우리 세계 경제를 뒷받침하고 있는 산업 공정(제조, 연료와 화학물질 생산, 광산)은 엄청나게 복잡하고 다양하다. 하지만 한 가지 핵심을 공유하고 있다. 바로 열이다. 그것도 엄청난 양으로. 또한 열을 생산하기 위해서는 엄청난 양의 연료가 필요하다. 세계 경제에 열 및 증기 생산이 중요하지만, 간과되고 있는 것은 온실가스 배출의 주범이기도 하다는 점이다.

좋은 소식이라면 혁신적인 태양열 기술이 온실가스 배출을 줄이면서 산업적 규모로 증기를 생산할 수 있으며, 비용도 점점 저렴해지고 있다는 것이다. 그리고 현재의 기후 전망을 감안할 때, 업계에 이런 신기술 도입이 시급하다.

재생 에너지 증대와 에너지 효율 개선에 전 세계가 엄청난 진전을 보이고 있음에도 불구하고, 세계 온실가스 배출량은 2018년 사상 최고치에 도달했다. 로듐 그룹의 1월 보고서에 따르면, 미국 내 재생 에너지 설치 규모 급증했고, 석탄 화력 발전소가 폐쇄되고 있지만, 온실가스 배출량은 급격히 증가하고 있다. 산업계의 온실가스 배출량이 교통 및 발전을 포함한 다른 부문보다 5.7%나 높았다. 이 보고서의 결론은 정책 입안자와 기업들이 온실가스 배출량을 줄이기 위해 더 많은 노력에 나서고 있지만, "산업 전체로 놓고 보면 전혀 그렇지 않다."는 것이다.

전 세계적 차원에서 변화가 있어야 한다. 전 세계 산업계는 온실가스 배출량의 4분의 1을 책임지고 있다. 교통 및 주택 부문은 감소 추세를 보이고 있지만, 국제 에너지기구에는 2050년 산업계의 배출량은 약 24% 증가할 것으로 예측하고 있다.

전 세계적인 도시 이주와 제품 소비 증가로, 산업 활동은 계속 증가할 것이고, 그에 따른 온실가스 배출량의 저감 필요성은 더욱 커질 것이다.

이에 더불어 열 배출 문제도 있다. 산업계의 에너지 소비량이 가장 많고, 산업용 에너지의 74%가 열(주로 산업 공정의 증기)의 형태다. 태양열 증기가 아직 크게 논의되고 있지 않지만, 온실 가스 배출을 줄일 수 있는 유망한 방법이다.

태양광을 전기로 전환시키는 광전지(PV) 패널은 보편적으로 사용되고 있지만, 산업계에서 증가하고 있는 열수를 충족시키기 위해서는 태양열을 이용한 해법이 필요하다. 태양열 시스템에서는, 거울로 태양광을 집중시켜 열을 발생시키고, 이 열로 산업에 필요한 고온의 증기를 생산한다.

또 다른 주요 이점은 간단하고 입증된 열저장 장치에 열을 보관해 두다가 기존의 화석 연료 발전소처럼 하루 24 시간 증기를 공급할 수 있는 능력이다. 태양열 시스템은 믿을 수 있고 효율적이며 저비용의 산업용 증기 에너지원이 될 수 있다.

예를 들어, 선베이퍼(Sunvapor)는 캘리포니아 센트럴 밸리의 피스타치오 가공 시설에 50킬로와트짜리 태양열 설비를 건설하기 위해 호라이즌 넛(Horizon Nut)과 제휴를 타진 중이다. 업계에서는 저온 살균, 건조 및 로스팅 같은 식품 산업 공정에 태양열 증기를 사용 확대를 위해 노력하고 있다.

글래스포인트 솔라(GlassPoint Solar)는 오만과 캘리포니아에서 세계 최대 산업용 태양열 프로젝트를 개발 운영하고 있다. 글래스포인트의 온실 안에 설치된 거울은 일광 시간에 태양광을 물이 담긴 파이프에 집중시킨다. 여기서 발생된 증기는 오만 최대 원유 생산업체가 원유를 생산하는데 사용된다. 글래스포인트의 미라 공장은 현재 일간 660톤의 증기를 생산할 수 있으며, 전체가 완공되면 1기가와트의 태양열 에너지를 생산하게 될 예정이다. 같은 기술이 온실가스 배출량을 줄이기 위해 캘리포니아의 유전 지역에도 배치되고 있다.

한편, 고온(800~1,000℃) 산업 공정의 필요에 맞추기 위해, 유럽 연합은 태양열 에너지를 개발해 시멘트, 석회 및 석고 생산에 사용할 수 있는 연구 프로젝트 SOLPART를 추진 중이다.

모든 분야와 지역에 걸쳐 산업용 열 공급원은 여전히 화석연료지만, 업계에서는 더 깨끗한 대안을 모색하고 있다. 일각에서는 이미 상당한 규모로 태양열 증기를 이용하고 있다. 기술이 발전하게 되면, 점점 더 많은 기업들이 태양열 증기로 전환해 비용과 배출량을 동시에 줄이고, 기업 경영을 개선하며, 탄소 배출량을 줄일 수 있을 것이다.

기후 변화를 완화하기 위해 방법으로, 우리가 매일 보고, 사고, 사용하는 것들, 즉, 우리가 운전하는 자동차, 우리가 먹는 음식, 우리의 전등을 밝혀주는 발전소에 관심이 집중되곤 했었다. 하지만 이런 모든 활동 과정에서 사용되는 열 생산은 거의 무시되고 있었다.

이제 우리는 기후 변화의 잠자는 거인인 산업 공정에서 사용되는 열로 관심을 돌려야 한다. 산업 공정에서 사용되는 열을 깨끗한 대안으로 교체하는 것이 온실가스 배출량을 감소시킬 하나의 기회이며, 태양열 기술을 현재 산업계에서 필요한 규모로 이용할 수 있다. 이제 태양열 기술을 통해, 지구를 더 이상 뜨겁게 달구지 말아야 할 때다.

자료 출처: Scientific American, "Solar Energy Isn’t Just for Electricity"