틴매일경제

전 세계는 뜨거워지는 지구를 식히기 위해 앞다퉈 '탄소 제로(0)' 선언을 하고 있다. 온실가스 주범인 이산화탄소 발생을 억제하는 것은 전 지구적 과제가 됐다. 18세기 산업혁명 이후 화석연료 사용량 증가로 대기 중 이산화탄소 농도가 급증했고, 이로 인해 지구온난화가 가속화하고 있기 때문이다. 이처럼 이산화탄소는 지구 기후변화를 가져오는 애물단지이지만 이산화탄소 없이 산업계가 돌아가지 않는다는 사실을 아는 사람은 그다지 많지 않다. 온실가스의 주범으로 '찬밥 취급'을 받지만 산업계에서는 '귀한 손님'인, 두 얼굴의 이산화탄소에 대해 알아보자.

Q.이산화탄소는 어떤 기체인가요?

A. 이산화탄소는 공기보다 무거운, 즉 밀도가 높은 무색 기체다. 지구 대기에는 미량으로 존재하는데 현재 농도는 400PPM(parts per million·어떤 양이 전체의 100만분의 몇을 차지하는가를 나타낼 때 사용) 정도다. 산업혁명 이전인 280PPM보다는 두 배 가까이 증가한 수치지만 여전히 자연 상태에서는 미량만 존재한다. 흔히 알고 있듯 사람을 비롯한 동물들은 에너지를 얻기 위한 대사 과정에서 만들어진 이산화탄소를 호흡을 통해 배출한다. 화산 폭발 등으로 인해 생성되기도 하고, 화석연료가 연소하는 과정에서도 발생한다.

Q.산업용 이산화탄소는 우리가 아는 이산화탄소와 다른가요?

A. 산업용으로도 우리가 알고 있는 같은 기체를 사용한다. 하지만 산업용으로 사용하기 위해 '순수한' 이산화탄소를 포집하는 것은 쉬운 일이 아니다. 이산화탄소는 사람이 호흡할 때도 발생하고 공기 중에도 존재하지만 매우 미량이다. 순수한 이산화탄소를 공기 중에서는 걸러내기가 어렵기 때문에 공급이 막히면 바로 수급에 문제가 생긴다. 산업용으로 사용하는 순수 이산화탄소는 자연 상태보다는 대부분 정유·석유화학 제품 생산 공정에서 부산물로 얻어진다. 정유 등을 비롯한 화석연료의 주성분은 탄소와 수소가 결합된 '탄화수소'다. 예를 들어 석유의 경우 84~97%의 탄소와 11~14%의 수소로 이뤄져 있다. 에너지 등을 얻는 과정에서 이들이 공기 중 산소와 반응하게 되면 탄소 원자 하나와 산소 원자 두 개가 결합한 이산화탄소가 대량 발생한다. 이를 포집해 정제 과정 등을 거치면 이산화탄소를 얻을 수 있다.

Q.이산화탄소가 어떤 분야에 활용되나요?

A. 이산화탄소는 전자·화학·의료·농축산 등 다양한 분야에 활용된다. 특히 산업에서 이산화탄소가 자주 쓰이는 분야는 용접이다. 쇠 등 금속을 높은 온도로 녹여 붙이는 용접 과정에서 이산화탄소는 녹은 금속이 공기와 닿지 않게 하는 '보호가스' 역할을 한다. 용접해야 하는 부위에 이산화탄소를 분사해가며 작업하면 용접 부분이 공기에 닿아 생기는 화학 변화를 막을 수 있다. 금속이 공기 중 산소와 반응하면 바로 녹이 생기기 때문에 보호가스 없이 용접을 하면 새빨갛게 녹이 발생하게 된다. 비닐하우스에서 농작물을 키울 때도 이산화탄소를 공급하는 '탄산가스 발생기'가 사용된다. 식물 내부 엽록체는 빛과 이산화탄소, 물을 이용해 포도당을 생성하고 산소와 수증기를 내뱉는 광합성 작용을 한다. 즉 식물이 광합성을 하기 위해서는 이산화탄소가 반드시 필요하다. 하지만 하우스 환경에서는 이산화탄소가 부족할 수 있기 때문에 인위적으로 이를 공급해주는 탄산가스 발생기가 필요하다. 이 밖에 마취제, 살충제로도 사용되고 용수 폐수 처리나 화력발전소 탈취, 원자력발전소 냉각 등에도 이산화탄소가 광범위하게 사용되고 있다.

Q.일상생활에서도 이산화탄소가 많이 쓰이나요?

A. 일상생활에서 자주 접하는 이산화탄소는 음료에 탄산을 녹인 '탄산음료'다. 고체 상태 이산화탄소인 드라이아이스도 우리가 쉽게 찾아볼 수 있다. 드라이아이스 온도는 얼음보다 훨씬 낮은 -78.5도까지 내려가는 데다 승화 시 나오는 이산화탄소가 세균과 곰팡이 등 미생물 번식을 억제하는 효과가 있는 것으로 확인되면서 냉동식품 보관에 폭넓게 활용되고 있다.

Q.산업계에서는 이산화탄소 부족이 문제가 되고 있다던데…

A. 코로나19 확산에 따른 글로벌 경기 침체 등으로 공장 가동률이 급감하면서 부산물인 이산화탄소 수급에 차질이 발생했기 때문이다. 한국고압가스공업협동조합연합회에 따르면 국내 액화탄산 생산 능력은 연간 약 100만3000t으로 추정된다. 그러나 원료 탄산 공급 부족 등으로 가동률은 50%에도 미치지 못하고 있는 실정이어서 연간 70만t에 달하는 수요 물량을 맞추지 못하고 있다.

Q.코로나 백신 수급도 차질을 빚을 수 있다고 하던데…

A. 드라이아이스는 백신 개발이 필요한 실험실에서도 필수품이기 때문이다. 현재 코로나 백신뿐 아니라 대부분 백신은 액상으로 유통되고 있고 액상으로 유통하려면 반드시 냉장 상태를 유지해야 한다. 일부에서는 냉장 유통이 어려운 저개발국가를 대상으로 '상온 백신'을 연구하고 있기는 하지만 극히 일부다. 현재 화이자 등 글로벌 제약사들이 개발 중인 코로나 백신을 미국 전역 그리고 전 세계로 이송할 때 -80도 이하 상태를 유지해야 하는 것으로 알려졌다.

[이새봄 기자]
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