컬러풀한 화학의 진화- 그린 & 블루 케미스트리

2014. 12. 15

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여러분은 녹색을 보면 무엇이 떠오르나요? 파란색은요? 가장 자연에 가까운 이 색깔들과 화학이 만나면 무슨 일이 벌어질까요? 색색의 이름을 통해 화학은 지금 환경친화적인 기술과 산업으로 끊임없이 진화 중입니다! 지구를 생각하는 그린 & 블루 케미스트리 이야기를 여러분께 소개합니다.

화학, 환경을 생각하다

인류의 문명은 화학과 더불어 발전해왔습니다. 석유화학을 통해 우리는 산업에 필요한 기초 소재 대부분을 얻었고, 이를 발전시켜 더욱 편리하고 풍요로운 삶을 살 수 있게 되었죠. 또한 화학을 기초로 한 의약품 덕분에 건강하게 생활하고, 합성섬유로 추위와 더위를 이겨내는 등 일상 곳곳에서 화학은 도움을 주고 있습니다.

급격한 지구온난화로 화학이 환경에 미치는 영향에 대한 관심이 높아졌다.

하지만 편리함은 그 이면을 갖고 있습니다. 에너지와 자원을 대량으로 소비하면서 폐기물과 공해물질이 배출되었고, 어느 순간부터 화학과 관련된 사업은 공해산업으로 부정적인 이미지를 갖게 되었습니다. 또한 급격한 온난화와 오염 등 갈수록 환경에 대한 관심이 커지며, 화학은 필연적으로 자연과 함께 발전할 수 있는 방향을 모색하게 되었죠.

지속 가능한 성장을 위한 화학 – 그린 케미스트리(Green Chemistry)

빠르게 발전하며 인류를 풍요롭게 만들어주었던 화학 산업은 이제 주위를 둘러보기 시작했습니다. 예전엔 어떻게 하면 좋은 물질을 경제적으로 생산할 수 있는가에 주안점을 두었다면, 이제는 생산 과정에 어떤 위험성이 있고, 어떤 해로운 물질이 배출되며, 또 생산된 물질이 장기적으로 환경과 인체에 어떤 영향을 미치는지에 대하여 고민하게 되었죠. ‘화학 없는 삶’이 불가능한 지금, 인류는 화학의 순기능은 유지하면서 환경오염, 유해물질, 자원의 고갈 등을 최소화할 수 있는 방법을 연구하기 시작합니다. 그렇게 화학기술을 통해 지속 가능한 성장을 목표로 하는 ‘그린 케미스트리(Green chemistry, 녹색화학)’라는 개념이 탄생하게 되었답니다.

스마트 그리드 정책 또한 그린 케미스트리 활동의 일종이다.

화학제품의 개발, 제조, 폐기 등 전 과정에서 친환경적 패러다임으로의 변화를 역설하는 ‘그린 케미스트리’는 합성 유기화학으로 박사학위를 받고, 미국 환경보호국(EPA)에서 근무하던 폴 아나스타스(Paul T. Anastas)가 1991년에 처음으로 개념화시켰는데요. 그는 1998년에 존 워너(John C. Warner)와 함께 쓴 <그린 케미스트리: 이론과 실제(Green Chemistry: Theory and Practice)>를 통해 이를 위한 12가지 원칙을 제안하였습니다. 더불어 환경을 생각하는 기업과 단체, 국제사회의 노력이 더해지며 화학 기술은 인간과 자연이 상생할 수 있는 방향으로 진화하게 되었죠.

그린 케미스트리의 12가지 원칙 (1998, 폴 아나스타스, 존 워너)

① 폐기물은 생긴 다음에 처리하기보다, 생기지 않도록 해야 한다. ② 사용하는 원료가 전부 최종 생성물에 들어가도록 합성 방법을 개발해야 한다. ③ 사람의 건강과 환경에 덜 해로운 물질을 사용하고, 덜 해로운 물질이 생기는 합성법을 개발해야 한다. ④ 원하는 기능은 있으면서 독성은 최소인 화학제품을 고안해야 한다. ⑤ 가능하면 보조 물질은 사용하지 않아야 하며, 사용하는 경우에는 무해한 것이어야 한다. ⑥ 가능하면 화학 반응을 실온과 대기압에서 일으켜서 에너지 소비를 최소화해야 한다. ⑦ 기술적으로나 경제적으로 허용될 경우, 고갈되는 원료보다는 재생 가능한 원료를 사용해야 한다. ⑧ 유도체화(보호/탈보호 반응, 일시적인 물리적/화학적 공정의 변형 등)는 가능하면 줄이거나 피해야 한다. ⑨ 촉매(될 수 있으면 선택적인 촉매)를 사용하는 것이 바람직하다. ⑩ 화학제품은 사용한 후에 해롭지 않은 것으로 분해되도록 고안돼야 한다. ⑪ 실시간으로 화학 공정을 감시하고 해로운 물질의 생성을 통제할 수 있는 분석 방법의 개발이 필요하다. ⑫ 화학 공정에 사용되는 물질은 폭발, 화재, 외부로의 배출 등의 사고 가능성이 거의 없는 것을 선택해야 한다.

재생과 복원의 새로운 패러다임 – 블루 케미스트리(Blue Chemistry)

하지만 그린 케미스트리에도 한계는 있었습니다. 이미 환경오염이 심각한 지구에서 오염을 예방하는 소극적인 대처로는 충분치 않았기 때문이죠. 이에 국내 화학계 산학연관 전문가들은 2020년을 내다본 ‘화학 산업 발전전략(CHEMI2020)’에서 환경과 지구 자체를 재생하고 복원하는 새로운 화학 패러다임으로 ‘블루 케미스트리(Blue Chemistry)’라는 개념을 제안합니다. 자연 모방 기술, 자연 재생 기술의 개발과 확산으로 자연을 재생시키면서도 일자리와 경제 발전을 지속할 수 있다고 말한 유명기업가 군터 파울리(Gunter Pauli)의 저서 <블루 이코노미>에서 착안한 ‘블루 케미스트리’는 자연재생 화학기술 창출, 화학과 기타 영역 기술의 융합, 사회기술시스템 혁신으로 자연환경과 지구 자체를 재생하고 복원하는 것을 새로운 화학 발전전략으로 제시합니다.

이런 자연친화적인 방향은 LG화학에서도 꾸준히 추진해오고 있습니다. 태양열/바람과 같은 자연에너지를 ‘전기’ 에너지로 활용할 수 있도록 하는 ESS 사업이 그 대표적 사례죠. 또 제주도의 스마트 그리드 실증 사업 역시 친환경 섬 구축을 통해 환경을 복원함으로써 블루 케미스트리를 실천한 사례라 할 수 있습니다.

블루 케미스트리는 자연과 화학이 함께 발전하는 미래를 위한 기술이다.

화학으로 인해 풍요로운 생활을 하고 있는 인류가 다시 화학의 힘으로 지구를 살리려고 노력하는 모습을 보니 지식과 기술은 어떻게 활용하는가에 따라 그 결과가 전혀 달라질 수 있다는 생각이 듭니다. 앞으로 이산화탄소나 산업 폐기물을 재활용해 생태계를 복원시키는 방법이 활발히 연구 중이라니, 미래를 바꿀 블루 케미스트리의 활약이 기대되죠? LG화학 역시 글로벌 화학기업으로서 인류의 편의는 물론 환경까지 살리는 화학 기술을 위해 더욱 노력하겠습니다!