유엔의 기후변화협약과 기후변화에 관한 정부 간 협의로 산업혁명 시기 대비 지구온도 1.5도 내로 상승을 억제하고, 2030년까지 2010년 대비 이산화탄소 배출량을 최소 45%까지 감소, 2050년까지 이산화탄소 순배출량 제로(Net-zero)를 권고하고 있다. 우리나라에서도 재생에너지 3020 정책과 제3차 에너지기본계획에 따라 2030년에는 신재생에너지 발전량을 20%, 2040년에는 35%까지 늘린다는 계획을 더욱 강화하고 있다. 또한 2050 탄소중립시나리오와 장기저탄소발전전략(LEDS)을 통해 에너지전환, 산업, 수송, 건물, 수소 부문 등 10개 분야에 대한 이산화탄소 감축 목표를 제시하고 있다. 이산화탄소 감축목표를 달성하기 위한 열쇠는 바로 ‘기계기술의 혁신’이다.

기계산업은 모든 산업의 근간이다. 에너지 생산뿐만 아니라 반도체, 자동차, 조선, 철강 등 우리나라 주력산업에 필수 설비를 공급하고, 완제품, 부품, 소재의 품질, 성능 및 탄소배출량을 결정하는 출발점으로 2050 글로벌 탄소배출 저감에 크게 기여할 수 있다. 한국기계연구원은 최근 탄소중립기계연구소를 설립해 국가적 화두인 온실가스 감축 대응을 위해 저·무탄소 청정에너지 기반기술, 에너지전환 및 전기화 원천기술, 에너지 효율증대 기계기술 등 3대 중점 전략 방향을 설정했다. 수소경제 선도기술, 미래모빌리티 동력기술, 에너지전환기술, 친환경 전기화 요소부품기술, 에너지자립기술 및 저탄소산업기술 등 6대 기술 분야를 중심으로 기술혁신 및 상용화를 선도하고자 한다.

특히 온실가스 배출 저감을 위해 단위, 개별 기술 개발의 한계 극복을 위한 저탄소 에너지생산, 저장, 공급, 활용 등의 전 주기 융합 연구와 공정 원천, 기자재·설비, 운영 소프트웨어, 시스템 통합 등 기반 구축을 통한 종합 솔루션 제공으로 기술개발에서 상용화까지 이르는 산·학·연 연구환경 구축을 통해 국내 기업경쟁력을 강화하고자 노력하고 있다.

저탄소사회 실현을 위한 한국기계연구원의 구체적인 기술로는 무탄소 연료인 수소·암모니아 생산, 저장 및 이송기술 개발이 있다. 특히 대량 수소 이송 및 공급 시스템 확보를 위해 대용량 액체수소 생산 및 공급망 구축과 수소·암모니아 가스터빈 기술개발 등이 있다. 또한 열에너지 네트워크 구성을 위한 산업용 히트펌프, 열배터리와 액체공기 에너지저장기술 개발을 진행하고 있다. 대기 환경 개선을 위한 산업체, 자동차, 선박 등에서의 배출 미세먼지 감축기술과 주택, 지하역사 등의 실내공간 공기청정기술도 있다. 플라스마와 정전기 필터를 이용해 반도체·디스플레이 공정, 건설기계, 군용 특수차량 및 연안 선박 등에서의 오염물질 제거기술 개발을 통해 우수한 성과를 도출했다. 분산 발전 및 스마트 그린빌딩을 위한 옥상온실형 스마트팜 융·복합 시스템 기술 개발 성과도 기대된다.

향후 한국기계연구원 탄소중립기계연구소는 2050 저탄소사회를 실현하기 위해 무탄소에너지기계의 혁신기술 개발에 힘을 싣는다. 미래 먹거리로서의 신산업 창출과 함께 국민 생활양식 변화를 반영할 방침이다. 에너지안보 및 국제사회에서의 책임을 고려한 전 주기적인 대응 전략 마련에 주력하고자 한다.

박성제 한국기계연구원 탄소중립기계연구소장