탄소 포집보다 재생 가능 에너지 전환이 더 경제적이라는 연구 결과 발표

• 2050년까지 전 세계 대부분의 국가가 풍력, 태양광, 지열, 수력 발전만을 사용하면 에너지 비용 절감, 대기 질 개선, 기후 변화 완화 효과를 얻을 수 있음
• 탄소 포집 기술보다 이러한 재생 가능 에너지 전환이 훨씬 저렴하고 효과적임
• 탄소 포집 기술에 1달러를 투자하는 것보다 재생 가능 에너지에 투자하는 것이 CO2 배출 감소, 에너지 비용 절감, 대기 오염 감소 등에 더 유리함

두 가지 극단적인 시나리오 비교

• 연구진은 149개국을 대상으로 두 가지 극단적인 에너지 시나리오를 비교함

  1. 완전한 재생 가능 에너지 전환: 풍력, 태양광, 지열, 수력 발전을 통한 전력 공급, 에너지 효율 개선, 대중교통 확대, 원거리 수소연료전지 도입
  2. 현재 에너지 체제 유지 + 탄소 포집: 기존 화석 연료와 일부 재생 가능 에너지 혼합, 탄소 포집 기술 도입

• 연구진은 이 두 극단적인 시나리오를 비교하여 탄소 포집과 직접 공기 포집(Direct Air Capture, DAC)에 투자하는 것이 재생 가능 에너지 전환보다 얼마나 비효율적인지 분석함

연소 제거의 이점

• 화석 연료와 바이오매스 연소를 완전히 제거하면 2050년까지 최종 에너지 소비량을 54% 이상 줄일 수 있음
• 연간 에너지 비용이 60% 가까이 감소할 것으로 예상됨
• 대기 오염으로 인한 수억 건의 질병과 매년 500만 명의 조기 사망을 방지할 수 있음
• 전기차 및 전기 히트펌프 등 전기 기반 시스템이 기존 화석 연료 기반 시스템보다 효율적이므로 에너지 소비 자체가 감소함
• 탄소 포집 기술은 CO2를 제거할 수 있지만, 연소 과정 자체의 비효율성을 해결하지 못함
• 연구진은 탄소 포집과 직접 공기 포집을 지원하는 정책은 "잘못된 해결책"이며, 이를 포기해야 한다고 주장함

연구진 결론

• 대기 중 CO2를 제거하는 것보다 화석 연료를 직접 대체하는 것이 훨씬 경제적이고 효과적임
• CO2 및 대기 오염 물질을 완전히 제거하는 유일한 방법은 연소 자체를 없애는 것임

[GN⁺]

Hacker News 의견들

• 이걸 모르는 사람은 거짓말을 하거나, 석유 업계에서 돈을 받거나, 업계에 속은 것뿐임
  냅킨 계산만 해도 탄소를 이산화탄소로 바꿔 에너지를 얻는다면, 되돌릴 때는 손실까지 감안해 같은 수준 이상의 에너지가 필요함
  CO2를 지하 압축가스로 영구 저장하는 방식은 1000년 동안 누출 없는 압력 용기를 유지해야 하는 물류 악몽이고, 콘크리트에 CO2 기포를 넣는 방식은 콘크리트 제조 배출량을 겨우 상쇄하는 수준임
  식물을 길러 숯으로 만들고 토양에 뿌리는 방식은 그나마 유망하지만, 전 세계 배출량을 상쇄하려면 호주만 한 농지가 필요하다는 계산이 나옴
  결국 이런 방법들도 녹색 전력망을 만드는 것보다 나쁨

  • 기후변화 때문에 경제성장을 잃게 될 것이고, “2도 임계값 아래에 머물면 지역 평균 소득 손실을 60%가 아니라 20%로 제한할 수 있다”는 분석도 있음 https://phys.org/news/2024-04-climate-impacts-global-gdp.htm...
    미국 GDP가 20조 달러라면 저온난화와 고온난화 사이의 손실 차이 40%는 연 8조 달러까지 기후 대응에 써도 경제적으로 타당하다는 뜻임
    Inflation Reduction Act의 기후·에너지 지출은 10년간 3700억 달러로, 연간 GDP의 약 0.1%에 불과함 https://www.politico.com/news/2022/07/27/manchin-schumer-sen...
    조금만 더 투자해도 주거와 교통의 전기화, 재생 전력망, 제조업 탈탄소화를 빠르게 추진할 수 있고, 이미 기술은 있음
  • 석유 업계가 얼마나 만화 속 악당 같든 대체로 유죄일 가능성이 크지만, 탄화수소 에너지의 대부분은 탄소가 아니라 수소 산화에서 나옴
    석탄은 이 점에서 구제 불능이라 먼저 없애야 하고, 메탄은 누출되는 온실가스라 다음 대상임
    이론상 탄화수소를 태운 뒤 CO2를 석탄으로 바꿔 남겨도 순에너지 이득은 가능하지만, 애초에 태우지 않는 것보다 훨씬 비현실적임
  • CO2를 되돌리는 데 반드시 같은 에너지가 필요한 건 아님
    대기 중 CO2는 계의 최저 에너지 상태가 아니며, CO2 추가가 멈추면 결국 규산염 암석의 화학적 풍화로 탄산염이 되면서 소비됨
    유망한 탄소 포집 제안들은 대체로 이 풍화를 가속하는 방식이고, 병목은 표면적임
    아직 비용 효율적이지 않고 앞으로도 아닐 수 있지만, 물리 법칙에 맞서는 기술은 아님
  • 진지한 탄소 포집 제안은 태양광 같은 것으로 대체하기 어려운 영역을 대상으로 함
    예를 들면 비료 생산, 시멘트 생산, 항공 운송 같은 분야임
  • 직관적으로 이미 뻔했지만, 제대로 된 연구가 이를 입증하는 데도 큰 가치가 있음
    지금까지 “탄소 포집은 더 비싸다”는 논리를 펴려면 그쪽이 증명 부담을 져야 했지만, 이제는 기존 연구를 인용하고 다음 논점으로 넘어갈 수 있음

• 기후 연구 그룹을 관리하는 입장에서 보면, Jacobson은 100% 재생에너지에 대한 비판에 다소 예민한 편이지만 이 논문은 잘못된 양자택일을 제시하는 것 같음
  결론과 무관하게, 오늘 전 세계 에너지 인프라가 완전히 탈탄소화되더라도 우리는 여전히 높은 온난화 경로에 있음
  기후변화의 큰 부분은 토지 이용 변화와 다른 요인에서도 오기 때문임
  IPCC와 관련 커뮤니티 대부분은 재앙적 온난화를 피하려면 어떤 미래 경로에서도 대규모 탄소 포집이 필요하다고 봄
  석유·가스 회사가 탄소 포집을 밀어붙이는 건 이미지가 좋고 수명을 연장할 수 있기 때문이지만, 그렇다고 탄소 포집을 도구 상자에서 빼는 게 이상적 결론은 아님

  • 시멘트 생산 탈탄소화 일을 하는데, 시멘트 업체들은 탄소 포집을 사실상 “면책 카드”로 강하게 걸고 있음
    틀렸을 가능성이 크다고 보지만, 그렇다고 콘크리트 생산을 멈출 수도 없음
    기후변화에 맞서기 위한 태양광 발전소, 풍력 발전소, 댐, 각종 인프라는 콘크리트로 만들어질 것이고, 현재 실행 가능한 무탄소 대안은 없음
    전력망은 쉬운 부분이고 시장 힘으로도 진행될 가능성이 크지만, 감축이 어려운 부문은 정말 어렵다
  • 우리는 높은 온난화 경로에 있을 뿐 아니라 에너지가 줄어드는 경로에도 있음
    재생에너지를 말할 때 대체로 화석연료가 지탱하는 세계에서의 발전 추세를 외삽하지만, 재생에너지가 화석연료를 완전히 대체할 만큼 확장될지는 전혀 분명하지 않음
    탄소 포집으로 지금처럼 살 방법을 찾기보다, 에너지가 줄어든 세계에서 필연적인 지구온난화에 사회를 대비해야 함
    AI는 그 반대 방향이라 우리가 명백히 다른 쪽으로 가속하고 있음
    탄소 포집은 흥미로운 연구지만, 포집에 에너지가 필요하므로 지금보다 에너지가 많고 깨끗한 세계를 가정하는 느낌임
  • 탄소 포집은 유용한 도구일 수 있지만, 그 방법을 개발하는 비용을 감당할 경제성이 있어야 함
    단기와 장기 모두에서 탄소 배출을 줄이는 가장 효과적인 길은 소비 방향을 제대로 돌리는 것으로 보임
    다른 걸 하기 전에 먼저 출혈부터 멈춰야 함

• 탄소 포집은 석유 업계에 돈을 주는 데 우리 돈을 쓰는 구조임
  실제로는 증진 석유 회수용이고, 환경 마케팅을 붙인 노골적인 절도에 가까움
  현재 전 세계에서 가동된 직접 공기 포집 설비는 27개뿐이고, 연간 약 0.01Mt CO2를 포집하는데 이는 전기차 2000대 수준임
  우리는 화석연료에 여러 방식으로 비용을 냄: 연간 수조 달러 보조금, 에탄올·바이오디젤 보조금, 주유·전기요금, 석유 회사의 추가 채굴을 돕는 탄소 포집 비용, 기후변화 피해 비용, 오염으로 인한 건강 비용, 납·수은 같은 오염물 비용, 그리고 전 세계 모두가 극소수 초부자에게 내는 사실상의 화석연료세임
  에탄올용 옥수수 재배지 4000만 에이커를 태양광에 쓰면 이론상 연 52,272TWh를 생산해 미국 전력 소비량의 13배 이상이 되고, 전기화로 에너지 낭비가 줄면 같은 땅에서 미국 전력 수요의 39배까지 가능하다는 계산도 나옴

  • 참고 자료를 붙이면, Shell이 기후변화에서 이익을 기대한다는 내용은 https://nymag.com/intelligencer/2020/03/shell-climate-change...에 있음
    전 세계 상업 운전 CCS 프로젝트 27개 중 21개는 CO2를 유전 저장소에 주입해 석유를 밀어냄 https://www.landclimate.org/what-is-happening-with-carbon-ca...
    2022년 전 세계 화석연료 보조금은 7조 달러로 사상 최고였음 https://e360.yale.edu/digest/fossil-fuel-subsidies-2022
    에너지의 67~75%는 버려지고, LLNL의 rejected energy 도표도 이를 보여줌 https://flowcharts.llnl.gov/sites/flowcharts/files/2023-10/U...
    Exxon은 탄소가 새로운 석유가 될 것에 베팅하고 있음 https://www.semafor.com/article/07/21/2023/exxon-carbon-denb...
    직접 공기 포집 설비 27개가 연 0.01Mt CO2만 포집한다는 IEA 자료도 있음 https://www.iea.org/energy-system/carbon-capture-utilisation...
    석탄·석유·천연가스 1톤은 각각 2.6·2.75·3.2톤 CO2를 배출하므로, 필요한 직접 공기 포집 설비는 수천만 개 규모가 됨
    전기화 이후 세계가 더 적은 에너지를 필요로 한다는 내용은 https://www.sustainabilitybynumbers.com/p/electrification-en...에 정리돼 있음
  • 가장 큰 비용 중 하나를 빼먹었음
    석유 흐름 보호 비용도 있음
    국방 예산은 전 세계 석유 자산을 보호하는 데 쓰이고, 석유 흐름이 막히면 경제가 즉시 무너질 수 있으니 이 비용은 석유 회사가 부담해야 함
  • 에너지의 65% 이상이 낭비된다면, 무엇에 낭비되는지 궁금함
    태양광·풍력으로 바꾸면 왜 갑자기 낭비가 멈추는지도 의문임
    태양광과 풍력은 생산 변동성이 크기 때문에, 저생산 시점의 수요를 맞추려면 설비를 과잉 구축해야 해서 오히려 버려지는 에너지가 크게 늘어날 것 같음
  • 작년까지 이걸 몰랐는데, CO2 파이프라인을 농지에 놓는 문제로 수용권 대 님비 갈등이 있다는 걸 듣고 알게 됨
    기계식 탄소 포집은 비현실적이라고만 생각했는데, 실제로는 정부 보조금이 에탄올·석유 회사에 들어가 더 많은 석유를 뽑게 하는 구조였음
    환경 노력에 쓰인 정부 돈의 상당수가 산업계에 포획되어 환경 피해를 가속하는 데 쓰여도 놀랍지 않음
  • 석유 관련 얽힘은 수많은 지정학적 난장판도 만듦
    정치 성향과 무관하게, 석유 자금으로 버티는 사회주의·신정·권위주의 국가나 석유가 일부 동기가 된 전쟁을 누구나 떠올릴 수 있음
    나쁜 국제관계의 비용은 얼마이고, 국방 예산 중 얼마를 석유 회사에 청구해야 할까

• 탄소 포집은 기업이 탄소를 배출할 때도 돈을 받고, 그걸 치울 때도 돈을 받는 수단처럼 늘 보였음

  • 누가 탄소 포집 비용을 낼까
    정화 비용이 포함되지 않은 화석연료 가격 덕을 보는 현재 오염자는 절대 아닐 것임
    결국 다른 누군가가 갚아야 할 빚으로 남는 화석연료 보조금과 비슷함
  • “우리가 판 문제의 해법도 팔 수 있다”는 오래된 수법임
  • 소비자가 탄소를 발생시키는 서비스를 이용하고 그 비용을 낸다면, 그렇게 되는 게 맞음
    항공사에 돈을 내고 이동하면서 탄소를 배출했다면, 그 탄소를 제거하는 누군가에게도 돈을 내야 함
  • 녹색 투자 펀드에서 돈을 빼내는 방식이기도 함
    절대 끝나지는 않지만, 언제나 2년 뒤면 된다고 말할 수 있음
    정부에서 직접 받거나, 석유 회사에 녹색 투자를 의무화하는 방식으로도 가능함

• 재생에너지는 CO2 배출을 멈추기 위한 것이고, 탄소 포집은 지난 수십 년간 배출한 CO2를 회수하려는 것이니 사과와 오렌지 비교에 가까움
  둘 다 필요하고, 후자는 훨씬 효율적이고 싼 생물학적 포집 형태일 가능성이 큼

  • 과거 수십 년을 되돌리기보다는, 애초에 추가 온난화가 0이 되는 데 필요하다고 이해함
    소는 방귀를 멈추지 않을 것이고, 일부 사료 첨가제가 줄일 수는 있어도 메탄을 보상해야 함
    장거리 항공처럼 기차로 대체하기 어려운 곳도 배터리 기술로 무배출을 만들 수는 없지만, 탄소는 포집할 수 있음
    경제성이 좋지는 않아도 자기 뒤처리를 하는 것이고, 아니면 더 큰 온난화와 훨씬 큰 미래 비용을 받아들이는 수밖에 없음
  • CO2를 덜 배출하는 방법을 공학적으로 만들고 발명하는 것이 근본 원인을 고치는 일임
    화석연료를 태워 만든 에너지로 CO2를 “포집”한다는 건 영구기관을 찾았다는 말과 비슷함
    생물학적 포집에는 동의하고, 가장 싸게 영향 줄 수 있는 방법은 외해에 철을 뿌려 식물성 플랑크톤 번성을 일으키는 것이지만, 그걸로 돈 벌 방법은 없음
  • 탄소 포집은 공기 중 탄소를 뽑는 게 아니라, 굴뚝에서 공기 중으로 나가기 직전에 탄소를 뽑는 것임
  • 배출을 멈추는 것만으로 순제로에 가도 이미 상황을 크게 개선하기엔 부족하고, 현재 기술로는 아예 불가능함
    전기 트랙터, 전기 콤바인, 전기 항공기, 무배출 콘크리트, 전기 컨테이너선, 석유 없는 싼 플라스틱, 전기 궤도 발사체 같은 것들은 아직 비용 효율이 나쁘거나 거의 불가능에 가까움
    문명은 이런 것들과 수십 가지 대체 불가능한 기술 없이 돌아가지 않고, Covid가 그 사실을 선명하게 보여줬음
    장기적으로 탄소 포집이 도움이 될 수는 있겠지만, 대기와 바다에서 메가톤 규모 CO2를 제거할 시간을 벌려면 결국 지구공학이 큰 비중을 차지할 것 같음

• 점원 포집과 대기 포집은 완전히 다른 공정임
  굴뚝 같은 배출원에서 하는 포집은 경제성이 좋지만, 대기 포집은 400ppm 수준의 저농도 물질을 분리해야 해서 열역학적으로 큰 에너지 투입이 필연적이라 경제성이 나쁨
  이 기사는 둘을 같은 범주에 넣어서 정보가 부족한 분열적 논쟁을 만들기 딱 좋게 해놨음
  왜 그렇게 했는지는, 재생에너지 프로그램 투자에서 큰 이익을 얻을 사람들이 있다는 식으로 볼 수 있음

  • 재생에너지 프로그램 투자에서 실제로 이익을 얻는 건 모두임

• 유럽의 목재 펠릿 난방은 환경 재앙임
  북미에서 나무를 베어 펠릿으로 갈고, 컨테이너에 포장해 유럽으로 실어 보낸 뒤, 탄소 포집도 없고 미세먼지와 이산화황 배출이 많은 저효율 난로에서 태움
  가공과 운송에 들어가는 막대한 에너지 때문에, 가공하지 않은 나무를 태워 난방하는 것보다 더 나쁠 수도 있음
  개별 가정 수준의 굴뚝도 포집하지 못한다면 대기 포집은 잊는 편이 낫다

• 뻔한 사실이 확인돼 반갑다고 쓰러 왔지만, 실제 연구를 훑어보니 논리가 조금 의심스러움
  재생에너지, 자연 탄소 포집, 합성 탄소 포집이라는 세 접근을 공학적·경제적 장점으로 비교한 게 아니라, 세 방식 중 하나를 주로 추진한 관할권의 과거 데이터를 모아 결과를 비교했음
  이런 분석은 잡음이 클 수밖에 없고, 오래된 기술을 기준으로 합성 접근을 평가해 편향될 위험도 큼
  재생에너지가 유일한 길이라고 강하게 믿지만, 이 연구는 개인적으로 설득력이 크지 않음
  또 사람들이 자주 옹호하는 큰 선택지인 탈성장이나 사용량 감축도 함께 봤으면 좋았을 것임
  현재 미국 정권의 “연방 보조금을 받는 대학은 DEI를 홍보할 수 없다”는 정책이 기후변화에도 적용되려는 건지 궁금함
  읽어본 행정명령들에서 명시적 내용은 못 봤지만, Stanford도 영향을 받을 수 있어 관심이 갔음

• 기사 기반 연구는 꽤 추정적으로 보임
  완전 재생에너지 시나리오는 수소경제의 존재를 가정하는데, 수소의 잠재력에는 긍정적이지만 아직 풀리지 않은 문제가 많고 에너지 전환에서 수소 부분은 조금 느려진 듯함
  이런 시스템의 총비용은 아직 잘 알려져 있지 않아 재생에너지 시나리오의 비용 계산도 불확실함
  탄소 포집 계산은 재생에너지가 전혀 없고 100% 포집으로 간다는 가정에 기반하는데, 별로 흥미로운 시나리오는 아님
  중요한 것은 미래의 여러 시점에서 각 기술의 한계 비용이 어떻게 달라지는지임
  장기 전망이나 기술 비용에는 건전한 회의가 필요하지만, 정책을 만들려면 어쨌든 추정을 해야 하긴 함

• 이 연구는 극단을 비교하지만 현실적이지 않음
  완전히 재생에너지로 전환하는 것은 예를 들어 나무를 심는 것보다 더 비쌀 수 있음
  가장 비용 효율적인 방법을 원한다면 둘을 섞어야 하고, 비중은 탄소 포집보다 화석연료를 덜 태우는 쪽이 클 수 있지만 어느 극단도 말이 안 됨
  완전한 재생에너지 전환만으로 충분하지 않을 수도 있고, 결국 탄소 포집과 일부 지구공학이 필요할 수 있음

  • 기후변화로 자주 불타는 바로 그 나무들 말인가
    특히 유칼립투스라면 더 그렇고, 차라리 조류를 길러 중력 우물 아래의 죽고 어두운 심해 고염도 웅덩이에 가라앉히는 편이 어떨까
  • 돈이 실제로 서로 대체되는 것도 아님
    재생에너지원에만 쓰겠다고 할 때보다, 둘 모두에는 더 많이 쓸 수 있음