음식물쓰레기

[NEXT Level] 쓰레기가 돈이 된다?! 바이오매스를 활용한 자원화 기술

최근 환경 문제 해결을 위해 환경 기술과 나노 기술을 융합하는 시도가 활발하게 이루어지고 있습니다. 나노 소재는 눈에 보이지 않을 만큼 작은 1~100nm 크기를 가진 물질을 말합니다. 이 소재의 가장 큰 특징은 입자가 매우 작아 비표면적이 극도로 넓다는 점입니다. 이러한 특성 덕분에 나노 소재는 오염 물질을 흡착하거나 가스를 저장하는 등 여러 분야에서 혁신적인 해결책으로 주목받고 있습니다. 연구진은 이러한 나노 소재의 강점을 활용하여 환경 기술의 새로운 진일보를 목표로 연구에 매진하고 있습니다. 산업 폐기물을 고부가가치 자원으로 바꾸는 연구 중 하나는 펄프 공장의 부산물인 리그닌을 활용하는 것입니다. 나무의 주요 구성 성분인 리그닌은 그동안 흑액이라 불리는 폐기물 찌꺼기로 버려지곤 했습니다. 하지만 연구팀은 특수한 탄화 및 활성화 과정을 통해 이 폐기물을 고성능 탄소 소재로 탈바꿈시키는 데 성공했습니다. 이렇게 만들어진 소재는 단 1g만으로도 테니스 코트 7~8개 정도의 비표면적을 가집니다. 이는 기체 분자를 효율적으로 저장할 수 있는 최적의 구조를 갖추게 되었음을 의미합니다. 개발된 나노 소재의 성능은 정밀한 측정 장비를 통해 검증됩니다. 특히 수소 경제 시대에 발맞추어 수소 저장 성능을 확인하는 것이 중요한데, 리그닌 유래 소재는 무게 대비 약 2.4%의 수소를 저장할 수 있는 능력을 보여주었습니다. 이는 버려지는 폐기물을 활용하여 친환경 에너지 저장 매체를 만들 수 있다는 가능성을 시사합니다. 폐기물의 자원화는 순환 경제의 핵심이며, 고순도의 원료를 사용하지 않고도 충분한 성능을 낼 수 있는 독자적인 레시피를 개발했다는 점에서 기술적 의미가 매우 크다고 볼 수 있습니다. 연구의 또 다른 축은 음식물 쓰레기 퇴비를 활용한 수질 정화용 그린 소재 개발입니다. 일상에서 대량으로 배출되는 음식물 쓰레기를 단순히 버리는 것이 아니라, 수중의 중금속을 흡착할 수 있는 여과재로 재탄생시키는 것입니다. 파우더 형태의 소재는 실제 현장에서 사용하기 어렵기 때문에, 연구팀은 이를 알갱이 형태로 만드는 입상화 과정을 거칩니다. 이렇게 탄생한 소재는 도시 환경에 적용되어 빗물 속의 중금속을 제거하고 식물의 성장을 돕는 등 도시 그린 인프라 구축에 있어 다기능적인 역할을 수행하게 됩니다. 최종적으로 개발된 다기능 인공 토양은 도시 물순환 개선과 탄소 저장이라는 두 가지 목표를 동시에 달성할 수 있는 기술입니다. 탄소 중립의 핵심은 결국 에너지 소모를 최소화하면서 환경을 보호하는 것인데, 나노 기술은 적은 양의 소재로도 막대한 양의 물과 공기를 깨끗하게 만들 수 있는 효율성을 제공합니다. 폐기물에서 시작된 이 작은 입자들은 도시의 지속 가능한 생태계를 지탱하는 든든한 기초가 될 것입니다. 환경 나노 소재 연구는 앞으로도 우리 삶의 질을 높이고 지구 환경을 보존하는 데 큰 기여를 할 것입니다.

한국건설기술연구원미래를 바꾸는 신기술 NEXT Level

지구환경과학
융합
공학·기술

The Value of Fermented Food, Kimchi as a Smart Choice for Protecting the Planet!

지구 온난화는 지난 30년 동안 우리에게 매우 익숙한 용어가 되었습니다. 대한민국 역시 평균 기온이 1.4도 상승하며 극심한 폭염과 집중 호우 등 기후 변화의 영향을 직접적으로 체감하고 있습니다. 이에 따라 국제사회는 2050년까지 실질적인 탄소 배출량을 0으로 만드는 탄소 중립 달성을 중요한 목표로 설정했습니다. 탄소 중립은 배출되는 탄소량과 흡수되는 탄소량을 상쇄하여 균형을 맞추는 개념입니다. 많은 이들이 탄소 배출을 공장이나 자동차와만 연결 짓곤 하지만, 사실 우리가 매일 섭취하는 음식물 또한 온실가스 배출에 상당한 영향을 미친다는 점을 인식해야 합니다. 우리가 먹는 음식은 조리와 폐기 과정에서 예상보다 많은 양의 이산화탄소를 발생시킵니다. 예를 들어 치킨 한 마리를 조리할 때 약 2.1kg의 이산화탄소가 배출되며, 전 세계적으로 발생하는 음식물 쓰레기는 전체 온실가스 배출량의 약 8~10%를 차지할 정도로 심각합니다. 매년 13억 톤에 달하는 막대한 양의 음식이 버려지며, 이들이 분해되는 과정에서 추가적인 온실가스가 생성되어 환경에 부담을 줍니다. 따라서 탄소 중립을 실천하기 위해서는 단순히 에너지 소비를 줄이는 것을 넘어, 음식물의 생산부터 폐기까지의 전 과정을 환경적인 관점에서 다시 바라볼 필요가 있습니다. 이러한 관점에서 한국의 전통 식품인 김치는 탄소 중립에 기여하는 훌륭한 대안이 됩니다. 김치는 화석 연료를 사용하는 일반적인 가열 조리 방식 대신, 미생물을 활용한 발효 과정을 거치기 때문입니다. 발효 과정에서 증식하는 유산균은 당분을 분해해 젖산을 생성하며, 이는 다른 미생물의 성장을 억제하여 식품의 유통기한을 획기적으로 늘려줍니다. 결과적으로 김치는 쉽게 부패하지 않아 음식물 쓰레기 발생을 줄여주며, 시간이 흐를수록 맛이 깊어지는 동시에 탄소 배출을 최소화하는 친환경적인 식품입니다. 지구를 보호하는 현명한 식습관으로 김치의 가치를 재발견해야 할 때입니다.

세계김치연구소

생명과학
지구환경과학

[한-호 지식교류 세미나] No Time to Waste Session 1 - Closed loop solutions(21.6.25)

현대 사회에서 자원 순환은 더 이상 미룰 수 없는 시급한 과제입니다. 그리피스 대학교와 녹색기술센터 등 한국과 호주 양국의 전문가들이 참여한 'No Time to Waste' 세션은 이러한 문제의식을 공유하며 시작되었습니다. 이번 논의는 단순한 정보 교환을 넘어 마케팅, 기술, 정책을 결합하여 실질적인 사회 변화를 이끌어내는 데 중점을 둡니다. 특히 팬데믹 이후 급증한 일회용품 문제에 대응하기 위해 국경을 초월한 국제적 파트너십의 중요성이 강조되었습니다. 지속 가능한 미래를 위해 우리는 자원을 효율적으로 관리하고 폐기물을 가치 있는 자원으로 재탄생시키는 순환 경제 체계를 구축해야 합니다. 남호주는 식품 및 유기농 산업의 순환 경제를 구축하기 위해 데이터 기반의 체계적인 접근 방식을 취하고 있습니다. 조사 결과에 따르면 가정에서 발생하는 음식물 쓰레기의 상당 부분이 매립지로 향하고 있으며, 이는 막대한 경제적 손실과 환경 오염을 초래합니다. 이를 해결하기 위해 남호주 녹색산업청(Green Industries SA)은 정확한 증거 수집을 바탕으로 정책적 인센티브를 마련하고 교육 시스템을 정비했습니다. 특히 매립지로 향하던 유기물을 퇴비화 시설로 유도하여 농업용 멀치나 퇴비로 재활용하는 인프라 구축에 집중하고 있습니다. 이러한 노력은 자원의 가치를 극대화하고 폐기물 발생을 근본적으로 줄이는 데 기여합니다. 순환 경제의 성공은 정부의 강력한 정책 의지와 지역 사회의 협력에 달려 있습니다. 남호주는 2030년까지 음식물 쓰레기를 절반으로 줄이겠다는 로드맵을 수립하고, 퇴비화 가능한 봉투 보급과 주방용 쓰레기통 배포 등 실무적인 지원을 아끼지 않고 있습니다. 또한 쓰레기 수거 주기를 조정하여 주민들이 녹색 쓰레기통을 더 적극적으로 사용하도록 유도하는 실험적인 시도도 병행하고 있습니다. 교육 분야에서는 초·고등학생을 대상으로 한 '와이프아웃 웨이스트(Wipe Out Waste)' 프로그램과 대중매체 캠페인을 통해 올바른 분리배출 방법을 전파하며, 세대 전반에 걸친 인식 개선을 도모하고 있습니다. 대한민국의 수도 서울은 1인 가구 증가와 배달 문화 확산으로 인한 플라스틱 폐기물 급증 문제에 직면해 있습니다. 이에 서울시는 '플라스틱 프리 도시'를 선포하고 2025년까지 일회용 플라스틱 사용량을 획기적으로 줄이는 야심 찬 계획을 실행 중입니다. 공공시설에서의 일회용품 사용 금지를 시작으로, 민간 부문의 자발적인 참여를 이끌어내기 위한 행정적, 재정적 지원을 강화하고 있습니다. 특히 AI 재활용 로봇을 도입하여 시민들이 캔과 병을 반납하면 포인트를 제공하는 등 기술과 보상을 결합한 혁신적인 수거 모델을 제시하며 재활용률을 높이고 있습니다. 서울시의 폐기물 정책은 단순한 재활용을 넘어 자원의 가치를 높이는 '새활용(업사이클링)'으로 진화하고 있습니다. 2017년 개관한 서울새활용플라자는 이러한 문화를 확산시키는 허브 역할을 수행하며, 폐기물을 소재로 한 디자인 산업을 육성하고 있습니다. 또한 다회용 컵 시스템을 전 지역으로 확대하고 포장재 없는 '제로 웨이스트' 매장을 행정구역마다 설치하여 시민들의 생활 방식 전반에 걸친 변화를 유도하고 있습니다. 고품질 재활용 제품 생산을 위해 투명 페트병을 의류 제작 등에 활용하는 산업 모델은 재활용의 질적 수준을 한 단계 끌어올리는 중요한 전환점이 되고 있습니다. 플라스틱병의 순환 고리를 완성하기 위해서는 물류의 효율성과 재료의 순도가 핵심입니다. 에코박스테크는 기존의 역회수 자판기보다 크기를 획기적으로 줄이면서도 처리 용량을 높인 파쇄 시스템을 선보였습니다. 수거된 페트병을 현장에서 즉시 '플레이크' 형태로 변환함으로써 운송 비용을 8분의 1로 절감하고, 교차 오염을 방지하여 고품질의 재생 원료를 확보할 수 있게 되었습니다. 이러한 '보틀 투 보틀(Bottle-to-Bottle)' 프로세스는 원자재 사용을 줄이고 탄소 발자국을 감축하는 실질적인 해결책을 제시합니다. 이는 기술 혁신이 어떻게 순환 경제의 경제성을 확보할 수 있는지를 잘 보여주는 사례입니다. 기술적 혁신과 정책적 지원이 완비되더라도, 결국 순환 경제를 완성하는 마지막 퍼즐은 개인의 의지에 달려 있습니다. 아무리 훌륭한 시스템이 갖춰져 있어도 시민들이 올바른 분리배출을 실천하지 않으면 전체 공정의 효율이 저하되기 때문입니다. 긍정적인 행동에 대한 적절한 보상과 그로 인한 실질적인 환경적 결과를 공유하는 것은 참여를 지속시키는 원동력이 됩니다. 이제는 폐기물을 버리는 대상이 아닌 가치 있는 자원으로 인식하는 패러다임의 전환이 필요합니다. 한국과 호주 양국의 사례처럼 국제적인 협력을 지속할 때 우리는 진정한 자원 순환 사회로 나아갈 수 있습니다.

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지구환경과학
융합
공학·기술

[한-호 지식교류 세미나] No Time to Waste Session 2 - Market Systems(21.7.23)

우리 사회가 구축한 폐기물 처리 시스템은 일단 자리를 잡으면 그 구조를 해체하거나 변화시키기가 매우 어렵습니다. 특히 음식물 쓰레기와 같은 문제는 우리 주변의 제도와 거버넌스 프로세스가 복잡하게 얽혀 있는 거미줄과 같습니다. 하지만 기후 위기라는 긴박한 상황 속에서 우리는 더 이상 시간을 낭비할 여유가 없습니다. 이제는 우리가 만들어낸 이 복잡한 실타래를 풀어내고, 지속 가능한 미래를 위해 시스템 전반의 혁신을 주도해야 할 때입니다. 한국은 매일 발생하는 1만 4,000톤의 음식물 쓰레기 중 97%를 재활용하는 세계적인 모범 사례를 보여주고 있습니다. 하지만 기존의 사료화나 퇴비화 방식은 가축 질병이나 염분 농도 문제로 인해 품질 저하와 처리 시설 적체라는 한계에 직면했습니다. 이에 대한 대안으로 음식물 쓰레기를 열분해하여 고효율 고체 연료인 바이오차(Biochar)로 전환하는 연구가 주목받고 있습니다. 이는 석탄과 유사한 발열량을 가지면서도 환경 오염을 최소화할 수 있는 혁신적인 기후 기술입니다. 호주는 넓은 국토와 풍부한 자원 덕분에 매립지에 대한 의존도가 높았으나, 최근 자원 회수율을 높이기 위해 폐기물 에너지화(WtE) 기술 도입에 박차를 가하고 있습니다. 단순히 폐기물을 묻는 대신 열적 처리를 통해 증기와 전기를 생산함으로써 화석 연료를 대체하고 탄소 배출을 줄이는 것이 핵심입니다. 이러한 기술은 재활용이 불가능한 잔여 폐기물에서 가치를 추출하는 중요한 퍼즐 조각이 되며, 매립량을 획기적으로 줄여 자원 순환 목표 달성에 기여합니다. 폐기물 관리의 진화는 단순히 에너지를 생산하는 것을 넘어 지역 사회와 상생하는 에코 지구 모델로 발전하고 있습니다. 오염된 광산 부지를 활용해 매립 가스를 포집하고, 발전 과정에서 발생하는 폐열로 양식장을 운영하는 등 다각적인 자원 활용이 가능합니다. 향후에는 에너지 회수 공정에서 발생하는 이산화탄소를 직접 포집하여 건축 자재 등으로 재활용하는 탄소 네거티브(Carbon Negative) 기술까지 결합함으로써, 환경 보호와 경제적 가치 창출을 동시에 실현할 수 있습니다. 재생 에너지 보급이 확대됨에 따라 전력망의 물리적 한계로 인해 생산된 에너지가 낭비되는 출력 제한(Curtailment) 문제가 발생하고 있습니다. 기존의 단방향 전력망은 옥상 태양광 등에서 역방향으로 흐르는 대규모 에너지를 수용하기 어렵기 때문입니다. 이를 해결하기 위해 인공지능(AI) 기반의 소프트웨어와 첨단 전력 전자 장치를 결합한 양방향 스마트 그리드 기술이 도입되고 있습니다. 이 기술은 전력망의 전압을 실시간으로 조절하여 에너지가 버려지지 않도록 관리합니다. 스마트 그리드 기술을 적용하면 기존 인프라의 제약을 극복하고 훨씬 큰 규모의 태양광 및 배터리 시스템을 도심 건물에 설치할 수 있습니다. 예를 들어 대형 매장 지붕을 소규모 발전소로 전환하여 생산된 에너지의 상당 부분을 지역 전력망에 안정적으로 공급하는 것이 가능해집니다. 이는 먼 곳의 대규모 발전소에 의존하던 중앙 집중식 시스템에서 벗어나, 소비가 일어나는 지역 사회에서 직접 깨끗한 에너지를 생산하고 공유하는 에너지 민주화의 시대를 앞당깁니다. 기후 변화에 대응하는 여정은 거대 기업이나 정부의 정책뿐만 아니라 지역 사회와 개인의 인식 변화에서 완성됩니다. 에너지 시스템의 혁신과 폐기물의 자원화는 강력한 기득권의 저항과 기술적 장벽을 마주하기도 하지만, 지속적인 기술 증명과 사회적 동의를 통해 극복해 나가야 합니다. 지구를 구하는 일은 누군가 다른 사람이 해줄 것이라는 안일한 믿음을 버리고, 우리 모두가 각자의 위치에서 작은 행동을 시작할 때 진정한 탄소 중립의 미래가 열릴 것입니다.

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