화석연료

화석연료(Fossil Fuel, 化石燃料)는 에너지 자원 중 하나로 지하에서 형성되며, 석유, 석탄, 천연가스 등과 같은 지하매장 자원을 이용하는 연료이다. 화석에너지라고도 불린다.

개요

화석연료는 지각에 파묻힌 동식물의 유해가 오랜 세월에 걸쳐 화석화하여 만들어진 연료이자, 이것에 의해서 얻어진 에너지를 뜻한다. 현존하는 인류가 이용하고 있는 에너지 대부분이 이에 해당한다. 화석연료는 지구상에서 매장 지역, 즉 자원의 편중이 심하기 때문에 가격과 공급 면에서 항상 불안정한 요소를 지닌다. 또한 환경오염 문제가 심각해서, 공장과 자동차에서 배출되는 배기가스에 의한 대도심의 오염과 유류 저장 탱크에서 자연 증발하는 가스와 가공 연료 생산공정에서 배출되는 기체로 인한 대기오염도 갈수록 심해지고 있다.

기원

산업 혁명 이전에는 에너지에 대한 수요가 크지 않아서, 열을 얻기 위해서는 태양에 의존했다. 태양열이 부족할 경우에는 나무나 지푸라기, 말린 가축의 분뇨를 태워서 필요한 에너지를 보충하였다. 더불어 물건을 싣고 나르거나 이동할 때는 쟁기를 끈다거나 연자방아를 돌릴 때처럼 사람의 노동력으로 감당하기 벅찬 힘든 일을 하면 말이나 소 등 가축의 힘을 이용하였다. 물이나 바람의 힘을 이용해서 강이나 바다를 건너거나 물건을 운반했으며 곡식을 갈기도 하였다. 산업 혁명 이후 에너지 소비는 점차 늘어났으며, 대부분의 에너지를 화석연료로 충당해왔다. 화석연료는 공룡이 나타나서 사라지기 훨씬 이전인 수억만 년 전의 선사 시대에서부터 식물과 동물이 죽어 땅속에 묻혀 분해되면서 형성된 것이다. 화석연료를 태워서 열을 얻고, 움직이며, 갖가지 전기 제품들을 이용하는 등 편리한 생활을 영위하고 있다. 사용하는 에너지의 85% 이상이 화석연료로부터 얻은 것으로 종류별로 정도의 차이는 있지만, 화석연료는 다른 에너지원에 비해 값이 싸기 때문에 대량으로 이용되어 왔다. 옛날 사람들이 난방과 취사를 위해 가장 쉽게 구해서 사용했던 에너지원은 나무를 위주로 한 땔감이었다. 땔감은 아궁이에 불을 때는 데 주로 사용되어 집을 따뜻하게 하고 밥을 지을 수 있게 해 주는 중요한 에너지원이었다. 18세기 초 유럽에서 산업 혁명이 시작되면서 석탄이 중요한 에너지원으로 등장하였다. 우리나라에서는 1950년경까지 주로 나무랄 때다가 무연탄을 연탄으로 가공하여 난방과 취사를 위한 연료로 사용하였고, 1980년대까지 연탄은 대표적인 대중 연료로 주목받았다.

특징

화석연료는 지하매장 자원을 이용하는 연료로, 세부적으로 석유, 석탄, 천연가스 등이 있다. 화석연료의 대표적인 생성과정은 생물이 땅속에 묻히고 퇴적하여 열과 압력을 받는다. 그 후 변형되어 화석연료가 완성된다. 더 나아가, 화석연료는 사체의 혐기성 분해로 인해 천연자원에서 형성된다. 유기체나 그 결과물의 나이는 보통 수백만 년 이상으로 때로는 6억 5천만 년까지 이르기도 한다. 고비율의 탄소를 포함하고 있는 화석연료에는 메탄과 같은 탄소량을 가진 저탄소를 포함한 천연가스에서 무연탄을 구성하는 순수한 탄소 물질인 비휘발 물질인 액화 석유에 이르기까지 다양하다. 메탄은 탄화수소 영역에서 발견되며, 기름과 결합하여 있거나 메탄을 포함하는 형태로 존재한다. 메탄은 보통 죽은 동식물의 사체가 화석화되어 수백만 년 동안 열과 지표의 압력으로 형성된다고 알려져 있다. 세계 에너지 소비는 매년 2.3%씩 증가하고 있다. 화석연료는 형성되는데 수백 만년이 걸리는 비재생 자원으로 매장량은 생산량보다 훨씬 빨리 고갈되고 있다. 또한 화석연료의 제품과 사용은 환경적인 우려를 증가시키며 증가한 에너지 필요량을 충족시키기 위해 재생 에너지에 대한 전 세계적인 운동이 진행 중이다.

종류

석탄

석탄은 지질시대의 육생식물이나 수생식물이 수중에 퇴적하여 매몰된 후 가열과 가압작용을 받아 변질하여 생성된 흑갈색의 가연성 암석을 말한다. 넓은 면적에 두꺼운 석탄층을 형성하는 데에는 많은 시간이 요구되며 그 장소도 지반이 서서히 침강하는 퇴적분지 같은 데서 형성된 것으로 보인다. 지반 위에 침강이 진행되고 그 위에 토사가 덮이고 다시 식물이 번창하는 과정을 거치면서 서서히 지하에 매몰된 것으로 보고 있다. BC 315년 그리스의 과학자 디오플라테스의 암석학 저서 중에 암석 중에는 연소하는 것이 있어 금속을 녹이는 데 사용할 수 있다는 기록이 최초이며 우리나라에서는 삼국사기에 신라 진평왕 31년 모지악에서 동토함산지가 불탔다는 기록이 있는데 경북 영일군 갈탄 지역으로 추정된다. 석탄의 생성연대는 세계의 1/3 이상이 고생대에 생성된 것으로 유럽, 북아메리카, 아시아 대륙의 석탄이 대부분 여기에 속하고 이 밖의 석탄은 중생대와 신생대에 생성된 것으로 보이며 석탄이 가장 많이 생성된 시기는 고생대 석탄기로 본다. 주요 식물로는 고사리류, 속새식물류, 인목류, 코다이테스 등이며 높이는 20~30m에 달했다. 석탄화 작용은 식물이 말라죽은 후 식물질이 완전히 물에 잠겨 공기와의 접촉이 차단되면서 부식이 진행되지 않으면서 지압과 지열을 받으면서 가압/건류 작용을 받은 현상이다. 변질작용이 일어나는 조건에 대해서는 연구된 바는 없지만, 일반적으로 수천 기압에서 온도가 수십에서 200도까지가 석탄화 작용의 좋은 조건이라고 한다. 석탄의 주로 탄소로 되어있고 수소와 산소가 들어있다. 이 밖에는 질소, 황, 무기물 등이 있으며 무기물은 근원 식물 자체에서 나온 것은 많지 않으며 대부분 퇴적 후에 지하수에 의해 반입된 것이 많다. 석탄의 분자는 종합 방향 고리를 단위체로 한 일종의 고분자로서 탄화도의 진행에 따라 무연탄에서 흑연이 된다. 단위체는 탄소 사슬 등으로 연결되어 있어 저분 자체를 감싸는 구조를 하고 있다.

• 이탄 : 수목질의 유체가 분지에 두껍게 퇴적하여 물의 존재하에서 균류 등의 생적인 변화를 받아 분해 및 변질한 석탄이다. 토탄이라고도 불리며 이탄은 지하에 매몰된 수목질이 오랜 세월 동안 지열과 지압을 받아 생성된 것과는 달리 식물질의 주성분인 리그닌, 셀룰로오스등이 지표에서 분해작용을 받은 물화학의 영향을 받았다.
• 아탄 : 유연탄의 일종으로 탄화도가 낮은 저품위 갈탄의 일종으로 학술적으로는 갈색 갈탄이라고 한다. 발열량은 3,000~4,000Kcal/kg으로 낮은 비점결 탄으로 일부 지방에서는 연료로 사용된다. 다량의 수분이 건조할 때에 수축하여 목질아탄은 널빤지 모양으로 벗겨지고 탄질아탄은 불규칙한 균열이 생겨서 급속히 분화한다.
• 갈탄 : 유연탄의 일종으로 석탄 중에서 가장 탄화도가 낮은 석탄, 흑갈색을 띠며 발열량이 4,000~6,000Kcal/kg, 휘발성분이 40% 정도이다. 갈탄은 탄소 성분이 70%로 낮기 때문에 원목의 형상, 나이테, 줄기 등의 조직이 보이는 경우가 많다. 다른 석탄에 비하여 고정탄소 함량이 적고 물기에 젖기 쉽고, 건조하면 가루가 되기 쉽다. 코크스 제조용으로 사용하기는 어렵고 대부분 가정 연료나 기타 연료로 사용된다. 우리나라에서는 두만강 연안과 길주, 명천 지구대의 제3기층에 주로 분포되어 있다.
• 역청탄 : 유연탄의 일종으로 흑색 또는 암흑색으로 유리 광택 또는 수지광택이 있는 석탄으로 흑탄이라고도 한다. 탈 때에는 긴 불꽃을 내며 특유한 악취가 나는 매연을 낸다. 탄소함유량은 80~90%, 수소함유량은 4~6%이며 탄화도가 상승함에 따라 수소가 감소하고 탄소가 증가한다. 발열량은 8,100Kcal/kg 이상이다. 제철용 코크스, 도시가스로 이용되며 최근에는 수소의 첨가, 가스화 등의 연구가 발달하여 석탄화학공업의 가장 중요한 자원이다. 건류 때에는 역청 비슷한 물질이 생기므로 이름이 붙었다.
• 무연탄 : 탄화가 가장 잘 되어 연기를 내지 않고 연소하는 석탄으로, 휘발분이 3~7%로 적고 고정탄소의 함량이 85~95%로 높음으로 연소 시 불꽃이 짧고 연기가 나지 않는다. 점화점이 490도이므로 불이 잘 붙지는 않지만, 화력이 강하고 일정한 온도를 유지하면서 연소한다. 주로 고생대의 오랜 지층에서 산출되며 간혹 신생대 석탄으로도 지각변동의 동력작용이나 화산암의 열작용으로 무연탄화되는 경우도 있다.

석유

석유는 지하에서 생성된 액체, 기체], 고체상태의 탄화수소 혼합물을 말하지만, 보통은 액체 및 기체상태의 원유를 말한다. 석유라는 명칭은 그리스어와 라틴어 바위(Petra)와 오일(Oleum)에서 유래했는데 독일의 광물학자인 아그리콜라가 1556년 석유의 회수, 정제에 관한 책을 서술하면서 처음 사용했다. 석유는 일반적으로 매장 위치가 지면에서 깊을수록 내부 압력이 높고 가스 물질의 함량이 높다. 자연적으로 발견되는 석유는 거의 물과 같이 존재하며 석유의 비중이 물의 비중보다 낮기 때문에 석유는 다공질의 암석의 상단에 존재하게 되고 물은 그 밑에 존재한다. 천연가스는 석유와 공존하기 때문에 간혹 이 두 물질을 합하여 석유라고 칭하기도 한다. 석유가 가공되지 않은 형태에서는 여러 종류의 탄화수소를 주성분으로 하고 미량성분으로서 황, 질소, 금속 등을 함유하고 있으며 불순물로 수분, 가스분을 함유하고 있다. 따라서 수출 또는 정유공장으로의 이송에 앞서 보통 간단한 처리를 거쳐 수분, 가스분을 제거하는데 이 단계까지의 것을 원유라고 부른다. 이 원유를 정제공정을 거쳐 각각 이용목적에 따라 여러 가지 제품을 만들어내는데, 이를 석유제품이라고 한다. 석유는 액체 그 자체가 직접 불타는 것이 아니라, 석유에서 증발한 기체에 함유된 탄화수소가 공기 속의 산소와 혼합되어 연소한다. 이 혼합비율이 일정한 범위가 되었을 때 일정 온도를 가하면 착화하게 되는데 이때의 온도를 인화점이라고 한다. 석유의 인화점은 다른 물질이 타기 시작하는 온도에 비해서 낮기 때문에 불붙기 쉬운 성질을 가지고 있다. 석유는 종류에 따라 그 연소방식이 다르며 인화점도 상온에서 가스화하여 인화되기 쉬운 가스로부터 -43도 이상인 휘발유, 30도~60도인 등유, 50도~90도인 경유, 60~150도인 중유, 130~350도인 윤활유, 200~300도인 아스팔트 등 종류에 따라 각각 다르다.

• 휘발유 : 비등점 범위가 섭씨 30~ 200도 정도의 휘발성 액체 상태의 석유유분이다. 휘발유는 용도별로 볼 때 일반적으로 자동차용 휘발유, 항공기용 휘발유, 공업용 휘발유의 3가지로 구분된다. 자동차용 휘발유는 옥탄가에 따라 고급휘발유와 보통 휘발유로 분류되며 납성분의 함량에 따라 무연/유연 휘발유로 구분된다. 무연휘발유란 인체에 유해한 유독성 중금속인 납을 첨가제로 사용하지 않는 휘발유로서 최근에는 납 대신에 MTBE 등 함산소 화합물의 첨가제를 첨가하여 옥탄가를 증진하고 있다. 항공기 휘발유는 프로펠러를 가진 경비행기의 연료로 사용됨에 따라 운행조건이나 환경이 다르고 추락 등 사고 발생의 위험성이 크기 때문에 품질을 엄격하게 규정하고 있다. 항공기 휘발유의 필요한 성상은 휘발성이 높고 실린더로의 분배성이 좋고 저온, 저압에서의 사용에 견딜 수 있는 성분이어야 한다. 공업용 휘발유는 연료 이외의 용도로서 유지추출용, 드라이클리닝용, 고무공업용, 도료용, 세척용 등으로 쓰이는 휘발유를 총칭한 말이다.
• 나프타 : 원유를 증류할 때 LPG와 등유 유분 사이에 유출되는 것으로 일반적으로 경질 나프타와 중질 나프타로 구분하고 있다. 끓는점이 100도 이하인 것을 경질납사, 100도 이상인 것을 중질납사라고 한다. 경질 납사는 주로 용제 및 석유화학의 원료로 사용되며, 중질납사는 개질시설을 통해 휘발유 제조나 비티엑스 생산에 사용된다. 나프타의 용도는 연료용과 원료용으로 나누는데, 연료용은 휘발유, 제트유 등의 제조원료로 쓰이며, 원료용은 주로 석유화학 공업용으로 사용되며 일부가 암모니아 비료용 및 용제용 원료로 사용되고 있다. 나프타를 원료로 하여 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등을 생산하고 이를 기초로 다시 농업용 필름, 인쇄잉크, 합성고무, 합성섬유, 합성수지, 염료, 의약품 등 광범위한 분야의 제품을 만든다.
• 경유 : 비등점이 200~370도 범위에 속하며 등유 다음으로 유출되는 유종으로, 원래는 휘발유나 등유보다 용도가 적어서 가격이 낮아 경유를 분해한 가스를 첨가해서 도시가스의 열량을 높이는 데 사용하였기 때문에 가스 오일이라는 별칭이 붙었다. 하지만 디젤 엔진의 발명으로 대부분 고속 디젤 엔진의 연료로 쓰이고 있어 디젤 오일이라고 부른다.
• 중유 : 우리나라 석유제품 중 수요가 가장 많은 제품으로 원료로부터의 수율이 가장 많은데, 상압증류의 공정에서 정유탑의 밑바닥에 최후까지 남은 제품이다. 중유는 선박 내연기관, 보일러 등의 연료로 사용되지만, 분해공정 원료로 투입, 공정처리를 하여 경질유, 윤활기유, 아스팔트, 왁스, 코크스 등을 제조하기도 한다. 중유는 점도에 따라 B-A 유, B-B 유, B-C 유로 구분된다.
• 윤활유 : 기계의 활동 부분에 윤활을 위해 사용되는 액상의 물질로, 상온에서 반고체 상태의 그리스와 고체분말상의 흑연 및 이황화 몰리브덴과 같은 윤활 성을 가진 모든 물질이다. 용도로서는 자동차 엔진용 모터오일이나, 디젤엔진 오일 등 각종 기계류나 엔진의 윤활제로 이용되고 있다.
• 아스팔트 : 도로포장용이나 건축 재료로 이용되는 석유제품으로 널리 알려져 있다. 천연으로 산출되는 천연 아스팔트와 원유에서 제조되는 석유 아스팔트가 있다. 석유 아스팔트는 감압증류라는 공정의 잔류물로서 원유에 포함된 성분으로, 직류 아스팔트라고 부르며 주로 도로포장용으로 사용된다. 직류 아스팔트에 가열한 공기를 불어 넣어 산화시킨 것을 블로운 아스팔트라고 부르며, 이것은 주로 방수 방습 공사, 루핑, 전기절연재료 등으로 이용된다. 또한 직류 아스팔트에 경유 등 경질 유분을 첨가하여 만든 제품을 컷백아스팔트라 하며, 물이나 유화를 첨가하여 만든 제품을 유화 아스팔트라고 부른다. 컷백아스팔트는 아스팔트에 경질유 기름을 첨가하여 작업 도중 증발함으로 인하여 환경오염을 유발하며, 기름 냄새가 심하기 때문에 현업에서 사용이 감소하고 있다. 컷백아스팔트는 정유사 아스팔트 생산량의 1%로 되지 않지만 유화 아스팔트는 물이나 유화를 첨가하기 때문에 사용의 편리성, 취급상 편리 등으로 인하여 사용이 증가하고 있으며 도로의 간이포장에 쓰인다.

천연가스

천연가스는 지하에서 천연으로 산출되어 지표 조건에서 기체상을 이루는 탄화수소물 및 비탄화수소 물질을 모두 일컫는다. 보통은 메탄을 주성분으로 하는 파라핀계 탄화수소로 구성된 가연성 천연가스를 가리킨다. 천연가스의 양은 온도 15.6도, 압력 14.73 psia(Pounds per Square Inch: 760mm/Hg) 상태를 기준으로 계산된다. 이러한 천연가스가 가스전 내부의 압력으로 인해 액체 상태로 변하거나 산출된 가스에서 분리기로 분리, 회수된 액체 탄화수소를 콘덴세이트라고 부른다. 천연가스가 고체 상태로 부존되어 있으면 가스 하이드레이트 또는 고체 천연가스라고 부른다. 천연가스는 가스전에서 채취하거나 LNG를 기화시킨 기체 상태의 연료용 가스를 말하며 LNG는 대량 수송과 저장을 위해 천연가스를 영하 162도로 냉각 시켜 부피를 1/600로 압축시킨 무색투명한 액체이다. 또한 천연가스는 액화 과정에서 분진, 황, 질소 등이 제거되어 연소 시 공해 물질을 거의 발생하지 않는 무공해 청정연료로서 환경 보전에 크게 기여하는 최적의 에너지이다. 더불어 공기보다 가벼워 누출돼도 쉽게 날아가며 발화온도가 높아 폭발의 위험이 적어 안전하고 연탄, 석유 등 타 연료에 비해 열효율이 높고 냉난방은 물론 자동차, 유리, 전자, 섬유 및 금속 처리 산업 등에 다양하게 이용됩니다. 특히 대형건물의 냉난방용으로 사용할 경우 상당한 에너지 절약을 기대할 수 있다. 배관으로 공급되므로 별도 수송 수단이나 저장공간이 필요 없고 모든 가스 기구에 다용도로 사용되어 편리하며 해외 원산지에서 LNG 상태로 한국가스공사에 의해 도입된다. 한국가스공사는 이 LNG를 다시 기화하여 발전소 등지에 직공급 하거나 일반도시가스회사에 공급할 수 있다.

물리화학적 특성에 따른 가스 분류

가스의 분류		가스의 종류
상태에 의한 분류	압축가스	산소, 수소, 메탄, 질소, 알곤 등
	액화가스	프로판, 부탄, 암모니아, 이산화탄소, 액화 산소, 액화 질소 등
	용해 가스	아세틸
연소성에 의한 분류	가연성가스	수소, 암모니아, 프로판, 부탄, 아세틸렌 등
	조연성가스	산소, 공기, 염소 등
	불연성 가스	질소, 이산화탄소, 알곤, 헬륨 등
독성에 의한 분류	독성가스	염소, 일산화탄소, 아황산가스, 암모니아, 산화에틸렌 등
	비독성 가스	질소, 산소, 부탄, 메탄 등

문제점

대기 오염

화석연료를 연소시키면 일산화탄소와 질소 산화물, 황산화물, 탄화수소 등의 해로운 오염 물질이 발생하여 공기를 오염시키고 건강에 해를 끼친다. 미세 먼지를 포함한 공기 중의 먼지도 대기 오염을 일으키며, 질소 산화물과 탄화수소는 공기 중에서 햇빛에 의해 결합하여 스모그 현상을 일으킨다. 자동차가 주요 배출원인 일산화탄소는 화석 연료가 완전히 연소하지 않을 때 발생하는 기체로 두통을 일으키고 심장병이 있는 사람들에게는 추가적인 스트레스를 유발한다. 대기오염 측정 기기 질소 산화물은 화석 연료의 연소 과정에서 발생한다. 일산화질소는 대도시의 마천루 위에 걸친 스모그 현상을 보이는 서울의 도심 으스름한 구름으로 드러나는데, 이는 폐를 자극하고 기관지염이나 폐렴을 일으키며 호흡기 계통 질환에 대한 면역을 떨어뜨린다. 질소 산화물은 스모그의 발생에도 관여하는데, 자동차를 운행할 때와 석탄이나 석유를 연소시킬 때 많이 발생한다. 많은 도시에서 경험하는 안개처럼 희뿌연 오염 물질은 오존이나 스모그이다. 오존은 자연적으로 또는 인위적으로 발생한 질소 산화물과 같은 대기 오염 물질이 태양 빛이나 열에 반응하여 만들어진다. 따라서 햇빛이 강하고 맑은 여름철 오후 2~5시경에 많이 발생하며, 특히 바람이 불지 않을 때 더욱더 높게 나타난다. 사람들이 오존에 노출되면 호흡이 가빠지고 장기간 노출될 경우 폐에 치명적인 손상을 준다. 농작물도 오존에 노출되면 수확량이 감소하게 된다. 또한 화석연료는 탈 때 먼지, 연기, 그을음 등과 같은 미세 먼지가 발생하는데, 이것들은 호흡기에 손상을 준다.

수질/토양 오염

석유의 채굴과 정제, 수송 및 소비는 수질 오염을 유발한다. 예를 들면, 석유를 채굴하거나 운반하는 과정에서 석유가 유출되면 수로나 인근 해안이 오염되어 주변 지역에 살고 있던 동물과 식물이 생명을 잃게 되고, 일정 기간 그 지역에는 어떤 동식물도 살 수 없게 된다. 석탄 채광 작업도 수질 오염을 일으키는데, 석탄은 황 화합물인 황철광을 포함하고 있다. 물이 탄광을 씻어 내리게 되면 황철광이 묽은 산으로 변화되어 주변의 하천을 오염시킨다. 석탄 채광, 그중에서도 특히 노천 탄광에서의 채광은 인근 지역을 심각하게 오염시킨다. 채광이 끝나고 나면 별다른 주의를 기울이지 않는 한 그 지역은 파헤쳐진 채로 버려지게 되는데, 이때 채광 과정에서 지표면 밖으로 나오게 된 땅속 깊이 묻혀 있던 석탄 이외의 물질은 채광이 끝난 다음에는 쓰레기나 오염 물질이 되고 마는 것이다. 석탄은 연소한 후에도 재가 남게 되어 여전히 폐기물 처리 문제가 발생하게 된다.

열오염

화석연료를 연소시키면 열이 발생하는데, 이 열을 이용해 전기를 생산하게 된다. 그러나 발생한 열의 일부만 전기를 생산하는 데 사용될 뿐 나머지 열은 대기 중으로 방출되거나 냉각수로 사용된 물로 빠져나간다. 냉각수로 사용되어 데워진 물이 강이나 호수로 흘러들게 되면 인근의 수중 생태계가 심각한 타격을 받아서 교란된다. 원자력 발전에서는 한번 사용하고 난 핵연료에서 우라늄과 플루토늄을 꺼내어 재생하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 사용한 핵연료를 재사용하기 위한 기술은 핵확산과 관련하여 매우 민감한 기술이기 때문에 국가 간의 기술 이전이 금지되고 있다. 상용 재처리 시설을 보유하고 있는 나라는 영국과 프랑스뿐이며 일본, 독일, 스위스, 스웨덴, 스페인, 이탈리아 등은 이들 나라에 재처리를 위탁하여 재활용하고 있다. 미국과 캐나다 등에서는 사용한 핵연료를 폐기물로 간주하여 이를 처분할 계획을 하고 있다. 우리나라는 발생한 사용 후 핵연료를 각 발전소별로 자체 관리하고 있으며, 사용 후 핵연료를 중간 저장하기 위한 부지를 물색하고 있다.

최근 현황

초미세먼지 성분 40% 화석연료 오염물질

2021년 5월 11일, 청주지역에 불어닥친 초미세먼지의 성분 중 40% 이상이 화석연료 오염물질인 것으로 나타났다. 충북보건환경연구원은 2019년 12월부터 2020년 11월까지 1년간 청주 오송지역의 PM-2.5 구성 성분 분석을 발표했다. 비중이 큰 두 가지 성분은 유기 탄소와 질산염 이온이다. 유기 탄소는 화석연료가 연소할 때 배출되거나 대기 중 광화학 반응 때문에 이차적으로 생성되는 물질이며, 질산염 이온은 화석연료를 사용하는 난방시설, 열공정산업, 자동차 등에서 배출된 질소산화물이 대기 중 화학반응을 통해 생성된다. 초미세먼지 발생 원인으로는 55.6%인 대기 중 화학반응에 따른 2차 생성, 17.5%인 생물성 연소, 11.6%인 이동오염원, 7.6%인 토양, 4%인 폐기물 소각, 1.3%인 산업 관련 순으로 나타났다. 충북보건환경연구원 관계자는 "초미세먼지 저감을 위해서는 질소산화물, 황산화물, 암모니아 저감 대책과 노후 경유차 폐차 지원사업을 강화하고 노천 소각이나 영농폐기물 공동 수거 및 처리 시스템이 마련돼야 한다"라고 말했다.

스웨덴 화석연료제로 철 개발

스웨덴 제철 기업들의 행보를 보면 도저히 불가능해 보이는 분야에도 기술 개발과 의지로 획기적인 이산화탄소 감축을 가져올 수도 있다는 것을 보여준다. 제철 산업은 온실가스 배출의 온상으로 우리나라 포스코(POSCO)의 온실가스 배출량은 연 7,300만t으로 국내 기업 중 1위이며, 한국 전체 온실가스 배출량의 약 10% 규모다. 스웨덴 제철 산업도 마찬가지였지만, 스웨덴 최고 제철 기업 SSAB는 광산업체인 LKAB와 국영기업인 전력회사 Vattenfall 3자 공동으로 HYBRIT라는 기업을 결성하여, 세계 최초로 철을 생산하는 모든 과정에서 화석연료를 사용하지 않는 화석연료제로 철을 생산 중이다. LKAB는 디젤이 아닌 신재생 연료를 사용한 장비로 채광하고, SSAB는 코크스 대신 수소가스로 제련하고, 수소가스는 Vattenfall이 수력발전에서 생산한 전기로 생산, 저장, 공급한다는 것이다. 자연 상태에서 존재하지 않고 물과 메탄가스와 같이 다른 원소와 결합한 형태로 존재하는 수소를 어떤 원료에서 어떤 방식으로 생산할 것인지는 구체적으로 보도되고 있지 않지만, 스웨덴 북부에 이미 공장들이 세워지고 있다. 2026년에 세계 시장에 이 새로운 철을 선보이고 2035년에는 새로운 화석연료제로 철 대량생산으로 스웨덴 전체 이산화탄소 배출의 약 10%를 감축할 수 있다고 한다. SSAB 사장은 "환경에 치명적인 철 생산은 미래에도 필요한 산업이므로 지금과 같은 환경위기 시대에 오히려 장기적으로 생각해야 한다"며 이 새로운 철이 막대한 투자를 해야 하는 위험부담이 크지만, 미래를 선도하는 성장산업이 될 것이라고 확신했다. 볼보(Volvo) 자동차는 이미 위 기업들이 생산한 새로운 철로 자동차, 트럭, 중장비 등을 생산하겠다고 선언했고, 철을 생산하는 모든 공정에서 이산화탄소 배출을 최소화하는 선순환이 이뤄질 것이라고 했다.

참고자료

• 〈화석연료〉, 《네이버 지식백과》
• 에너지관리공단 에너지교실 공식 홈페이지 - http://www.kemco.or.kr/class/index/index.asp
• 당신과 함께할께요, 〈화석연료 생성과정과 종류 알아봅시다〉, 《네이버 블로그》, 2020-11-16
• 〈화석 연료〉, 《위키백과》
• 태백석탄박물관 공식 홈페이지 - https://www.taebaek.go.kr/coalmuseum/index.do
• 한국석유공사 공식 홈페이지 - https://www.knoc.co.kr/
• 〈천연가스〉, 《네이버 지식백과》
• 한국가스연맹 공식 홈페이지 - http://www.kgu.or.kr/
• 심규석 기자, 〈청주 초미세먼지 성분 보니…40%는 화석연료 오염물질〉, 《연합뉴스》, 2021-05-11
• 황선준 기자, 〈화석연료 없이 철 만든다? 스웨덴의 '화석연료제로철'〉, 《오마이뉴스》, 2021-05-07

같이 보기

• 석유
• 석탄
• 에너지
• 휘발유

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