탄소 중립은 어떤 단위에서 배출하는 이산화탄소량과 흡수제거되는 온실가스량이 같아 대기중 온실가스 농도가 더 이상 증가하지 않는 상태를 말한다. 배출량에서 흡수제거되는 배출량을 제한 순 배출량이 0이 된다는 넷제로(Net-Zero)와 같은 의미다. 탄소중립을 위해서는 인간의 활동으로 인해 불가피하게 온실가스를 배출한 것에 대해 배출한 양과 동일한 양의 온실가스를 흡수해야 한다. 2015년 기후변화당사국총회(UNFCCC)에서 체결된 파리협약에서는 21세기 말까지 지구 평균기온 상승을 2℃보다 상당히 낮은 수준을 유지키로 하고 1.5℃ 이하로 제한하기 위한 노력을 추구하기로 결정했다. 그리고 당사국들에게 2050년까지의 온실가스 감축목표가 담긴 장기 저탄소 개발전략(Long-term low greenhouse gas Emissions Development Strategies, LEDS) 수립을 요구했다.

탄소중립이 본격적으로 국제사회에 화두가 된 것은 2018년 유엔 기후변화 정부 간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)가 ‘지구온난화 1.5도 특별보고서’에서 지구 온도가 산업화 이전 대비 1.5도 이상 오르지 않으려면 인간 활동에 의한 지구 전체의 이산화탄소 순 배출량이 2050년 경 ‘넷제로’에 도달해야 한다고 분명히 밝히면서다. 이는 UNFCCC에서 결정된 사항에 대해 과학적인 근거자료로 사용되고 있다.

IPCC의 특별보고서에 따르면 지금까지 인간 활동으로 지구 온도는 산업화 이전 수준에 비해 약 1℃ 정도 상승한 것으로 나타났다. 더 정확히 말하자면 최소 0.8℃와 1.2℃상승의 범위 안에 있다고 할 수 있다. 하지만 일부 육지 지역과 계절의 경우에는 지구 평균온도 상승보다 더 높은 온난화가 이뤄지고 있으며 극지(Arctic) 지역에서는 2~3배 더 높은 온난화가 이뤄졌다.

그리고 일반적으로 온난화는 해양보다 육지에서 더 높게 나타나고 있다. 지구 온난화는 지금과 같은 추세로 계속 상승한다면 2030년에서 2052년 사이에 산업화 이전 수준에 비해 지구 온도가 1.5℃ 상승할 것으로 예견되고 있다. 인간 활동에 기인한 전지구 CO2 배출량이 넷제로에 도달해 유지되고 non-CO2 복사강제력이 감소한다면 이는 수십 년에 걸친 지구온난화를 예방할 수 있다. 더 장기적으로 넷제로 CO2 배출량을 유지하고 non-CO2 복사강제력을 더 감소시킨다면 지구시스템의 온난화를 방지할 수 있고 해양산성화를 방지에 일조할 수 있으며 해수면 상승을 최소화할 수 있다.

이와 같이 IPCC에서는 지구온난화를 방지하고 지구의 생태시스템을 회복시키기 위해서는 전 지구온난화를 산업화 이전대비 1.5℃ 이내로 제한해야 한다고 호소하고 있다.

그림 1의 b)에 의하면 CO2배출이 2020년부터 감소해 2040년에 넷제로에 도달한다면 a)의 전지구 평균온도가 파란색 영역 안에 머물 것이며 만약 CO2배출이 2055년에 넷제로에 도달한다면 전 지구 평균온도는 회색 영역 안에 머물 것이다.

하지만 이러한 CO2 감축이 non-CO2 복사강제력의 감축을 동반하지 않는다면 전지구 평균온도는 보라색 영역 안에 머무를 것이며 전 지구 온도는 최대 2℃까지도 상승할 수 있다. 따라서 2100년에 전 지구 온도를 안정적으로 1.5℃로 유지하려면 파란색 영역 안으로 지구 온도를 유지할 필요성이 있다. 이는 2040년 또는 늦어도 2050년부터는 전 지구의 온실가스 배출이 넷제로를 달성해야 한다는 것을 의미한다.

그렇다면 만약 지구 온난화가 1.5℃를 넘어서게 되면 지구에 어떤 변화를 가져오게 될 것인가. IPCC 특별보고서는 기후 모델을 통해 현재 지구온난화 1.5℃, 그리고 지구온난화 1.5℃와 2℃사이 등 3가지 사이의 지역적인 기후 특성의 차이를 예견하고 있다. 즉 첫째, 육지 생물종의 감소 및 멸종을 비롯한 생물다양성과 생태계에 대한 영향은 2℃보다 1.5℃에서 확연히 줄어들 것으로 예견되고 있다.

연구된 10만 5,000개의 생물종 가운데 1.5℃ 지구온난화에서 곤충의 6%, 식물의 8%, 그리고 척추동물의 4%가, 2℃ 지구온난화에서는 곤충의 18%, 식물의 16%, 그리고 척추동물의 8%가 기후적으로 결정된 지리적 범위의 절반 이상을 잃을 것으로 전망된다. 즉, 이러한 생물들의 삶의 터전이 절반 이상 소멸된다는 것을 의미한다.

2℃에 비해 1.5℃로 온난화를 낮추게 되면 인간과 결부된 삶의 영역, 신선한 물, 해양 생태계 등에 대한 위험을 더 낮출 수 있다. 지구 온난화를 2℃에 비해 1.5℃로 억제하는 것은 해양 온도 상승을 경감할 수 있으며 해양의 산성화를 방지하고 해양의 산소 수준을 경감할 수 있다.

결과적으로 1.5℃로 지구온난화를 제한하는 것은 최근 북극 빙하와 열대 산호초 생태에서는 나타나는 변화에서 나타나듯이 해양 바이오다양성, 어류, 생태계의 위험과 인류에 대한 위험을 감소시키는 것으로 예견된다. 그 외에도 2℃에서보다 1.5℃에서 열과 관련된 질병 유병률 및 사망률, 그리고 오존 관련 사망률도 더 낮을 것으로 예견된다. 뿐만 아니라 잠재적인 지리학적 분포 변화를 비롯해 말라리아와 뎅기열 같
은 일부 매개체 감염 질병 리스크는 지구온난화가 1.5℃에서 2℃로 상승되면 더 높아질 것으로 전망된다.

이와 같은 IPCC 특별보고서는 전 세계 기후변화 대응의 근거자료로 쓰이고 있다. 이에 따라 각국은 2050년 장기비전을 제시하고 있다. 주요국들의 대응을 살펴보면, 우선 중국은 2020년 9월 22일 제75차 유엔총회 계기 정상 세션에서 2020년 이산화탄소 배출이 정점에 도달하도록 하고 2060년 탄소중립 달성을 국제사회에 약속했다.

기후변화 전문언론 Carbon Brief는 중국이 2060년에 탄소중립을 달성 할 경우 누적량 기준 약 215 기가 톤의 온실가스가 감축하게 되어 지구 평균온도 상승을 0.2~0.3℃정도 억제할 수 있다는 분석 자료를 발표했다. 앞서 중국은 2015년에 제출한 NDC를 통해 2030년까지 탄소집약도(총배출량/GDP)를 기준으로 2005년 대비 60~65% 감축목표를 제시했다.

EU는 UNFCCC에 제출한 LEDS에서 2050년까지 기후중립(Climate neutral)을 달성할 것이라는 목표를 제시했다. 이 전략보고서 제출전인 2019년 12월 12일에 이미 유럽집행부에서는 ‘Communication of the European Commission on the European Green Deal’을 마련하고 기후변화에 대한 2050목표를 제시한 바 있다. 이를 위해서 유럽 집행부는 2050 넷제로를 위해 7대 전략을 제시했다.

첫째, 제로에너지 빌딩을 포함한 에너지효율을 극대화한다. 둘째, 재생에너지의 보급을 확대하고 유럽의 에너지 공급에서 탈탄소 전력의 사용을 극대화한다. 그림 2에 의하면 2050년 넷제로 달성을 위해 2050년 전체에너지소비에서 재생에너지의 비중을 60% 이상으로 확대하고 약 20%는 원자력에너지로 공급한다.

특히 전력공급에서는 2050년까지 전력의 80%를 재생에너지로 공급하고 원자력의 비중은 15%를 유지할 예정이다.

셋째, 깨끗하고 안전하며 연결된 이동수단을 구축한다. EU는 전기자동차, 수소자동차, 전동열차 등의 보급을 통해 수송부문의 탈탄소화를 도모한다. 장거리 수송을 위해서는 철도화물망을 구축하고 도로운송은 지양하며 수송기반기술(예, 연료전지기반의 전기자동차 및 선박)에 집중할 계획이다.

또한 디지털화, 데이터 공유 및 상호 운용 가능한 표준을 기반으로 전체 모빌리티 시스템을 효율적으로 구축할 계획이다. 특히 도시계획 측면에서는 안전한 자전거 및 도보경로, 자동차 및 자전거 공유서비스, 드론과 같은 새로운 배송기술 도입, 저탄소 지역대중 교통을 구축할 계
획이다. 그리고 넷제로 전환을 위한 인프라로 유럽 횡단 코어 네트워크(Net-T)를 완성하고 2050년까지 포괄적인 네트워크를 구축할 예정이다.

넷째, 경쟁적인 EU산업을 재구성하고 순환경제를 달성할 계획이다. 원자재의 재사용 및 재활용을 통해 재료투입량을 줄임으로써 온실가스 배출을 감소시킨다.

건축에서는 목재활용을 높이고 에너지 집약적인 재료를 대체하는 새로운 건축자재를 개발할 예정이다. 특히, 산업생산과정에서의 온실가스를 줄이기 위해 전력화, 수소 및 바이오매스 및 재생 가능한 합성가스의 사용을 확대해나갈 계획이다.

그 외에도 CCUS를 활용해 산업생산에서 불가피하게 발생할 수 있는 온실가스를 포획해 저장하거나 재사용할 계획이다.

철강 산업에서는 수소기반 생산혁신을 이루어내고 시멘트는 기술개발을 통해 저탄소 제품으로 대체해 나갈 계획이다. 그 외에도 스마트 네트워크 인프라와 지역 간 연결망을 구축하고 탄소흡수원(Carbon Sinks)을 더욱 확대해 활용하며 CCS(Carbon capture and storage)를 통해 남아 있는 이산화탄소를 제거해 나갈 계획이다.

EU는 이를 통해 지속가능한 사회를 구축하고 장기적인 저탄소 사회로의 이행을 위해 그림 3과 같은 프레임워크를 제시했다. 이 프레임워
크에는 지속가능한 비즈니스모델에 대한 투자와 인프라 구축을 위한 세제 및 금융 제도개선, 지역과 경제부문의 전환을 위한 지방정부의 역할, 핵심 저탄소 기술개발, 저탄소 경쟁무역의 조성, 디지털 운영시스템, 기후 및 환경 친화적 경쟁정책, 전략적인 밸류체인과 기술촉진을 위한 산업전략과 순환경제 조성, 저탄소 신기술에 적합한 상업 환경 조성, 새로운 비즈니스 모델 창출 등이 총망라되어 있다.

일본은 장기비전으로서 2050년까지 온실가스 배출의 80%를 감축하는 계획을 2019년 발표했다. 이를 실천하기 위한 구체적인 방안으로는 다음과 같은 부문별 전략을 제시하고 있다.

에너지부문에서는 에너지효율 개선, 재생에너지, 지열발전, 밧데리 저장, 수소 사회 실현, 원자력 그리고 CCS · CCU를 들고 있다. 산업부문에서는 수소를 사용한 zero-carbon steel에 도전하고, 인공 합성을 통한 CO2 제거가 가능한 CCU, 탄소 리사이클링과 바이오매스의 활용 등을 들고 있다.

수송부문에서는 ‘Well to Wheel Zero Emission’이라는 슬로건 아래 전기자동차 기술개발 및 보급, 수소자동차, 그리고 빅데이터를 활용한 도로 · 수송시스템의 개선 등을 도모하고 있다. 그리고 사회 · 경제 전반적으로 ‘Circulating and Ecological Economy’라는 슬로건 하에서 환경, 경제, 사회의 통합 지속가능개발 목표를 설정했다.

국제 사회는 전지구 평균 온도를 산업화 이전에 비해 1.5℃이내로 유지하기 위한 필요성에 공감하고 이를 달성하기 위한 장기비전을 제시하고 있다. 우리나라도 지난해 이러한 탄소중립을 위한 장기 목표를 설정하고 UN에 ‘2050 장기 저탄소 발전전략 (LEDS)’을 제출했다. 2050년 탄소중립을 위한 시작점으로서 그린뉴딜과 디지털뉴딜 전략을 수립하고 관련 혁신기술에도 투자할 계획이다.

부문별 구체적인 전략을 보면 발전부문에서는 2030년 재생에너지 발전비중을 20%로 증가시킬 계획이다. 그리고 새로운 에너지원으로서 수소연료전지를 통한 발전을 위해 관련 기술개발을 적극적으로 추진할 계획이다. 이러한 2030년 발전비중은 제9차 전력수급계획에 이미 반영되어 있다. 그 외 화석연료발전에서 나오는 CO2는 CCS와 CCU를 통해 제거할 계획이다.

국내 CCS · CCU기술은 일부 실증 R&D단계에 머물러 있다. 산업부문은 가장 많은 에너지를 소비하고 있는 부문이다. 우리나라 산업에서 가장 많은 온실가스를 배출하고 있는 철강 및 석유화학산업은 부가가치 측면에서도 주력산업에 속한다. 따라서 이러한 산업의 탈탄소는 혁신적인 기술개발에 의존할 수밖에 없다.

철강 산업에서는 철강수소환원제철 기술과 CCU기술이 접목되며 혁신적인 저탄소 소재개발이 이뤄져 일부 원료 및 재료, 그리고 소재의 재활용이 동반된다. 산업부문의 불가피한 CO2 배출에는 역시 CCS · CCU 기술이 적용될 예정이다.

건물부문에서는 그린리모델링, 제로에너지건물, 신재생에너지, 에너지효율 개선 등 다양한 정책이 결합돼 시행된다. 수송부문은 가장 변화가 큰 부문이다. 우리나라의 2030년 전기차는 24.4%, 수소차는 8.9%의 보급목표를 가지고 있다. 이에 따라 2030년에는 내연기관차의 비중이 2019년 97.4%에서 2030년 66.7%로 감소하게 된다. 그리고 2030년 전기차의 연간판매목표는 44만 대, 수소차는 16만 대를 목표로 하고 있다.

전기 및 수소화가 어려운 운송수단의 경우에는 바이오연료 확대를 통해 온실가스를 감축하게 된다. 그리고 현재 화물운송은 도로운송에서 철도와 해운으로 물류체계를 점진적으로 전환하게 된다. 그리고 디지털 기술을 이용한 교통운영시스템의 최적화를 통해 에너지소비효율을 증가시키게 된다.

하지만 우리나라의 장기적인 탄소중립 전략과 관련하여 앞으로 풀어나가야 할 과제는 많다. UN에 제출한 보고서에는 비전을 제시한데에 머물고 있다. 앞으로 2050년 탄소중립을 위해서 어떤 로드맵을 수립해 달성할지에 대한 경로는 보이지 않는다.

EU에서는 2050년까지의 에너지믹스에 대한 경로를 보이고 있는 것과는 대조된다. 2030년까지의 중기 저탄소 전략에 대해서는 로드맵이 수립되어 있지만 그 후 20년 동안 어떻게 해야 할지는 지금 예견하기란 쉽지 않다.

첫 번째는 기술적인 불확실성이 존재하기 때문이다. 수소경제로 이행해야 하는 당위성은 있지만 아직도 기술이 계속 개발되고 진화하는 단계이기 때문이다. 그리고 CCS/CCU기술도 경제성이 답보되지 않아 아직은 상용화하기 힘들다. 그 외에도 그린수소의 개발도 미완성이다.

두 번째로 우리나라가 풀어야할 과제는 원자력을 탄소중립에 어떻게 활용할 것인가다. 아직도 원자력은 기후변화 대응을 위해서는 불가피하다는 의견과 탈원전은 이미 거스를 수 없는 대세라는 의견이 팽팽하다. 다만, EU와 일본은 저탄소장기전략 수립에 있어서 원자력을 일부 활용할 예정이다.

세 번째는 다른 선진국과 달리 제조업의 비중이 큰 산업구조를 어떻게 저탄소산업구조로 원활히 조정하느냐의 문제이다. 우리나라는 철강 및 석유화학의 비중이 높은데 이 업종들은 수출 비중 또한 높아서 국가경제에서 차지하는 비중이 높다. 따라서 동종업계의 전 세계적인 저탄소 대응전략을 맞추지 않으면 자칫 국가경쟁력을 상실할 수 있다. 이상 제기한 몇몇 난제들은 탄소중립을 위해 반드시 풀어야 할 과제다.

김수이 홍익대학교 상경학부 교수 keaj@kea.kr