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  • 기사등록 2020-01-21 16:14:35
  • 수정 2020-01-21 16:20:30
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전례가 없는 홍수, 폭염, 한파, 태풍 등이 발생하면 미디어에서는 그 원인을 온실가스 증대로 인한 기후변화를 지목한다. 대중들은 이를 당연하게 받아들이고 대표적인 온실가스인 이산화탄소(CO₂)를 줄여야한다고 생각한다. 세계 각국은 정기적으로 기후변화 협약을 통해 CO₂ 저감 계획을 발표하고 산업계에 규제를 강화하고 있으며 민관에서도 캠페인을 통해 경쟁적으로 CO₂ 줄이기 위한 활동을 펼친다.
독일에서 나노기술을 활용해 기능성소재를 생산할 수 있는 장비를 개발해 사업을 하면서 다수의 EU 연구프로젝트에 참여중인 ZOZ 박사는 CO₂를 줄이자는 운동은 과학적인 근거가 아닌 일부 이익단체들의 정치적인 목적에 기인하고 있다는데 우려를 표했다. 한국을 약 15회째 방문한 바 있는 ZOZ 박사는 한국의 재생에너지 확대 정책이 독일 등 선진국을 모델로 하고 있으나 이익단체들이 주장하는 것과 같이 CO₂가 마치 독성물질인양 전제하고 접근한다면 인류 행복과 지속적인 발전에 전혀 도움이 되지 못할 것이라고 강조했다. 그는 인류가 당면한 문제를 해결할 수 있는 것은 공포와 미신이 아닌 좀 더 효율적인 ‘그린 테크놀로지’라고 강조했다. 이에 본지는 ZOZ 박사와의 인터뷰를 통해 환경문제를 다른 시각에서 바라보고 나노융합기술이 어떻게 활용돼야하는지 짚어보는 자리를 마련했다. -편집자 주- 


“인류 직면 문제, 미신·공포 아닌 기술로 극복해야”


■자신의 이름을 딴 Zoz 그룹 대표도 맡으면서 다양한 프로젝트에 참여하고 있다. 소개를 부탁드린다.
독일 일레나우 대학에서 재료과학으로 박사학위를 취득했고 용접 엔지니어 자격을 가지고 있다. 또한 50개 이상의 논문을 저술했으며 많은 대학 및 기관에서 강의하고 있다. 재료 과학 및 프로세스 엔지니어링 분야에서 국가 및 국제 프로젝트에 자문위원으로 참여하고 있다.

한국 분말야금학회 첫 번째 외국인 회원이기도 하며 나노구조(Nanostructures)에 관한 독일-일본 심포지엄의 창립자를 맡아 아시아 지역 산학연 전문가들을 잘 알고 있다.

30년 전에 고기능 나노분말을 상온에서 생산할 수 있는 수평식 고출력 에너지 볼밀을 개발해 장비사업을 시작했으며 이를 수소, 배터리, 시멘트, 고무, 적층제조(3D프린팅) 등 다양한 분야에 적용하면서 Zoz그룹(Zoz GmbH)이 탄생했다. 회사는 지난 2013년 독일 상공회의소(IHK)로 부터 히든 챔피언에 선정됐으며 2016년부터는 독일 연방경제수출 통제청(BAFA)의 관리를 받는 등 강소기업으로 자리매김 중이다.


■CO₂ 저감 활동에 대해 부정적으로 바라보고 있는 이유는 무엇인가
유엔 산하 국제 협의체인 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change:기후변화에관한 정부간 협의체)를 비롯해 독일 녹색당 등 환경 관련 단체들은 CO₂가 기후변화를 일으켜 인류를 멸망케 할 것이라는 공포 시나리오를 퍼뜨리고 있으며 이를 근거로 많은 활동자금을 확보하고 있다는 것이 큰 문제다.

CO₂를 어떻게 과학적으로 저감할 것인지에 대한 대안은 찾아보기 힘들다. IPCC는 CO₂ 문제를 지속적으로 부각해 일반 대중들이 CO₂는 매우 위험하고 나쁜 물질이라고 주입하면서 많은 예산을 확보하고 있다. 지속적으로 인류의 행복을 위해 필요한 것은 그린 테크놀로지이지 환경단체의 프로파간다가 아니다.

CO₂는 과학적으로 접근해보자면 우선 독성이 없으며 우리가 마시는 콜라, 아이스크림을 유통할 때 담는 드라이아이스, 비닐하우스 채소 재배, 선박을 만드는 용접 등에 활용되는 우리 생활을 윤택하게 만드는 매우 중요한 가스다.

대기 중 CO₂ 농도가 얼마나 되는지 아는 사람은 거의 없을 것이다. 2012년 기준으로 약 390ppm(0.039%)에 불과하다. 산업혁명 이전 CO₂ 농도는 280ppm이었다. 또한 CO₂ 밀도가 1.98kg/㎥로 대기의 78% 차지하는 질소(1.25kg/㎥)나 21%를 차지하는 산소(1.43kg/㎥) 보다 높아 대기 위로 올라가 온실효과를 일으키기 어렵다. 그래도 일본과 독일은 CO₂를 각각 4.6%, 3.4% 저감하겠다고 예산을 쓰고 있는데 이를 합치면 대기 중의 CO₂를 0.0001248% 저감하겠다는 건데 얼마나 의미가 있는지 각자 판단하길 바란다.

또한 우리가 가지고 있는 CO₂에 대한 고정관념 중 하나가 대도시나 공장에서 CO₂ 배출이 심각하며 이를 규제해야 한다고 생각한다는 점이다. 그러나 과학시간에 배웠듯이 식물이 광합성을 하기 위해서 CO₂가 반드시 필요하며 자연스럽게 흡수와 배출이 진행된다. 일례로 세계에서 3번째로 큰 산림지역을 보유한 캐나다는 우리 생각과 다르게 CO₂ 배출이 많은 국가이며 2030년까지 30%를 줄인다는 계획도 가지고 있다. 캐나다 기후보호국의 Dominique Blain는 숲은 15년 동안 CO₂를 흡수한 양보다 배출량이 더 많다고 밝히기도 했다.

실제로 2016년 캐나다의 CO₂ 배출량은 총 7억9,200만톤을 기록했는데 이중 약 12%가 산림에서 배출됐다. 6억년전 지구의 CO₂ 농도는 약 7,000ppm이나 된 적이 있었고 이로 인해 지구는 지금 보다 녹지화가 활발해졌으며 공룡과 같은 거대동물이 살 수 있는 환경이 됐다. CO₂는 긴 시각으로 바라볼 문제이며 CO₂ 농도의 상승이 지구 온난화의 결과물인가 원인인가에 대한 논의는 아직도 진행 중이다.


        UN·EU 환경단체 CO₂ 공포 부각 ‘포퓰리즘’, 과학적 접근 안해
           나노융합기술이 대안, 에너지·車·건축 등 활용분야 넓혀야



▲ ZOZ 대표가 독자 개발한 수평식 고에너지 볼밀장비 ‘Simoloyer®’. 이를 통해 생산된 고기능 나노금속분말은 수소, 배터리, 시멘트 등 다양한 분야에 활용되고 있다.


■이러한 인류의 문제를 해결할 방안으로 ‘make more with less’를 제안하고 있다.
전 세계가 기후변화의 심각성에 대해 우려하는 것은 자신 또는 후손의 생존문제와 직결되기 때문이다. 그렇다고 당장 자동차를 안타고 에어컨을 끄고 살 수는 없기 때문에 대중교통을 이용하고 소비전력이 뛰어난 가전을 사용하자고 캠페인을 펼친다. 그런데 아직까지도 아프리카, 아시아 등 개발도상국 국가들의 많은 사람들은 자동차나 에어컨 등과 같은 편의를 전혀 누리지 못하고 있다. 이들이 경제발전에 힘입어 선진국과 같이 석유와 전기를 사용하기 시작한다면 지금 CO₂ 규제하는 것처럼 막을 수 있는 방법이 없다.

인류의 행복을 증진하는 방법은 자동차를 안 타는 것이 아니라 보다 많은 사람들이 타게 하는 것이 맞다. 때문에 우리는 ‘make more with less’, 즉 자원을 적게 사용하면서 효율성이 높은 그린 테크놀로지를 개발해 널리 보급해야 한다. 일례로 Zoz 그룹은 전기차를 개조해 나노기술을 적용한 수소저장합금으로 운행이 가능하도록 개발했고 실증하고 있다.

그린 테크놀로지는 글로벌 무한경쟁이 날로 심화되는 가운데 자국의 산업 보호를 위해서도 중요하다. 환경규제는 산업계에 비용부담으로 직결되고 제품원가 상승으로 이어진다. 미국이 파리기후협약에서 탈퇴한 것은 이러한 경제적인 이유에서다. 독일에서도 군소정당이 탈퇴를 요구했는데 독일 전체에서 발생하는 CO₂량은 세계 최대 배출국인 중국의 1% 밖에 안 되는데 짊어져야 할 부담이 크기 때문이다.


■현재 개발 중인 그린 테크놀로지와 관련 적용사례를 소개해달라
나노기술은 기존 소재가 갖는 한계를 극복하기 때문에 인류가 직면한 문제를 해결하는 열쇠다. 지금으로부터 30년전에 수평식 고에너지 볼밀장비인 ‘Simoloyer®’를 독자 개발했다. 기존 볼밀이 단순 분쇄하는 역할에 그치지만 Simoloyer®는 순간적으로 높은 에너지를 발생시켜 소재끼리 충돌해 상온에서 고품질 나노합금분말(약 10나노미터)을 생산할 수 있다. Zoz 그룹은 고객이 원하는 특성을 발현할 수 있도록 고에너지 볼밀장비를 주문 제작 해 전 세계에 공급하고 있으며 한국에도 협력사인 KAMI(대표 김영립)를 통해 산학연에 다수 구축한 바 있다.

나노합금분말은 고강도, 고밀도, 초경량 등 성질을 가지고 있고 타 소재와 복합재료로 만들어 구조물 제작에 적용할 수 있다는 장점이 있어, 자동차, 항공기, 건축재료 등에 널리 사용되고 있다. 처음 이 제품을 만들었을 때에는 어디에 적용해야 할지 몰랐지만 다수의 프로젝트에 참여하면서 점점 어플리케이션을 확대할 수 있었다.

대표적인 사례를 소개한다면 알루미늄 보다 가볍고 강철보다 강한 나노 알루미늄과 탄소나노튜브(CNT) 복합소재 ‘Zentallium®’을 개발해 고급 자전거의 파스너에 적용했다. 또한 나노합금분말을 콘크리트에 넣어서 강도를 20배 높이고 CO₂ 20%를 저감했으며 실제 다리를 놓는데 사용됐다.

에어버스 등이 추진 중인 태양전지와 배터리 기반 친환경 비행기 개발 프로젝트에 참여해 수소저장합금 탱크를 교체해 장거리 운송이 가능한 시스템을 공급했다. 이를 응용해 전기차 10대를 구입, 4곳의 전기차 충전소에서 수소저장합금 탱크 교체로 운영이 가능함을 실증했다. 탱크는 10바(Bar)로 충전돼 안전하며 무엇보다 태양광을 이용한 수전해로 수소를 생산하기 때문에 완전한 친환경이 가능하다.

또한 우수한 외관을 얻기 위해 페인트에 들어가는 고내식 아연 플레이크를 개발했으며, 콘티넨탈 및 프라운호퍼와 민들레 뿌리에서 추출한 고무로 100% 천연 타이어를 개발했다. 이 타이어는 자전거에 우선 적용됐고 향후엔 고무 함량이 높은 바나나 껍질을 활용할 계획이다.

다우 등과는 제 3세대 리튬이온배터리 음극재에 필요한 나노소재를 개발했으며, GE 글로벌 리서치와는 고내열, 고강도, 내방사선 특성을 가진 산화물분산강화(oxide dispersion strengthened, ODS) 합금을 개발했다. 이는 핵융합발전 프로젝트에 활용돼 발전소 외벽에 적용 중이다.

또한 유럽위원회의 ‘호라이즌(Horizon) 2020’ 프로젝트를 통해 2016년부터 3년 반 동안 특수용도의 적층제조에 필요한 타이타늄(Ti) 합금분말을 개발하는데 나노기술을 적용했는데 그 결과 인장강도와 연신율이 동시에 개선돼 이 이유에 대해 연구하고 있는 중이다.


▲ Zoz 그룹에서는 태양광으로 발생한 수소를 수소저장합금 탱크에 충전해 전기차를 운행하는 실증테스트를 진행하고 있다. 미리 충전된 탱크만 교체하면 되기 때문에 전기차 충전 시, 불편함이 해소된다.


■한국의 소재부품·장비 관계자들에게 한 말씀 부탁드린다.
처음에 장비를 개발했을 때 어떻게 활용할 것인지 막막한 상황에서 벗어날 수 있었던 것은 프로젝트 참여 및 세미나 등 학회 활동이었다. 자기가 가진 우수한 소재부품·장비를 제대로 활용하기 위해선 많은 사람을 만나야 하며 트렌드에 대해 끊임없이 주시해야 한다.

특히 프로젝트는 실패가 예상되더라도 도전적이어야 한다. 이를 통해 Zoz그룹은 장비를 지속적으로 개선해 나갈 수 있었고 저 멀리 동아시아에 위치한 한국과 일본의 전문가들이 소문을 듣고 찾아와서 협력 관계를 맺을 수 있었다. 공적·사적으로 한국에 여러 차례 방문하면서 한국은 제조업 강국이며 각 개인의 역량도 우수함을 느꼈다.

때문에 한국 산˙·학·연·관과 나노소재, 배터리, 수소저장, 3D프린팅 등 다양한 분야에서 협력이 언제든지 가능하며 함께 인류의 행복에 기여할 어플리케이션을 찾길 고대한다.



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