 아니라 샐 것이 없는 구조. 여기에 기존 기술 대비 에너지 소비를 20% 줄인다는 목표치까지 붙어 있습니다.

플라스틱과 사료 쪽은 원료 발상이 닮았습니다. Joseph Nguthiru는 골칫거리인 침입성 잡초를, Diana Orembe는 음식물 쓰레기를 원료로 씁니다. 처리하는 데 돈이 드는 물질을 원료로 돌려놓으면 조달 단가와 폐기물 처리 부담을 한 번에 건드리게 됩니다. 원료 확보 경쟁에서 애초에 비켜서는 방식이기도 하고요.

기후테크 소식을 거를 때 따져볼 세 가지

발표 자료만 읽으면 모든 기술이 대단해 보입니다. 위 사례들이 공통으로 답하고 있는 질문 세 개를 기준으로 삼으면 판단이 훨씬 빨라집니다.

• 어느 단계의 병목을 건드리나. 원료 확보인지, 중간 공정인지, 최종 제품인지. 리튬 사례처럼 같은 금속을 두고도 병목이 전혀 다른 곳에 있을 때가 많습니다.
• 비교 기준선을 밝혔나. ‘에너지 20% 절감’처럼 무엇 대비 얼마인지 명시된 수치가 있는지 봅니다. 기준선 없는 개선율은 해석이 불가능합니다.
• 원료를 어디서 가져오나. 잡초나 음식물 쓰레기처럼 이미 남아도는 재료를 쓰는지, 아니면 새 공급망을 처음부터 깔아야 하는지에 따라 상용화 속도가 갈립니다.

국내 독자가 챙길 것

이 명단이 다루는 분야는 한국 산업 구조와 겹치는 면이 넓습니다. 배터리 소재, 철강, 냉난방 가전. 모두 국내에 두툼한 산업 기반이 있는 영역입니다. 다만 아래 내용 중 국내 영향에 관한 부분은 원문에 근거가 없는 해석이라는 점을 먼저 밝혀둡니다.

리튬 추출 공정 경쟁은 원료를 해외에서 들여오는 배터리 밸류체인에 조달 단가와 리드타임 형태로 영향을 줍니다. 염수 공정의 소요 기간이 몇 달 단위라는 점은 재고 계획과 직결되는 변수라, 추출 속도를 줄이는 기술이 실제로 상용화되면 가격보다 납기 쪽에서 먼저 체감될 가능성이 있습니다. 이건 원문에 없는 추정입니다.

고체 냉매는 에어컨·냉장고 기술 축과 맞닿아 있습니다. 다만 상용 제품 출시 일정이나 적용 범위에 대해서는 원문에 아무 언급이 없습니다. 국내 출시 여부, 원화 가격, 유통 경로에 대한 공식 발표도 확인되지 않습니다. 관련 제품 구매를 고민 중이라면 지금 나와 있는 기술이 아니라 앞으로 나올 기술이라는 점을 전제로 두는 게 맞습니다.

당장 실무에서 손대볼 만한 건 AI 전력 쪽입니다. 사내에서 모델을 직접 운영한다면, 추론 워크로드의 전력 사용량을 측정 지표로 남기는 일부터 시작해보길 권합니다. 오픈소스 모델의 에너지 수요를 측정해 업계 논의의 출발점으로 삼은 사례가 이미 나와 있으니, 사내 지표도 같은 방향으로 쌓아두면 나중에 비교할 기준선이 생깁니다.

확인된 것과 아직 불확실한 것

원문에서 확인되는 사실

• 명단은 바이오테크, 기후·에너지, 컴퓨팅·로보틱스, AI 네 갈래로 나뉘며 기후·에너지 부문에 9명이 포함됐다.
• 염수는 현재 가장 값싼 리튬 원료지만, 추출에 몇 달이 걸리고 지역 환경에 피해를 준다.
• 경암 광석은 가장 흔한 리튬 원료이지만 염수보다 비싸다.
• 철강을 포함한 중공업이 전 세계 온실가스 배출의 약 7%를 차지한다.
• 고체 냉매를 쓰는 장치는 기존 기술 대비 에너지 소비를 20% 줄인다는 목표를 제시했다.
• 리튬 공급 부족 가능성이 거론되며, 구리도 함께 주시 대상으로 언급됐다.

아직 확인되지 않은 것

• 각 기술의 상용화 시점, 양산 규모, 실제 단가.
• 에너지 20% 절감이 실험실 조건 기준인지 완제품 기준인지.
• 리튬 공급 부족이 나타나는 정확한 시기와 폭.
• 국내 도입 일정, 원화 가격, 국내 기업과의 협력 여부.

기술 이름보다 병목을 먼저 보면 흐름이 읽힌다

이런 명단을 볼 때 이름과 회사를 외우는 건 6개월만 지나도 쓸모가 줄어듭니다. 오래 남는 건 구조입니다. 값싼 원료에는 시간과 환경이라는 대가가 붙고, 흔한 원료에는 비용이 붙는다는 것. 새 데이터를 모으는 것보다 있는 데이터의 해상도를 높이는 쪽이 싸게 먹히는 영역이 있다는 것. 남아도는 폐기물이 그대로 조달 단가를 낮추는 원료가 된다는 것. 이 세 가지는 개별 기술이 사라진 뒤에도 남습니다.

다음에 기후테크 발표 자료를 마주쳤을 때 ‘무엇을 만들었나’보다 ‘어떤 병목을, 어떤 기준선 대비, 얼마나 줄였나’를 먼저 찾아보세요. 홍보 문구와 실제 진전을 갈라내는 데 이만한 질문이 없습니다.

출처: MIT Tech Review AI

1991년 필리핀 피나투보 화산이 터졌다. 이산화황 수천만 톤이 성층권을 뒤덮었고, 이듬해 지구 평균 기온이 약 0.5°C 떨어졌다. 과학자들은 이 자연재해를 보고 아이디어를 얻었다 — “우리가 인위적으로 이걸 흉내낼 수 있지 않을까?”

그렇게 태어난 게 태양 지구공학이다. SF 소재였던 이 발상이 하버드·옥스퍼드 연구비를 받으며 진지한 과학 논쟁의 중심에 올라섰다. 수십 개 연구팀이 뛰어들었고, 정책 토론장에서도 슬슬 이름이 오르내린다. 효과는 있을까. 있다 해도 써도 되는 건지. 두 질문은 따로 따져봐야 한다.

태양 지구공학, 개념부터 짚자

지구공학(Geoengineering)은 크게 두 방향이다. 탄소 제거(Carbon Dioxide Removal, CDR)는 이산화탄소를 대기에서 직접 뽑아내는 방식이다. 태양 복사 관리(Solar Radiation Management, SRM), 즉 태양 지구공학은 방향이 다르다. 탄소를 줄이는 게 아니라 들어오는 햇빛 자체를 반사시켜 온도를 낮추자는 것.

원리는 단순하다. 지구 규모의 차광막을 치는 것. 온실가스는 그대로 두고 오는 열만 막겠다는 발상이다. 이게 솔직히 좀 아찔한 구석이 있다.

햇빛을 막는 방법 3가지

1. 성층권 에어로졸 주입(SAI)
가장 많이 연구된 방식이다. 비행기나 기구로 고도 15~25km 성층권에 황산염 같은 반사 입자를 살포한다. 피나투보 화산 사례가 자주 인용되는 이유이기도 하다. 자연이 이미 실험을 한 번 해줬으니.

2. 해양 구름 밝기 증가(MCB)
바닷물 입자를 저고도 구름에 뿌려 구름을 더 밝게, 반사율을 높이는 방법이다. SAI보다 국지적 적용이 가능하고 효과가 비교적 빨리 사라진다. “되돌리기 쉬운 옵션”으로 거론되는 건 이 때문이다.

3. 우주 차광판
지구와 태양 사이 라그랑주 점(L1)에 거대한 반사막을 설치하는 아이디어다. 이론적으로는 가장 깔끔하다. 다만 현재 기술 수준과 비용을 따지면 단기 선택지에는 없다. 그냥 개념 수준.

시뮬레이션상으로는 된다 — 문제는 그다음부터

컴퓨터 시뮬레이션 결과만 보면 SAI는 꽤 강력하다. 성층권에 충분한 반사 입자를 주입하면 지구 평균 기온을 수년 안에 1~2°C 낮추는 게 수치상으로는 가능하다는 얘기다.

‘평균 기온’이 전부가 아닌 게 문제다. 지역별 강수 패턴이 통째로 달라진다. 어떤 지역에는 가뭄이, 다른 지역에는 홍수가 심해질 가능성이 있다. MIT 테크 리뷰가 전한 연구들도 이 지점을 반복해서 짚는다 — 지구 시스템은 햇빛 하나만 건드려도 예상 못한 연쇄 반응이 터진다고.

연구자들도 인정하는 미해결 문제들

솔직하게 말해서 난제가 한둘이 아니다.

• 종료 문제(Termination Shock): 일단 시작하면 갑자기 못 멈춘다. SAI를 급작스럽게 중단하면 억눌렸던 온난화가 급반등한다. 수십 년을 끊임없이 운영해야 한다는 뜻이다.
• 오존층 파괴: 황산염 입자는 성층권 오존을 분해한다. 기온을 낮추면서 오존층을 깎아먹는 거래가 될 수도 있다.
• 지역 불균형: 적도 인근 국가들은 강수량 감소 피해를 볼 수 있고, 고위도 국가들은 상대적 이득을 본다. “누가 이기고 누가 지나”는 결국 정치 싸움이다.
• 모니터링 한계: 실제 입자를 뿌렸을 때 어떤 일이 벌어지는지는 소규모 실험 없이는 모른다. 그런데 소규모 실험조차 시작하는 순간 윤리·법적 논쟁이 터진다.

찬반 양쪽 논리, 각각 따져보면

찬성 측 논거는 현실론이다. 탄소 배출 감축이 너무 느리다. 기후 티핑 포인트가 생각보다 빨리 올 수 있다. 최악을 막을 비상 옵션은 최소한 연구라도 해둬야 하지 않냐는 주장이다. 하버드·옥스퍼드가 여기에 연구비를 쏟는 이유기도 하다.

반대 측은 두 갈래다. 첫째, 윤리적 반대 — “인류가 기후 시스템을 통제할 권리가 있냐”는 근본 질문이다. 둘째가 더 현실적으로 무겁다. 태양 지구공학이 가능하다는 믿음이 생기면 탄소 감축 노력이 느슨해진다는 모럴 해저드(Moral Hazard) 우려다. 기후 운동 진영 상당수가 이 이유로 연구 자체를 반대한다. 이건 좀 생각해볼 만한 지점이다.

기술보다 어려운 문제 — 누가 결정하나

기술 난제보다 더 근본적인 게 있다. “누가 결정하나”다.

태양 지구공학을 규율하는 국제 조약도, 거버넌스 체계도 현재 없다. 경제력과 기술력을 갖춘 어떤 주체가 ‘기후 응급상황’을 명분으로 단독 행동에 나설 경우를 막을 법적 수단도 마땅치 않다.

2021년 스웨덴에서 하버드대 소형 실험 기구 프로젝트(SCoPEx)가 지역 원주민 단체 등의 반발로 취소됐다. 소규모 실험 하나도 이 정도다. 실제 대규모 배치 단계에서의 충돌은 가늠이 안 된다.

지금 아는 것, 아직 모르는 것

태양 지구공학은 기후 비상 브레이크가 아니다. MIT 테크 리뷰 등 주요 과학 매체들의 연구를 모아보면, 현재 상태는 “작동할 수도 있는 아이디어”지 “검증된 해결책”과는 거리가 멀다.

확인된 사실:

• 대규모 화산 폭발은 자연적으로 단기 냉각 효과를 낸다 (실제 사례 존재)
• 컴퓨터 모델상 SAI는 평균 기온을 낮추는 데 효과적이다
• 비용 자체는 다른 기후 대응책보다 상대적으로 낮다

여전히 모르는 것:

• 실제 지역별 강수 변화가 어느 정도일지
• 오존층과 생태계에 미치는 장기 영향
• 수십 년 지속 운영이 현실적으로 가능한지
• 국제 사회가 합의에 이를 수 있는지

지구 온난화가 가속화될수록 이 논쟁은 커질 수밖에 없다. 기술이 준비되기 전에 사회적 합의 틀부터 잡아야 한다는 목소리가 과학계 내부에서도 힘을 얻고 있다. 연구와 거버넌스 논의를 동시에 굴려야 할 시점이다.

출처: MIT Tech Review AI

1.5도. 숫자 하나가 전 세계 기후 협상장을 뒤집어놓고 있다. 산업화 이전 대비 지구 평균 기온이 이 선을 넘는 순간—해수면 상승, 극단적 기상이변, 생태계 붕괴가 한꺼번에 가속된다는 게 수십 년치 과학 연구의 결론이다. 탄소 배출을 줄이는 건 누구나 안다. 문제는 속도다. 지금 속도로는 절대 못 따라간다는 주장이 나오면서 등장한 발상이 ‘태양 지구공학(Solar Geoengineering)’이다. 태양빛 자체를 줄여서 지구를 식힌다는 것. 처음 들으면 황당하다. 그런데 지금 전 세계 연구소에서 진지하게, 정말 진지하게 연구 중이다.

지구공학, 방향이 두 가지다

지구공학(Geoengineering)은 인간이 의도적으로 지구 시스템에 개입해 기후를 조절하려는 기술의 총칭이다. 크게 두 방향으로 나뉜다.

• 탄소 제거(Carbon Dioxide Removal, CDR): 대기 중 이산화탄소를 직접 걷어내는 방식. 나무 심기, 직접공기포집(DAC) 등이 여기 속한다.
• 태양복사관리(Solar Radiation Management, SRM): 지구에 도달하는 태양에너지 자체를 줄이는 방식. 이게 태양 지구공학의 본체다.

탄소 제거는 병의 원인을 없애는 것이고, 태양복사관리는 열을 내리는 해열제 같은 것이다. 결정적인 차이는 시간. 탄소 제거가 효과를 내려면 수십 년이 걸린다. 기후 임계점이 코앞이라는 위기감 속에서 SRM이 대안으로 거론되는 이유가 여기에 있다.

방식 세 가지, 원리는 하나

현재 주로 연구되는 방법은 세 가지다.

• 성층권 에어로졸 주입(SAI): 황산염 입자를 성층권(고도 15~25km)에 살포해 태양빛을 반사시키는 방식. 1991년 필리핀 피나투보 화산이 폭발했을 때 지구 기온이 약 0.5도 낮아진 걸 보고 착안했다. 세 방식 중 연구가 가장 깊이 쌓인 방법이다.
• 해양 구름 밝게 하기(MCB): 바닷물을 미세 물방울로 분무해 해양 저층 구름을 두껍게 만들어 반사율을 높이는 방식. 성층권을 건드리지 않아 상대적으로 제어가 쉽다는 평가가 있다.
• 우주 거울(Space Mirror): 지구와 태양 사이 라그랑주 포인트(L1)에 반사체를 설치해 태양빛 일부를 막는 개념. 이론상 가장 강력하다. 비용과 기술 난이도 면에서는 아직 현실과 거리가 멀다는 게 솔직한 평가다.

셋 다 핵심은 같다. 지구로 들어오는 에너지를 조금만 줄여도 기온에는 의미 있는 변화가 생긴다는 것.

숫자로 보면: 얼마나 효과가 있나

성층권 에어로졸 주입을 시뮬레이션한 연구들에 따르면, 황산염 입자를 적절히 살포할 경우 지구 평균 기온을 1~2도 낮추는 효과가 이론상 가능하다. 일부 모델에서는 피나투보급 화산 폭발에 해당하는 에어로졸을 매년 성층권에 투입했을 때, 파리협정 목표치인 1.5도 억제에 근접한 결과가 나오기도 했다.

비용도 상대적으로 낮다. 하버드대 추산 기준 SAI 초기 구축 비용은 연간 수십억 달러 수준—탄소포집이나 재생에너지 전환에 비하면 훨씬 저렴하다. 이 ‘저비용 해결책’이라는 특성 때문에 일부 국가가 국제 합의 없이 독자적으로 추진할 가능성도 배제하기 어렵다. 사실 이게 더 무섭다.

반론: 만만치 않다

과학계와 환경 단체의 반발이 거센 데는 이유가 있다.

• 몬순 교란 위험: 성층권 에어로졸이 대기 순환을 바꿔 아시아와 아프리카의 우기 패턴을 흐트러뜨릴 수 있다는 시뮬레이션 결과가 반복적으로 나온다. 기후 혜택을 보는 지역과 피해를 보는 지역이 달라지는 ‘지정학적 불평등’ 문제다.
• 종료 충격(Termination Shock): SAI를 갑자기 멈추면 억눌렸던 온난화가 급격히 되살아난다. 한 번 시작하면 수십 년간 멈출 수 없는 기술이 된다는 뜻이다.
• 오존층 파괴: 황산염 에어로졸이 성층권 오존을 분해한다는 우려도 있다. 피나투보 이후 남극 오존 구멍이 일시적으로 악화된 사례가 근거로 자주 언급된다.
• 도덕적 해이: 기술 해결책이 있다고 믿으면 탄소 감축 노력이 느슨해질 수 있다는 ‘도덕적 해이(Moral Hazard)’ 논란도 빠지지 않는다.

이 반론들이 허구가 아니라는 게 핵심이다. 컴퓨터 모델마다 결과가 다르고, 실제 대기에서 어떤 일이 벌어질지 아무도 확신하지 못한다. 솔직히 여기서 판단이 갈린다.

실험은 어디까지 왔나

오랫동안 컴퓨터 시뮬레이션에 머물렀던 연구가 조금씩 밖으로 나오고 있다. 하버드대의 ‘SCoPEx(성층권 통제 교란 실험)’는 소규모 에어로졸을 실제 성층권에 살포해 반응을 관찰하려 했지만, 스웨덴 현지 환경단체와 사미족의 반대로 2021년 시험 비행이 취소됐다.

MIT 테크 리뷰가 전한 최신 흐름을 보면, 소규모 실외 실험들이 여러 기관에서 조심스럽게 재개되고 있다. 해양 구름 밝게 하기(MCB) 실험은 미국 캘리포니아와 호주 해안에서 이미 소규모로 진행됐다. 대규모 성층권 실험으로 가기 위한 사전 데이터 수집 단계로 보는 시각이 지배적이다.

연구의 무게중심도 바뀌고 있다. ‘해야 하나 말아야 하나’에서 ‘어떻게 하면 덜 위험하게 할 수 있나’로.

국제 사회: 찬반이 복잡하게 갈린다

미국과 유럽의 일부 연구 기관은 규제 틀 안에서 연구를 이어가야 한다는 입장이다. 반면 유엔환경계획(UNEP)은 국제적 거버넌스 없이 진행되는 일방적 실험에 강하게 경고하는 쪽이다.

2023년 유엔에서는 태양 지구공학에 대한 국제 모라토리엄(일시 중지) 선언을 촉구하는 서한에 과학자 400여 명이 서명했다. 동시에 또 다른 그룹의 과학자들은 연구 자체를 막는 건 오히려 위험하다며 반박 서한을 냈다. 과학계 내에서도 합의가 없다는 게 현실이다.

가장 큰 걱정은 따로 있다. 부유한 소수 국가—또는 억만장자 개인—가 국제 합의 없이 독자적으로 기술을 가동할 가능성. 멕시코에서 민간 스타트업이 허가 없이 소규모 에어로졸을 살포해 논란이 된 사례가 이미 있다. 기술 접근성이 낮아질수록 이런 ‘기후 불법 행위’의 위험은 커진다.

결국 기술만으로는 부족한 이유

태양 지구공학이 설령 기술적으로 완벽하게 작동해도, 그것만으로 기후 문제가 해결되지 않는다. 이유는 단순하다. 이 기술은 이산화탄소 농도를 낮추지 못한다.

대기 중 CO₂가 계속 쌓이면 해양 산성화는 계속되고, 태양빛을 막아도 온실가스 증가로 인한 강수 패턴 변화는 막을 수 없다. SAI는 기후 증상의 일부를 완화할 뿐이다. 근본 원인을 건드리지 못한다.

과학자들이 공통적으로 그리는 그림은 하나다. 탄소 감축이 메인, 지구공학은 비상용 보조 수단. 탈탄소 속도를 늦추는 핑계로 지구공학을 쓰는 순간, 오히려 더 위험한 미래로 가는 지름길이 될 수 있다.

기후과학이 태양 지구공학에 ‘리얼리티 체크’를 가하는 이유가 바로 여기 있다. 기술 가능성은 열려 있다. 그런데 지금 당장 해결책이라고 부르기엔 미지수가 너무 많다. 연구는 계속해야 하되, 탄소 감축의 대체재가 되어서는 안 된다—이게 현재로서는 가장 합리적인 결론이다.

출처: MIT Tech Review AI

1991년 필리핀 피나투보 화산이 터졌을 때, 전 지구 평균 기온이 약 0.5°C 낮아졌다. 화산재가 성층권을 뒤덮어 햇빛을 반사시킨 결과였다. 이 사건 이후 일부 과학자들이 조용히 연구를 시작했다. “그걸 인공적으로 재현할 수 있다면?” 황당하게 들리지만, MIT와 하버드 연구팀이 지금 실제로 추진 중인 프로젝트가 이거다. 기후 위기의 속도가 온실가스 감축 속도를 앞질러가면서, 지구 시스템 자체를 건드리자는 발상이 주류 과학계 안에서도 슬금슬금 올라오고 있다.

지구공학이 뭔지부터

지구공학(Geoengineering)은 기후 시스템에 의도적으로 개입해 기후 변화를 막거나 되돌리는 기술을 통칭한다. 온실가스를 덜 배출하는 기존 감축 전략과는 아예 결이 다르다. 이미 올라간 온도를 직접 낮추거나, 대기 중 탄소를 강제로 빨아들이거나, 태양빛 자체를 차단하는 방식이다.

처음엔 소수 연구자들만의 영역이었다. 전환점은 IPCC였다. 기후변화에 관한 정부간 패널이 1.5°C 목표 달성 시나리오에 일부 지구공학 기술을 포함시키면서 판이 바뀌었다. 지금은 미국 에너지부와 국립과학재단이 예산을 투입하고 있고, 워싱턴대·시카고대에서도 독자 프로젝트를 돌리고 있다.

탄소 제거냐, 태양 가리기냐

지구공학은 크게 두 방향으로 갈린다.

• 탄소 제거(CDR, Carbon Dioxide Removal): 대기 중 이산화탄소를 직접 없애는 방식이다. 직접 공기 포집(DAC), 바이오에너지 탄소 포집·저장(BECCS), 해양 알칼리화, 강화된 암석 풍화 등이 여기 속한다.
• 태양 복사 관리(SRM, Solar Radiation Management): 지구에 닿는 태양에너지 자체를 줄이는 방식이다. 성층권 에어로졸 주입(SAI), 해양 구름 밝기 조절(MCB), 우주 반사경 등이 해당된다.

CDR은 원인을 직접 다루는 방식이라 논란이 상대적으로 적다. SRM은 효과가 빠른 대신 부작용과 윤리 문제가 훨씬 크다. 솔직히 말하면, CDR이 느려도 올바른 방향이고 SRM은 어디까지나 최후의 수단이어야 한다고 본다.

성층권 에어로졸 주입(SAI), 어떻게 작동하나

피나투보 화산 얘기를 다시 꺼낼 수밖에 없다. 1991년 그 폭발로 황산염 입자가 성층권으로 대량 방출됐고, 전 지구 기온이 약 0.5°C 떨어졌다. SAI는 이 자연 현상을 인공적으로 재현하겠다는 개념이다.

원리는 단순하다. 특수 설계된 항공기가 고도 20~25km 성층권에 황산염(SO₂) 또는 탄산칼슘(CaCO₃) 입자를 지속적으로 살포한다. 입자들이 햇빛을 반사해 지표면에 닿는 태양 복사량을 줄이는 구조다. MIT 연구팀이 개발 중인 무인 항공기가 바로 이 임무용이다. 날개 폭이 크고 동체는 짧게 설계됐으며, 일반 여객기보다 훨씬 높은 고도에서 운용 가능하다.

이론적으로 충분한 양을 살포하면 수 년 안에 지구 전체 온도를 낮출 수 있다는 추정도 나온다. 비용 대비 효과도 다른 기후 대책보다 월등히 높다고 한다. 문제는 그 다음이다.

왜 반발이 큰가 — 4가지 리스크

SAI를 포함한 SRM 기술이 강한 반발을 사는 이유는 단순히 “자연스럽지 않아서”가 아니다. 구체적이고 심각한 리스크들이 따라붙는다.

• 강수 패턴 교란: 컴퓨터 시뮬레이션 결과, SAI는 지역별 강수량을 크게 바꿔놓을 수 있다. 아프리카나 아시아 몬순이 약해지면 수억 명의 농업과 식수 공급에 직격탄이 된다. 온도는 낮추는데 다른 나라 농지를 망치는 셈이다.
• 종료 충격(Termination Shock): SAI를 갑자기 멈추면 억제됐던 온난화가 한꺼번에 반발한다. 한 번 시작하면 수십 년, 어쩌면 수백 년간 멈추기 어렵다는 의미다. 의존성이 생기는 거다.
• 오존층 파괴: 황산염 입자가 성층권 화학반응을 바꿔 오존층을 얇게 만들 가능성이 있다. 자외선 증가로 이어지면 또 다른 환경 재앙이 된다.
• 감축 의지 약화: “기술로 온도를 낮출 수 있다”는 인식이 퍼지면 정작 필요한 탄소 감축 노력이 느슨해질 여지가 있다. 과학자들 사이에서도 이 “도덕적 해이” 문제를 가장 심각하게 보는 시각이 적잖다.

실험이 번번이 막히는 이유

논문으로만 다루던 SAI 연구가 실외 실험 단계로 나아가려 할 때마다 벽에 부딪혔다. 하버드대의 SCoPEx 프로젝트는 성층권에 탄산칼슘을 소량 살포하는 실험을 계획했다가 지역 주민과 환경단체의 반대로 결국 중단됐다. 스웨덴에서도 비슷한 실험이 시민 반대로 취소됐다.

결국 공개적인 실외 실험보다 컴퓨터 모델링과 기후 시뮬레이션이 주류를 이루는 상황이다. MIT의 짐 프랭크(Jim Franke) 연구팀처럼 항공기 설계와 살포 시스템 개발에 집중하는 팀들도 있지만, 실제 비행 실험까지 가려면 국제적 합의와 규제 체계가 먼저 갖춰져야 한다는 게 대다수 전문가들의 입장이다.

결정은 누가 하나 — 거버넌스의 공백

지구공학의 가장 큰 현실적 문제는 기술 자체가 아니라 의사결정 체계의 부재다.

SAI 하나만 해도 물음표가 줄줄이 붙는다. 어떤 나라가 실시 결정을 내릴 수 있나? 강수 패턴이 바뀌어 피해를 입은 나라는 누구에게 보상을 청구하나? 국제 합의 없이 단독으로 실행하는 국가가 나오면 어떻게 되나?

현재 SAI를 규제하는 구속력 있는 국제 조약은 없다. UN 환경계획(UNEP)과 기후 협약(UNFCCC) 틀 안에서 논의가 진행 중이지만, 강대국들의 이해관계가 첨예하게 엇갈려 합의에 이르기 쉽지 않다. 일부 연구자들은 “기술이 준비되기 전에 거버넌스가 먼저 만들어져야 한다”고 강조하지만, 현실에서는 그 순서가 뒤집혀 있다.

연구는 하되, 기대지는 않기

지구공학, 특히 SRM은 기후 위기의 근본 해결책이 아니다. 탄소를 계속 배출하면서 태양만 가린다면 해양 산성화는 멈추지 않고, 생태계 파괴도 계속된다. 온도만 낮춘다고 기후 위기가 끝나는 게 아닌 셈이다.

그래도 연구를 포기하기 어려운 건 최악의 시나리오 때문이다. 기후 임계점(tipping point)을 이미 넘거나 감축 노력이 실패했을 때, SAI가 최후의 비상 브레이크로 떠오를 수 있다. 브레이크를 쓸 일이 없기를 바라지만, 없으면 안 되는 것처럼 — 딱 그 위치다.

미국 국립과학아카데미(NAS)는 SAI 연구를 지속하되, 실제 배치 결정은 국제 거버넌스 체계 없이 내려선 안 된다고 권고했다. 연구와 실행 사이에 분명한 선을 긋자는 입장이다. MIT Tech Review가 전한 바에 따르면, 이 긴장감은 기후 위기가 해소되지 않는 한 쉽게 가라앉지 않을 전망이다.

출처: MIT Tech Review AI

솔브 에너지(Solv Energy)가 증시에 데뷔한 이후, 기후 기술이라는 단어를 투자 커뮤니티에서 자주 보게 됐다. 몇 년 전만 해도 환경 NGO 보고서에서나 볼 법했던 용어들이, 이제는 증권사 리포트 첫 줄에 등장하는 시대다. 단순한 유행처럼 보일 수 있지만, 수치를 보면 얘기가 달라진다.

기후 기술, 왜 지금인가?

지구 온난화는 더 이상 ‘먼 미래의 위협’이 아니다. 유럽의 연속 폭염, 지중해 산불, 파키스탄 대홍수—극단적 기상 현상이 해마다 기록을 갱신한다. 각국 정부도 선언에서 행동으로 이미 넘어갔다. 유럽연합은 탄소국경조정제도(CBAM)를 실제 시행하기 시작했고, 파리 협정 이행 여부를 놓고 무역 마찰이 본격화되는 중이다. 탄소 배출량 감축이 이제 기업 생존의 조건이 됐다.

투자 관점에서도 흐름이 바뀌었다. ESG 펀드가 마케팅 도구처럼 쓰이던 시대는 지나고, 탄소 비용이 실제 손익에 잡히기 시작하면서 기후 기술은 섹터 분류 자체가 달라졌다. 환경 보호가 아니라 성장 동력으로.

기후 기술의 핵심 분야 짚어보기

기후 기술을 태양광·풍력 정도로만 이해하면 절반도 못 본 거다. 실제 범주는 훨씬 넓다. 주요 분야를 하나씩 보면 이렇다.

• 에너지 생산 및 저장: 화석 연료 의존도를 줄이는 가장 직접적인 경로다.
  • 태양광 및 풍력: 기술 자체보다 설치 단가 하락 속도가 관건이다. 태양광 패널 가격은 10년 새 90% 넘게 떨어졌다.
  • 차세대 배터리 및 에너지 저장 시스템(ESS): 재생에너지의 가장 큰 약점은 날씨에 따른 발전량 변동이다. 이를 보완하는 게 ESS다. 리튬 이온을 넘어 전고체, 흐름전지까지 개발이 활발하게 진행 중이다.
  • 소형 모듈형 원자로(SMR): 기존 원전보다 훨씬 작고 탄소를 배출하지 않는다. 안전성 논란은 있지만, 탄소 없는 안정적 베이스로드 전원으로 재평가받고 있다.
• 탄소 포집, 활용 및 저장(CCUS): 이미 배출된 탄소를 거둬들이는 기술이다.
  • 직접 공기 포집(DAC): 대기 중 이산화탄소를 직접 흡수한다. 원리는 명확한데 비용이 문제다. 현재 톤당 수백 달러 수준으로, 상용화까지 갈 길이 꽤 남아 있다.
  • 탄소 활용: 포집한 탄소를 건축 자재, 연료, 화학 원료로 전환한다. 버리는 게 아니라 되파는 구조다.
• 지속 가능한 자원 관리 및 순환 경제: 만들고 버리는 구조를 끊는 기술들이다.
  • 폐기물 에너지화: 생활·산업 폐기물을 소각하거나 발효시켜 에너지로 전환한다.
  • 스마트 물 관리: 센서와 AI로 누수를 잡고 오염을 모니터링한다. 물 부족이 심화되는 지역에서 수요가 빠르게 늘고 있다.
  • 재료 재활용 기술: 플라스틱, 배터리처럼 재활용하기 까다로운 소재의 회수율을 끌어올리고 고부가가치 소재로 재탄생시킨다.
• 지속 가능한 농업 및 식품 시스템: 농업이 전체 온실가스의 약 10~12%를 배출한다는 사실을 아는 사람은 생각보다 적다.
  • 스마트 농장 및 정밀 농업: AI와 IoT 센서로 작물 환경을 최적화하고 물·비료 낭비를 줄인다.
  • 대체 단백질: 식물성 고기, 배양육. 소를 기르는 것보다 탄소 발생이 훨씬 적다. 맛이 진짜 고기에 얼마나 가까워지느냐가 아직 관건이다.
  • 수직 농장: 건물 안에서 작물을 재배해 운송 탄소를 줄인다. 다만 전력 소비가 많다는 게 여전히 숙제로 남아 있다.

성장하는 기후 기술 시장과 투자 동향

블룸버그NEF(BloombergNEF) 분석을 보면, 2020년대 중반 이후 기후 기술 관련 투자가 가파르게 증가하고 있다. 스타트업 벤처 투자에서 시작해 대기업 인수합병, 공모 시장 진출로 무게 중심이 이동하는 흐름이다.

솔브 에너지(Solv Energy)와 X-에너지(X-energy)의 상장은 그 흐름을 상징적으로 보여주는 사례다. 기후 기술이 틈새 시장을 벗어나 주류 투자 대상으로 올라섰다는 신호로 읽힌다. 정부 보조금, 기업 ESG 목표, 소비자 선호 변화가 세 방향에서 동시에 밀어붙이는 구조라 탈탄소화와 에너지 전환이라는 방향 자체가 바뀔 가능성은 낮다.

남은 변수들, 솔직하게 보면

장밋빛 전망만 있는 건 아니다. 기술의 상용화 비용, 초기 자본 조달, 정책의 일관성—이 세 가지가 기후 기술 투자의 핵심 리스크다. 특정 기술이 에너지 효율이나 탄소 감축 목표를 실제로 달성하는지 정확한 검증이 필요하다. 말로만 그린워싱하는 기업들이 여전히 적지 않다는 것도 불편한 현실이다.

전기차 배터리 재활용 문제나 SMR의 안전성 논란처럼, 기술 발전이 새로운 문제를 만들기도 한다. 사회적 수용성을 확보하는 것도 쉽지 않다. 그럼에도 기후 기술이라는 방향 자체는 돌이킬 수 없는 흐름이다. 어떤 분야, 어떤 기업에 베팅할지 고르는 안목이 결국 수익률을 가른다.

출처: MIT Tech Review AI

전 세계 탄소 배출량의 8%. 철강 하나가 가져가는 몫이다. 건물 뼈대, 자동차 외판, 선박 선체—어디에나 철이 있고, 그 철을 만드는 과정에서 매년 수십억 톤의 CO2가 쏟아진다. 기후변화 대응에서 철강 산업을 빼놓을 수 없는 이유다. 이걸 해결하겠다고 나온 것이 ‘그린 스틸’이다. 그냥 유행어처럼 들릴 수 있지만, 지금은 산업 생존 전략에 가깝다. 탄소중립이라는 목표를 현실로 만들기 위한 필수 조건이라는 뜻이기도 하다.

그린 스틸, 기존 철강과 뭐가 다른가

전통 철강 생산은 코크스(탄소)를 환원제로 써서 철광석에서 산소를 뽑아낸다. 이 과정에서 이산화탄소가 대량으로 나온다. 그린 스틸은 이 탄소 기반 환원 단계를 바꾸거나 없앤다. 수소를 환원제로 쓰거나, 전기로(EAF)에서 고철을 재활용하는 방식이 대표적이다. 핵심 목표는 딱 하나—생산 과정에서 발생하는 온실가스 배출을 제로에 가깝게 낮추는 것. 일부 기업은 수소환원제철로 CO2 대신 물(수증기)만 배출하는 데 이미 성공했다.

• 환원제: 코크스(탄소) 대신 수소 또는 전기 사용
• 에너지원: 화석 연료 대신 태양광·풍력 등 재생에너지 활용
• 원료: 철광석+코크스 조합 대신 철광석+수소, 또는 고철 재활용
• 배출물: CO2 다량 배출 대신 수증기 또는 현저히 낮은 CO2 배출

기술 원리: 수소환원제철과 전기로

그린 스틸을 만드는 방법은 크게 두 갈래다.

첫 번째는 수소환원제철이다. 석탄 대신 수소(H2)를 철광석의 환원제로 쓴다. 수소가 철광석의 산소와 만나면 나오는 건 물(H2O)뿐이다. CO2가 전혀 없다. 진정한 의미의 탄소중립 철강이 되는 셈이다. 아직 상용화 초기 단계라는 게 걸림돌인데, 스웨덴의 하이브리트(HYBRIT)와 국내 포스코가 이 기술을 가장 공격적으로 개발 중이다.

두 번째는 전기로(Electric Arc Furnace, EAF)를 활용한 방식이다. 고철을 전기로 녹여 철강을 생산한다. 고로 방식보다 탄소 배출이 훨씬 적고, 재생에너지로 만든 전력을 쓰면 배출량을 더 낮출 수 있다. 이미 상용화된 기술이지만, 고품질 철강을 뽑으려면 불순물 제거가 관건이다. 최근에는 철광석을 직접 환원한 DRI(Direct Reduced Iron)를 전기로에 투입하는 하이브리드 방식도 주목받는다—품질과 탄소 감축, 두 마리 토끼를 잡으려는 절충안이다. MIT 테크리뷰 보도를 보면, 보스턴 메탈(Boston Metal)은 용융산화물 전기분해(MOE) 기술로 철광석을 직접 환원하면서 니켈·크롬 등 핵심 희소금속을 함께 회수하는 방식을 탐색 중이다. 그린 스틸을 만들면서 희소금속까지 건진다면, 생산 단가와 자원 효율을 동시에 잡는 구조가 된다.

그린 스틸이 가져오는 변화

환경 이야기로만 끝나지 않는다. 돈 이야기가 따라온다.

• 환경 측면: 온실가스 배출량이 획기적으로 줄면 탄소중립 목표 달성이 가시권에 들어온다. 대기질 개선과 생태계 보호는 부수 효과다.
• 경제 측면:
  • 탄소 비용 절감: 탄소세와 배출권 거래제가 강화될수록, 탄소 배출이 적은 그린 스틸의 원가 경쟁력이 올라간다.
  • 새로운 시장: 자동차·건설·가전 업체들이 탄소 발자국 감축을 추진하면서 그린 스틸 수요가 꾸준히 늘고 있다. 초기엔 그린 프리미엄이 붙겠지만, 이 시장을 먼저 잡으면 이후가 유리하다.
  • 에너지 비용: 재생에너지 가격이 지속적으로 내려가는 추세라, 전기로 기반 생산의 비용 구조는 장기적으로 개선될 여지가 크다.
• 사회·ESG 측면: 기업의 ESG 경영 가치를 높이고 투자 유치에 직접적으로 작용한다. 요즘 기관투자자들이 이 부분을 실제로 들여다본다.

글로벌 주요 기업들은 지금 어디쯤 왔나

스웨덴 SSAB는 볼보(Volvo)와 협력해 세계 최초로 수소환원제철 기반 그린 스틸을 상용차에 적용했다. 시범 단계가 아니라 실제 양산 모델이다. 독일 티센크루프(Thyssenkrupp)는 수소환원제철 파일럿 플랜트를 가동하면서, 기존 고로에 수소 주입량을 늘리는 하이브리드 전략도 병행하고 있다. 일본 신일철주금(Nippon Steel)은 CO2 감축 목표를 세우고 수소 기술 개발에 집중 중이다. 국내에서는 포스코(POSCO)가 ‘수소환원제철 하이렉스(HyREX)’ 기술을 개발하여 2030년 상용화를 목표로 대규모 투자를 진행 중이다. 기업들끼리 기술 경쟁을 하면서도 공급망 전체의 친환경 전환을 함께 밀어붙이는 구도다. 이는 단순한 기술 개발을 넘어 산업 생태계 전반을 바꾸는 흐름으로 번지고 있다.

상용화까지 남은 벽들

그린 스틸이 철강 산업의 미래라는 데 이견은 없다. 그런데 솔직히 갈 길이 멀다.

• 기술 성숙도: 수소환원제철은 대규모 상용화 기준으론 아직 초기 단계다. 고순도 수소의 안정적인 공급망 구축이 전제돼야 한다.
• 초기 투자 비용: 친환경 설비 전환엔 막대한 자금이 필요하다. 기업 혼자 감당하기 어려운 규모라, 정부의 정책적 지원이 뒷받침되지 않으면 속도가 나지 않는다.
• 가격 경쟁력: 지금 그린 스틸은 기존 철강보다 생산 비용이 높다. 단가를 얼마나 빠르게 낮추느냐가 대중화 속도를 결정한다.
• 원료 확보: 전기로 방식은 고품질 고철이 충분해야 하고, 수소환원제철은 재생에너지로 만든 ‘그린 수소’ 생산이 받쳐줘야 한다. 두 가지 모두 아직 공급이 넉넉하지 않다.

그래도 방향은 정해진 것 같다. 각국 정부의 탄소중립 정책이 강화될수록 철강사들의 선택지는 좁아진다. 장기적으로 그린 스틸이 시장의 기본값이 될 것이라는 전망은 이제 낙관론이라기보다 현실 인식에 가깝다. 기술이 무르익고 생산 규모가 커지면 단가는 내려가고, 그 시점부터 전환 속도는 빨라진다.

결국 그린 스틸은 환경 캠페인이 아니다. 철강 산업 전체의 생산 방식을 바꾸는 일이다. 누가 먼저 그 전환을 완성하느냐—그 경쟁이 향후 수십 년간의 시장 판도를 가를 것이다.

출처: MIT Tech Review AI