Limited contribution of novel Carbon Dioxide Removal and Geological Carbon Storage to reducing peak warming

이 연구의 이해관계를 파악하기 위해서는 먼저 우리 기후가 직면한 이중적 과제를 이해해야 한다. 그것은 바로 대기로 유입되는 열을 가두는 가스의 흐름을 막는 것과, 한동안은 이미 그곳에 존재하는 가스를 능동적으로 제거하는 것이다. 세계는 지구 온난화를 산업화 이전 수준보다 1.5도 이내로 제한한다는 목표를 세웠으며, 이 목표는 화석 연료 연소로 인한 배출량을 줄이는 것뿐만 아니라, 공기 중의 이산화탄소를 끌어와 지하에 안전하게 저장하는 기술을 배치하는 것도 요구한다. 흔히 이산화탄소 제거(CDR)라고 불리는 이러한 제거 기술과 포집된 가스를 보유하는 지질 저장 시스템은, 많은 이들에게 넷제로(net-zero) 달성과 기온이 너무 높게 상승할 경우 지구를 다시 식히기 위한 필수적인 도구로 간려된다. 그러나 이 기술들은 현재 초기 단계에 있으며, 인류가 매년 배출하는 막대한 양의 배출량에 비하면 매우 미미한 규모로 운영되고 있다. 정책 입안자와 과학자 모두에게 주어진 핵심적인 질문은, 이 도구들이 향후 수십 년 동안 의미 있는 차이를 만들 수 있을 만큼 빠르게 규모를 키울 수 있을 것인가, 아니면 기후 변화의 최악의 영향을 막기에는 너무 늦게 도착할 것인가 하는 점이다.

포츠담 기후 영향 연구소(Potsam Institute for Climate Impact Research)와 스트래스클라이드 대학교(University of Strathclyde)의 연구진은 이러한 기술들이 시간이 흐름에 따라 어떻게 성장할 수 있는지에 대한 상세한 시뮬레이션을 구축함으로써 이 문제에 달려들었다. 그들은 단순히 이 기술들이 빠르게 확장될 것이라고 가정하지 않았다. 대신, 새로운 에너지 기술이 실제로 확산되는 방식의 현실적인 역사를 바탕으로, 필요한 인프라를 구축하고, 허가를 확보하며, 적절한 저장소를 찾는 느리고 어려운 과정을 고려하여 성장을 모델링했다. 그들의 분석은 이산디오사이드가 암석층 깊숙이 주입되는 지질 탄소 저장이라는 특정 유형의 저장 방식과, 바이오 에너지로부터 탄소를 포집하거나 공기로부터 직접 포집하는 것과 같이 이에 의존하는 다양한 방법들에 초점을 맞추었다. 연구진은 정교한 글로벌 경제 및 에너지 시스템 컴퓨터 모델을 통해 이러한 시나리오들을 실행함으로써, 이 도구들이 이번 세기 중반까지 얼마나 많은 온난화를 예방할 수 있는지, 그리고 이번 세기 말까지 지구를 얼마나 식히는 데 도움이 될 수 있는지를 확인하고자 했다.

이 시뮬레이션의 결과는 냉혹한 현실을 보여준다. 정부가 막대한 지원을 제공하고, 신규 프로젝트의 실패율이 크게 낮아지며, 저장소가 풍부하다는 가장 낙관적인 가정하에서도, 이 기술들이 단기적으로 지구 온난화를 막는 데 기여하는 바는 놀라울 정도로 작다. 2050년까지 이 시스템들이 제거하고 저장할 수 있는 총 이산화탄소량은 320억 톤에서 510억 톤 사이가 될 것이다. 이를 이해하기 위해 비교하자면, 이 누적량은 현재 전 세계 탄소 배출량의 약 1년 치에 불과하다. 지난 수십 년간의 총 배출량에 비해 제거되는 탄소량이 매우 적기 때문에, 세계가 경험할 최고 기온에 미치는 영향은 미미하며, 최대 온난화를 약 0.025도 정도만 낮춘다. 이러한 미미한 효과가 나타나는 이유는 이 기술들이 매우 작은 기반에서 시작되기 때문이다. 그들의 성장은 처음에는 완만한 곡선을 따르는데, 이는 공격적인 확장에도 불구하고 첫 20년 동안 처리되는 전체 탄소량이 우리가 현재 발생시키고 있는 배출량에 비하면 여전히 '양동이 속의 물 한 방울' 수준임을 의미한다.

연구진은 최고 기온을 제한하는 주요 동력이 미래의 탄소 제거 약속이 아니라, 화석 연료와 토지 이용 변화로부터의 즉각적이고 심도 있는 배출 감소라는 점을 발견했다. 그들의 시뮬레이션에서 기존 배출량을 감축하는 것은 2050년까지 대기로 유입되는 이산화탄소를 3,650억 톤 줄일 수 있으며, 이는 최고 기온을 0.16도 낮추는 효과가 있다. 이는 새로운 제거 기술이 동일한 기간 동안 달성할 수 있는 것보다 훨씬 더 유의미한 영향이다. 이 연구는 우리가 화석 연료로부터의 느린 전환을 보완하기 위해 이러한 신흥 기술에 의존할 수 있다는 생각에 명시적으로 반론을 제기한다. 포집, 운송, 저장을 아우르는 복잡한 체인을 구축하는 데 걸리는 시간 때문에, 이 시스템들은 오늘날 석탄, 석유, 가스 연소를 멈춰야 하는 긴급한 필요를 대체할 만큼 빠르게 배치될 수 없다.

하지만 더 먼 미래를 내다보면 이야기는 달라진다. 단기적인 기여도는 제한적이지만, 이 기술들의 잠재력은 세기말로 갈수록 실질적으로 커진다. 2100년이 되면 제거 및 저장된 이산화탄소의 누적량은 3,000억 톤에서 8,750억 톤 사이로 증가할 수 있다. 이 더 큰 규모는 최고 기온에 도달한 이후 지구 온도를 추가로 0.14도에서 0.39도까지 낮출 수 있는 능력을 갖추고 있다. 이는 이 도구들이 초기 온도 상승을 막지는 못할지라도, 목표치를 초과했을 때 온도를 낮추고 지구를 더 안전한 수준으로 되돌리기 위한 데는 필수적임을 시사한다. 이 연구는 이러한 장기적인 냉각을 달성하는 능력이 우리가 지금 이 시스템들을 얼마나 빨리 구축하기 시작하느냐에 크게 달려 있음을 강조한다. 만약 배치가 느리게 진행된다면 2100년까지의 누적 혜택은 훨씬 작아지겠지만, 야심 찬 지원이 뒷받침된다면 온난화를 되돌리는 잠재력은 현실이 된다.

연구진은 또한 배치의 속도에 따라 탄소 제거 기술의 구체적인 유형이 크게 달라진다는 것을 발견했다. 성장이 느린 시나리오에서는 지하 저장소를 찾을 필요가 없는 암석 풍화 촉진이나 바이오차(biochar) 생산과 같은 방법들이 저장소를 찾는 병목 현상을 피할 수 있기 때문에 지형을 주도한다. 반면, 저장 용량이 빠르게 확장되는 가장 공격적인 시나리오에서는 바이오 에너지로부터 탄소를 포집하는 것과 같이 지질 저장을 활용하는 기술들이 주요 제거 방법이 된다. 이러한 역학 관계는 중요한 제약 조건을 드러낸다. 즉, 지하 저장소의 가용성이 많은 유망한 기술의 성장을 제한하는 요소라는 점이다. 현재 발표된 탄소 포집 프로젝트의 대다수는 화석 연료원으로부터 탄소를 포집하는 데 집중되어 있지만, 이 연구는 기후 목표를 달성하기 위해서는 이러한 저장 자원이 대기 및 생물학적 원천으로부터 탄소를 제거하는 데 우선적으로 할당되어야 함을 시사한다.

궁극적으로 이 연구는 기후 변화와 싸움에 있어 이산화탄소 제거와 지질 저장의 역할을 명확히 한다. 이 연구는 이러한 기술들이 상승하는 기온이라는 즉각적인 위기에 대한 빠른 해결책이 아님을 확인해 준다. 최고 기온을 방지하기 위한 창(window)은 우리가 내일 얼마나 빨리 새로운 제거 플랜트를 건설할 수 있느냐가 아니라, 오늘 얼마나 빨리 배출량을 줄이느냐에 의해 결정된다. 그럼에도 불구하고, 이 연구는 이러한 기술들이 장기적으로는 필수적이라는 점을 재확인한다. 이들은 기온이 상승한 이후 온도를 낮출 수 있는 유일한 알려진 경로로서, 세기의 후반부에 기후를 치유하기 위한 필요한 도구 역할을 한다. 앞으로의 길은 이중 전략을 요구한다: 피해를 제한하기 위한 화석 연료 사용의 즉각적이고 급격한 감소, 그리고 최악의 상황이 지나간 후 대기를 복구하기 위한 신속하고 지속적인 제거 기술의 규모 확장이다. 이 두 가지가 모두 없다면, 안정적인 기후라는 목표는 도달할 수 없는 영역으로 남을 것이다.