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[제7호] 지속가능 자원순환형 산업기술(KITECH 캠퍼스 대표교수 김상용)

  • 조회 : 271
  • 등록일 : 2012-04-30
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지구온난화와 석유고갈 문제는 지난 10여 년간 꾸준히 부각되어 왔고 최근에는 국제적으로 산업 경제의 화두로 떠올랐다. 초기에는 에너지 절약, 온실가스 배출 규제 권장 및 제도화 노력이 선행되었다면, 최근에는 국가적 차원에서의 에너지 자원 위기 대처, 지구환경 보전을 위한 국제적 의무 이행 공감대 구현의 노력이 이루어지고 있다. 또한, 선진국과 자원보유 개발도상국 중심으로 지속가능한 산업경제로의 전환 노력이 구체화되고 있다.

 

과거 100년 넘게 석유 중심 화석연료를 활용해온 현대 산업경제의 틀이 21세기에 진입하면서 처음으로 수정될 가능성을 보이는 동시에, 안정적인 전환 가능성 여부를 놓고 불안감도 공존하고 있다.

 

산업혁명 이후 본격적으로 시작된 자원의 계획적 개발과 상품의 대량 생산은 분자 수준으로 컨트롤이 가능한 과학기술력에 힘입어 이제 수명 연장까지 더하고 있으며, 과거 수천 년간 진행되어 온 인류의 경제 활동과 인구 규모를 순식간에 초월하게 되었다. 더 이상 생존 차원에서 요구되던 최소한의 자원에너지 사용이 아니라 편의, 취미, 만족, 소유 개념의 과잉 소비가 심화되어가고 있다.

 

자원의 수요와 공급 간의 심각한 불균형 현상은 특히 지난 10년간 경험한 석유 공급의 한계 및 유가 급등, 식량 및 회소 희토류 금속 자원의 생산국 통제를 비롯해 지구온난화방지에 대한 범국가적 의무 이행 도래로 이어졌으며, 이제는 지금까지의 생산 및 소비 방식을 지속가능한 형태로 전환하기 위해 다국적 기업을 중심으로 국가 주도로 노력을 경주하고 있다.

현대 경제는 석유 및 철강 자원을 근간으로 여러 산업 간에 긴밀하게 연결되어 있어 원유가 정제되어 연료와 화학 원료로 제공되면 이후 화학 산업에 의해 제품화되어 섬유, 전기전자 반도체, 자동차, 제철 및 조선 산업 등으로 공급되어 연료, 부품, 생필품 등으로 가공, 활용된다.

 

하지만 언급된 자원 순환의 한계가 도래하면 당연하게 여겨졌던 세계 산업 구조가 근간부터 흔들리게 된다. 때문에 이미 석유를 대체하기 위해 재생 가능한 형태로 광에너지, 조력, 풍력, 지열의 이용이 본격적으로 추진되고 있고, 근래에는 바이오디젤과 바이오에탄올 등의 수송용 연료의 대체가 시도되고 있다. 이러한 시도는 통상 기 구축된 전력망/송유저유 시설과 전기기기/엔진/연소기기 등에 바로 투입이 가능한 형태의 전기 에너지와 액상 연료가 우선적으로 고려되고 있다.

 

화학제품에 있어서도 최근 본격적인 석유 대체 바이오매스 원료의 이용이 바이오 리파이너리 개념으로 확산되고 있어, 조만간 자원 및 에너지의 글로벌 산업화 방향이 저탄소, 지속가능형 성장으로 통합될 것이다. 심지어 바이오매스 자원 공급을 위해 농업-임업-수산업에서부터 출발하여 다운스트림(down-stream)에 있는 전 산업에까지 상당한 변화가 이루어질 것으로 예측된다.

 

이러한 변화 중에도 특히 관심을 끄는 사례로, 바이오플라스틱을 들 수 있다. 20세기의 가장 영향력 있는 인공제품인 플라스틱은 대표적인 석유기반 제품으로, 이제는 우리 일상생활과 떼려야 뗄 수 없는 대상이지만 더 이상 편의성만을 만족하기에는 연료수급의 한계 및 영구적 생태계 쓰레기라는 단점을 가지고 있었다. 하지만 재생 가능한 바이오매스를 원료로 채택 시, 기존 석유 유래 제품보다 10분의 1 수준까지 지구온난화 피해를 절감할 수 있다.

 

이와 같은 세계 산업경제의 변화 움직임은 국가 차원의 정책적 고려에 의해 자원, 기술, 인력, 생산기반, 국가 간 긴밀한 공조에 의해, 한편으로는 새로운 성장동력의 창출이 될 수 있다. 동시에 기술 선진국과 자원 보유국 간의 경제 주도권 다툼이 시작된다고 해석할 수도 있다.

 

한국의 경우 지금까지 석유자원의 부재에도 불구하고 고급 인력을 기반으로 석유화학 및 섬유에서 시작해 제철, 조선, 자동차 그리고 반도체, 전자통신으로 기술 개발과 제조기반 확충을 이어왔다. 이제 다시 재생자원과 에너지를 접목한 순환 경제로의 신속하고도 효과적인 전환이 요구되는 시점이다. 항상 새로운 영역의 실현에는 새로운 학문적 기초와 기술적 기반이 전제되어야 하기 때문에, 재생자원 물질의 구조에 대한 이해부터 새로운 구조의 물질 합성, 새로운 경로에 의한 대표적 구조물질의 제조, 재료-IT-BT-CT의 융합적 접근, 고효율 제조공정과 시스템 설계 등 다양한 원천기술에 대한 경쟁력 확보가 요구된다.

 

필자가 속한 한국생산기술연구원 캠퍼스에서도 이러한 추세와 산업적 수요에 대응하기 위해 화학 산업, 반도체와 자동차 산업 등의 분야에서 세계 시장 경쟁력 확보를 위해 저탄소형 재생가능 소재로서 바이오플라스틱과 경량합금의 녹색생산기술을 개발 중이며, 산업 원천기술로서 완성도를 높이기 위한 노력으로 타 UST 출연연 캠퍼스와 협력을 강화하고 있다. 특히, 전공 중심 교류를 위해서 2011년부터 한국화학연구원, 한국생명공학연구원, 한국과학기술연구원 캠퍼스와 공동으로 녹색기술교류회를 구성하였으며 2011년 포럼행사 개최에 이어 올해에는 융합기반 연구현장 방문을 포함한 공동학과 개설을 준비중이다. 이미 과학과 기술의 구분이 의미를 잃어가는 가운데, 학과제가 아닌 UST의 전공중심 연구 체계는 창의적 혁신을 요구하는 미래 기술 수요에 대처하기에 매우 적절한 체계를 지니고 있다. 이에 따라 UST는 저탄소 녹색성장을 창출하기 위한 국가적 주체로서 선도적 역할을 할 수 있을 것이라 기대된다.

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