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Carbon Capture, Utilization and Storage

대형 플랜트나 제조 현장에서 나오는 이산화탄소를 거둬 땅속에 묻고, 나아가 이산화탄소를 다른 가치 있는 일에 원료로 투입하는 것을 말한다. 이산화탄소를 재활용하고, 배출된 탄소를 다시 산업 현장의 원료로 활용한다. 버려지는 탄소를 최소로 줄이고, 한번 썼던 탄소를 다시 원료로 써서 자족적 탄소 순환 시스템을 만드는 것이 최종 목표다. 공장이 아닌 일반 대기에서 직접 이산화탄소를 포집하는 기술, 이산화탄소를 메탄올과 반응시켜 석유화학 핵심 원료인 수소와 일산화탄소 합성가스로 전환하는 기술, 현무암을 가루로 만들어 경작지에 뿌리면 글로벌 탄소 감축 목표 달성에 필요한 만큼의 이산화탄소를 포집할 수 있다는 기술 등 다양한 기술적 시도가 이뤄지고 있다. 하지만 기술적·경제적으로 상용화 가능성에 대한 검증이 필요한 상황이다. 또한 일부에선 이산화탄소 배출량을 줄이려는 근본적 노력은 외면하고, 나온 이산화탄소를 줄이는 데만 초점을 맞춘다는 이유로 CCUS를 비판하기도 한다. 

원전이나 화력발전소는 기본적으로 막대한 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 시설이다. 하지만 증기를 발생시켜 터빈을 작동하는 데 필요한 것 이상으로 고열이 발생하기 때문에 설비의 부담을 줄이기 위해 냉각수를 통해 이 열을 식혀줘야 한다. 국내의 발전소들은 모두 냉각수로 바닷물을 이용하고 이 때문에 대형 발전소들이 모두 해안가에 위치해 있다. 냉각수로 사용된 해수는 다시 ‘온배수’라는 이름으로 바다에 방류되기 때문에 발전소 인근 해안은 주변보다 해수 온도가 높아지는 열 오염이 발생한다. 또, 내륙에 있는 발전소들은 냉각수 공급을 위해 냉각탑을 설치한다.

방사성 폐기물(또는 핵폐기물)이란 방사성 물질에 오염되어 배출된 모든 종류의 폐기물을 의미한다. 방사성 물질은 ‘반감기’를 거치며 자연적으로 방사선 세기가 줄어들지만 많은 경우 반감기의 기간이 매우 길고 폐기물들의 방사선량이 높기 때문에 별도의 처분 시설이 필요하다. 이중 ‘고준위 방사성 폐기물’은 대부분이 ‘사용 후 핵연료’라고 볼 수 있다. 말 그대로 원전 등의 원자로에서 사용을 다한 핵연료를 의미한다. 통상 10만 년 가량 격리해야 하는 고농도의 오염 물질로 알려져 있다. ‘파이로 프로세싱’이라고 부르는 기술을 통해 사용 후 핵연료 재처리가 가능할 것이라는 원자력계의 주장이 있지만, 이 역시 오랜 기간 개발·상용화되지 못한 기술이다. 사용 후 핵연료 영구 처분 시설은 현재 핀란드 한 곳에 밖에 없으며 프랑스·스웨덴 등이 설립 계획을 가지고 있다.

Small Modular Reactor

원자로를 소형화하고 설비를 모듈화하여 발전시설에 사용하면, 전력 수급 불안정에 대응하기도 쉽고 건설 기간을 단축할 수 있다는 이론적 가능성에 기반해 차세대 원전으로 언급되는 기술이다. 하지만 전 세계적으로 오랜 기간 연구되었음에도 기술적·경제적 상용화 가능성이 낮은 상황이다.

radioactivity

방사선을 발생시키는 물질의 성질 및 강도를 의미한다. 방사능과 방사성(放射性)은 같은 말이다. 우라늄, 라듐 같은 물질을 지칭할 때 ‘방사성 물질’ 또는 ‘방사능 물질’이라 말할 수 있다.

Radioactiveray

방사선은 방사성 물질로부터 나오는 에너지를 전달하는 파동 또는 입자의 흐름이다. 물체 투과력에 따라 알파선(alpharay), 베타선(betaray), 감마선(gammaray)으로 나뉜다. 이 방사선에 물질이 노출되면 물질의 원자·분자에 화학적 영향이 발생하고 이로 인해 암 등의 질환이나 유전자 변이 등이 발생한다.

중성자와 양성자로 이루어진 ‘원자핵’이 쪼개지는ㄹ것을 핵분열이라고 한다. 이 과정에서 많은 양의 열 에너지가 발생하고 이 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것이 원자력발전이다. 자연계에서 얻을 수 있는 가장 무거운 원소인 우라늄을 핵분열 반응의 원료로 사용한다. 핵융합은 이와 반대로 수소처럼 아주 가벼운 원자들이 헬륨같은 무거운 원자로 융합하는 과정에서 발생하는 에너지를 사용하는 기술이다. 이러한 핵융합 현상은 태양에서 발생하고 있는 것이라 ‘인공태양’이라고도 부른다. 하지만 아직 지구 상에서 핵융합 반응을 안정적으로 구현하는 것은 어려운 상황이다.

Nuclear power plant

우라늄을 원료로 원자로 안에서 핵분열을 일으켜 발생하는 에너지를 활용해 전기를 생산하는 발전소. 핵분열로 열 에너지가 발생하면 이것으로 증기를 만들고 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 2023년 기준 국내엔 총 총 25기(설비용량 2만4650MW)가 가동중이다.

고농도 미세먼지 발생 기간인 12월 – 3월동안 시행되는 정부 조치로 2019년 도입되었다. 이 기간동안 발전 부문에서는 일부 석탄발전소의 가동이 중단된다. 비상 저감 조치 단계에 따라 전체 석탄·중유 화력발전소에 상한 제약(발전 설비용량보다 적게 가동하는 것) 조치가 이뤄질 수도 있다.

유연탄은 연기 배출이 많고, 무연탄은 연기가 나지 않는다. 유연탄은 휘발성분이 많아 불이 잘 붙고, 화력이 무연탄보다 강하고 안정적인 열량을 낼 수 있어 시멘트 소성을 비롯해 제철소 코크스 제조, 화학공업 원료 등에 쓰인다. 유연탄 수입은 주로 호주, 러시아, 인도네시아 등에서 이뤄진다. 무연탄은 휘발분이 적어 불이 잘 붙지 않아, 군사용 및 난방용으로 주로 사용되었다. 무연탄은 유연탄에 비해 일산화탄소 등 환경오염 물질이 더 많이 배출된다. 국내에는 태백·삼척·화순에 탄광이 남아있고 무연탄을 생산했고, 동해화력발전소가 무연탄을 사용해 발전을 하고 있다.