22.06.12 11:32최종 업데이트 22.06.12 11:32
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새로운 시대정신이자 미래의 침로인 'ESG'가 거대한 전환을 만들고 있다. ESG는 환경(E), 사회(S), 거버넌스(G)의 앞자를 딴 말로, 더 나은 세상을 향한 세계 시민의 분투를 대표하는 가치 담론이다. 삶에서, 현장에서 변화를 만들어내고 실천하는 사람과 조직을 만나 그들이 여는 미래를 탐방한다.[편집자말]

나무에 붙은 QR코드 ⓒ 플랜트빌리지


미국 펜실베이니아주립대학의 플랜트 빌리지(PlantVillage) 팀은 아프리카 2억 개의 농장을 빈곤에서 탈출하게 하는 동시에 매년 10억 톤의 이산화탄소를 집단적으로 제거하기 위한 프로젝트를 진행 중이다. 플랜트 빌리지의 아이디어는 아프리카에 있는 소규모 자작농을 "인공지능(AI)을 이용하는 이산화탄소 포획 큐브"로 재해석하는 것이다. "AI를 이용하는 이산화탄소 포획 큐브"는 나무에 붙인 QR코드, 인공위성 이미지로 작성된 농장지도, AI가 접목된 휴대폰 앱, 솔라나 블록체인 플랫폼 등을 이용해 나무를 키우면서 이산화탄소를 제거하고, 몸에 탄소를 품은 다 큰 나무를 다시 바이오차로 만든 다음 땅에 묻어 이산화탄소를 완전히 격리하는 방식을 사용한다.

바이오차(Biochar)는 바이오매스와 숯의 합성어로, 유기물과 숯의 중간 성질을 갖도록 만든 물질이다. 바이오매스를 산소와 접촉하지 않은 채 열을 가해 만들며, 토양을 중화하고 토양에 탄소를 저장하는 기능을 수행한다. 바이오차는 토양 생물에 의해 쉽게 분해되지 않기 때문에 토양에 투입하면 탄소를 반영구적으로 대기로부터 격리할 수 있다.[1]

이산화탄소를 제거하는 두 번의 과정, 나무를 심고 바이오차를 만드는 각각의 과정은 인증을 거쳐 솔라나의 암호화폐로 연결된다. 장차 탄소 배출권 거래에 참여하는 것과 암호화폐로 아프리카 농민은 수익을 올릴 수 있다. 공개적으로 검증된 탄소 배출권 거래와 암호화폐라는 세계시장의 새로운 수입원을 통해 아프리카 농민은 빈곤에서 벗어나게 된다. 더불어 육림을 통해 탄소를 나무에다 가두고, 이어 나무가 자신의 몸에 보관한 탄소를 대기로 되돌리지 않도록 다 자란 나무를 바이오차로 만들어 탄소를 영구적으로 땅에 고정함으로써 지속적으로 이산화탄소를 대량으로 제거할 수 있다.[2]
 

플랜트빌리지 프로젝트 개념도. ⓒ 플랜트빌리지

 
플랜트 빌리지 팀은 글로벌 비영리 단체 엑스프라이즈(XPRIZE)가 머스크 재단(Musk Foundation)과 함께 연 '탄소 제거 대회'의 마일즈스톤(milestone)상을 수상했다. 지구의 날인 지난 4월 22일 발표한 마일즈스톤상 중간심사 수상자는 플랜트 빌리지를 포함하여 15개 팀이다.

이 대회의 상금은 총 1억 달러로, 이번 중간 심사를 통해 마일즈스톤상 수상자로 결정된 9개국 15개 팀에 팀당 100만 달러가 상금으로 지급됐다. 2025년 지구의 날에 발표되는 최종 우승자는 5000만 달러, 우승자를 제외한 상위 3개 팀은 각각 1000만 달러씩 총 3000만 달러를 받는다.[3] 지난해 11월엔 23개의 학생 팀에게 총상금 500만 달러가 지급됐다. 테슬라의 최고경영자(CEO) 일론 머스크가 트위터에 탄소 포집 기술 공모에 1억 달러를 기부하겠다고 지난해 1월 발표함으로써 이 대회가 성사됐다.[4]


탄소 제거 대회의 주최자인 엑스프라이즈는 인류에 도움이 되는 해결책을 찾기 위해 전 세계를 대상으로 공개 대회를 주최하는 비영리 단체이다. 엑스프라이즈에 따르면 많은 상금을 통해 대회가 추구하는 목표 달성의 속도가 빨라지고 솔루션의 질이 높아져 세상은 해결책을 얻는다는 원리 아래 대회를 개최한다. 엑스프라이즈는 현재 인류를 위한 획기적인 아이디어를 얻기 위해 다양한 대회를 진행하고 있으며 탄소 제거 대회 또한 그중 하나이다.[5]

탄소 제거 대회
 

탄소 제거 대회 사이트 ⓒ XPRIZE

 
탄소 제거 대회는 2021년 지구의 날(4월 22일)을 시작으로 2025년 지구의 날까지 두 단계로 나누어 진행된다. 1단계는 대회 시작부터 1년이며, 올해 지구의 날 수상자 15개 팀을 발표한 것으로 마무리되었다. 2단계는 앞으로 3년의 일정으로, 2025년 지구의 날에 최종 상금 8000만 달러의 주인공이 될 4개 팀을 뽑는다.[6] 우승을 포함한 최종 4개 팀을 뽑기 위한 결선은 최종 20개 팀을 추려 진행하는데, 이번 마일즈스톤상 수상 15개 팀 중에서 우승자가 나올 수 있지만, 일종의 중간 점검 개념이라 결선에 어떤 팀이 나갈지, 누가 최종적으로 우승할지는 지금으로선 아무 것도 결정되지 않았다.

탄소 제거 대회는 기후 위기에 맞서 탄소 순환의 불균형을 회복하기 위해 개최되었다. 따라서 어떠한 방법이든 궁극적으로 기가톤 규모의 이산화탄소를 제거할 수 있는 지속가능한 방안을 마련하는 것이 목표이다. 이 방안은 실제로 작동이 되어야 하며, 대기 중 이산화탄소의 순 배출량이 마이너스인 상태인 탄소 역배출을 달성하는 동시에 최소 100년간 이산화탄소를 격리할 수 있어야 한다.[7]

탄소 제거 대회의 평가는 세 가지 기준으로 진행된다. 해당 기술을 실제 가동했을 때의 성능, 기술 운영의 총비용, 기술의 확장성을 모두 적절히 충족시켜야 한다. 각 팀에서 선보이는 탄소 제거 기술은 최종 평가가 이루어지는 마지막 1년에 최소 1000톤의 이산화탄소를 제거할 수 있어야 한다. 두 번째 기준인 기술 운영의 총비용은 나머지 기준인 실제 가동 상의 성능과 기술의 지속 가능한 확장성을 모두 고려해 비용이 낮은 순서로 높은 점수를 받는다. 마지막으로 기술의 지속가능한 확장성은 기술력 자체 외에 기술의 장기적인 지속성, 안전성, 사회·환경적 영향력 등을 고려한다.[8]
 

대회에 참여 중인 모든 팀들을 확인할 수 있는 지도 시스템( 현재는 1132팀 확인 가능) ⓒ XPRIZE

 
대회 참가자는 모두 1133팀이었고, 이중 마일즈스톤상을 수상한 15개의 팀의 핵심 해법은 공기, 땅, 바다, 암석의 4가지 유형이다.[9]

직접공기포집을 이용한 이산화탄소 제거 기술

중간 심사에서 수상한 15개 팀 중 6개 팀이 공기와 관련된 탄소 제거 기술을 사용한다. 6개 팀 모두 직접공기포집(DAC, Direct Air Capture) 기술을 채택했다. 직접공기포집은 대기에서 바로 이산화탄소를 포집하는 기술로 대기 중에서 방출되는 이산화탄소의 양과 제거되는 양이 같아 순배출량을 0으로 만드는 넷제로 전환은 물론, 더 나아가 순배출량을 마이너스로 만들기 위한 핵심 기술로 평가받는다.[10]
 

Carbfix가 이산화탄소를 돌로 만드는 과정 ⓒ Carbfix

 
세계 최초로 이산화탄소를 광물에 저장한 회사인 카브픽스(Carbfix)는 물에 용해된 이산화탄소를 지하 암석에 주입해 2년 안에 이산화탄소를 광물화한다. 물에 용해된 이산화탄소를 주입하는 지하 암석에는 대표적으로 현무암이 있다. 카브픽스는 현무암이 물에 용해된 이산화탄소와 높은 화학 반응을 보이며 이산화탄소를 광물화하는 과정에서 이산화탄소를 영구적으로 고정할 수 있는 물리적, 화학적 조건을 갖추고 있다고 설명했다. 현무암은 대륙의 일부와 대부분의 해양 바닥을 덮고 있어 기술의 지속가능성과 확장성을 보장한다. [11] 이러한 카브픽스의 기술은 아이슬란드에서 대규모 탄소 포집 시설을 가동하는 프로젝트 '오르카'의 핵심 기술 제공업체 클라임웍스의 것과 함께 대표적인 직접공기포집 기술로 꼽힌다.[12]

카브픽스와 협업하여 별개 프로젝트로 출품한 에어룸(Heriloom)은 탄소 광물화 과정을 특화해 몇 년이 아니라 며칠 안에 광물이 대기중으로부터 이산화탄소를 흡수하도록 한다.[13] 버독스(Verdox)는 열이나 물을 전혀 사용하지 않고 전기를 이용해 이산화탄소를 포집하는 기술을 선보였다. 이러한 전기화학적 탄소 포집 기술은 기존 기술에 비해 에너지 낭비를 최대 70%까지 줄일 수 있다.[14]

바다 숲 조성을 통한 이산화탄소 제거

'마린 퍼머컬처' 팀은 바다 부문 수상자로, '바다 숲'을 조성해 탄소를 제거하는 방법을 모색한다. 퍼머컬처는 자연의 원리에 따라 농사짓고, 생활하는 삶의 방식을 말한다. 농업을 비롯한 삶의 모든 분야를 자주적이고 생태 친화적인 방식으로 확장해 나가는 것이 퍼머컬처의 궁극적인 목표이다.[15]
 

마린 퍼머컬처 단순화 그림 ⓒ 마린 퍼머컬처

 
'마린 퍼머컬처'의 바다 숲은 기후 위기에 대응해 다양한 생태계가 공존하며 적응하기 위한 전략으로 사용될 수 있다. 대기 중의 이산화탄소의 양이 증가하면서 바다는 지구온난화로 인한 열 대부분을 흡수해 점차 따뜻해지고 있다. 표면에서 점차 따뜻한 해수 층이 더 두터워짐에 따라 비교적 깊은 바다의 차가운 해수가 표층으로 올라오는 용승을 방해한다. 이로 인해 영양분이 풍부한 저온의 해수가 용승하지 못해 영양분을 전달하는 데 실패함으로써 해양 생태계에 미치는 타격이 크다.

'마린 퍼머컬처'의 바다 숲은 제곱킬로미터 당 연간 수천 톤의 이산화탄소를 바다 깊은 곳에 격리한다. 다양한 해조류는 기존 다시마 숲이 한 것과 동일하게 어류 서식지를 상당 부분 재생하여 해양 생태계 복원에 도움이 된다. 해초는 바이오 연료, 비료, 가축 사료, 슈퍼 푸드를 비롯해 수많은 고부가가치 상품으로 전환될 수 있다. 특히 이 프로젝트에서 재배하는 해초로 만든 식물생리활성제는 가뭄과 열로부터 농작물의 회복력을 높인다. 토양과 농작물이 필요로 하는 비료의 양을 20%가량 줄이고도 같은 수확량을 유지할 수 있다.[16]

이밖에 광산 폐기물에 이산화탄소를 흡수시켜 암석을 만드는 기술,[17] 광합성을 하는 조류(藻類)의 특성을 이용해 공기 중 이산화탄소를 대규모 조류 농장에 고정하는 기술,[18] '전기화학 pH 조절 공정'을 통해 pH가 약간 높아진 해수를 바다에 배출해 바다가 다시 대기 중의 이산화탄소를 흡수하게 하는 기술[19] 등이 주목받았다. 머스크의 쾌척이 뜻밖의 기적을 만들어내는 것은 아닌지 기대하게 된다.

글 안치용 ESG코리아 철학대표, 정민주·이주현 바람저널리스트, 이윤진 ESG연구소 연구위원
덧붙이는 글 참고자료
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[1] IPCC. [Climate Change and Land] Chapter 4: Land Degradation. 398쪽.
https://kbiochar.com/biochar “2022년 5월 19일 확인”
한국토양비료학회. 이종문 외 5명. (2021). [지구온난화 대응을 위한 CDR(carbon dioxide removal) 기술-바이오차를 중심으로-]. 한국토양비료학회 학술발표회 초록집. 235쪽.

[2] Cole Hons. (2022.04.22.) “PlantVillage Team awarded $1M in the Elon Musk XPRIZE Carbon Removal Competition”. Penn State.

[3] https://www.xprize.org/prizes/elonmusk. “2022년 5월 19일 확인”

[4] https://www.xprize.org/prizes/elonmusk/sponsors “2022년 5월 19일 확인”

[5] https://www.xprize.org/prizes “2022년 5월 19일 확인”
https://youtu.be/Rxqp84BkpRk “2022년 5월 19일 확인”

[6] competition guidelines (pdf) 11-13쪽. “2022년 5월 19일 확인”

[7] XPIZE, (2022.04.22.) “XPIZE AND THE MUSK FOUNDATION AWARD $15M TO PRIZE MILESTONE WINEERS IN $100M CARBON REMOVAL COMPETITION”.

[8] competition guidelines (pdf) 14-18쪽. “2022년 5월 19일 확인”

[9] XPIZE, (2022.04.22.) “XPIZE AND THE MUSK FOUNDATION AWARD $15M TO PRIZE MILESTONE WINEERS IN $100M CARBON REMOVAL COMPETITION”.

[10] https://www.iea.org/reports/direct-air-capture “2022년 5월 19일 확인”

[11] Carbfix. (2022.04.22.) “Carbfix wins two Milestone Prizes in Musk Foundation’s XPRIZE”

[12] https://www.carbfix.com/direct-air-capture

[13] https://www.heirloomcarbon.com/

[14] https://verdox.com/technology “2022년 5월 19일 확인”
Jonte Boysen. (2022.04.22.) “Verdox Wins $1M XPRIZE Carbon Removal Award Together with Partner Carbfix”. Businesswire.
참고) 에너지 패널티: https://ccsknowledge.com/blog/international-ccs-knowledge-centre-study-lowers-the-energy-penalty-for-ccs-technology

[15] 강선일. (2021.05.14.) “[무엇이든 물어보세요] Q. 퍼머컬쳐가 무엇인가요?”. 한국농정신문.

[16] https://www.climatefoundation.org/xprize.html “2022년 5월 19일 확인”
https://www.climatefoundation.org/what-is-marine-permaculture.html  “2022년 6월 8일 확인”

[17] https://www.metaltechnews.com/story/2022/04/27/mining-tech/carbon-capture-mining-tech-wins-xprize/921.html. “2022년 6월 9일 확인”

[18] https://www.globalgae.com/copy-of-join-us “2022년 5월 19일 확인”

[19] Robert Perkins. (2022.04.22.) “Startup from Caltech Nabs XPIZE Award”. Caltech.
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