기획안건 보고서 it- 대체에너지-초본3탄

[손우석]

자원고갈에 따른 대체에너지의 필요성

1.인구 성장과 자원 고갈, 그리고 환경 파괴

인류는 현재 대단히 중대한 기로에 서 있다. 여러 가지 요인들이 매우 복잡하게 상호 관련되어 발생하는 심각한 문제들에 직면해 있는 것이다. 그 대표적인 문제 중의 하나가 바로 환경 문제이다. 인류가 지금까지 살아오는 동안 현재와 같이 인류의 생존 자체를 위협할 정도로 환경이 파괴되고 오염된 적은 없었다. 과거에도 인간이 살았고 의식주를 해결하는 과정에서 당연히 각종 오염물질을 배출했을 텐데 왜 그 당시에는 문제가 심각하지 않다가 지금에 와서 지구 전체의 구성원들의 존재를 뒤흔들고 있는 것일까? 그것은 바로 인구의 급속한 성장과 공업화 및 생활수준의 향상에 따른 자원 사용의 증가 때문이다. 인구의 급증과 자원의 무분별한 사용으로 인한 자원의 고갈 문제와 환경오염 문제는 인류가 인간답게 살아나갈 수 있는 지구 생태계를 위협하고 있다.

 인구 성장  

인구는 지수 함수적인 즉 기하급수적인 J 커브를 그리며 성장해 왔다. 앞으로도 계속 이와 같은 추세로 인구가 증가하다가 어느 한계 상황에 이르러 인류 전체가 공멸의 길을 걸을 것인지, 아니면 인류 모두가 지혜를 짜 모아 한계 상황에 이르기 전에 인구 증가를 멈추고 질 높은 생활을 누릴 것인지 아직은 장담할 수 없다. 다만 지금까지 행해진 연구를 바탕으로 현재 우리가 알 수 있는 것은 벌써 지구가 수용할 수 있는 적정한 인구(물론 이 자체에 대한 논란도 많다)를 넘어선 것으로 보이며(설령 적정선을 넘지 않았다 할지라도 일부 지역에서는 인간다운 생활을 포기한 지 오래다. 삶의 질은 꿈도 꾸지 못하고 생존 그 자체에 매달려 있는 인구가 전 세계적으로 약 20%나 된다.) 현 추세대로 인구가 증가하고 현재의 기술 수준을 유지한다면 2050년 이전에 우리는 파멸하게 될 것이라는 점이다

하지만 지구 전체적으로 볼 때 인구의 증가는 인구의 부양 능력을 시험하는 계기가 되었다. 아직은 절대적인 수준 (즉 전체 인구 대비 각종 자원 및 식량을 비교해 보았을 때)에서는 심각한 문제로 대두되지 않고 있으나 고도로 경제가 발전한 국가와 아직도 원시 경제를 바탕으로 살고 있는 국가 또는 지역을 비교해 보면 그 문제가 심각하다. 즉 상대적인 수준에서 이미 일부 지역에서는 부양 능력 이하의 생활을 하고 있는 것이다. 예를 들어 지구상의 인구 중 성인의 절반 이상이 문맹이며, 20%가 기아 상태, 16%가 집이 없고, 25%가 비위생적인 물을 마시고, 30%가 보건 의료 시설의 혜택을 제대로 받지 못하고 있다. 이와 같은 문제는 아직까지 자원이 균등하게 분배되지 않기 때문에 발생하는 것으로 볼 수 있다. 하지만 앞으로 계속해서 인구가 증가한다면 우리의 미래는 어떻게 될 것인가?

 자원의 사용과 환경의 질 저하

앞에서 살펴보았듯이 인구의 급격한 증가는 자원의 고갈 속도를 한층 더 앞당길 것이 확실하기 때문에 이와 같은 기술적 노력만으로는 자원의 고갈은 피할 수 없는 문제가 되어 인류의 미래로 다가올 것이다. 뿐만 아니라 고갈되지 않고 순환하는 자원의 경우에도 우리 인류가 잘 관리하며 깨끗하게 사용하지 않는다면 풍요 속에 빈곤을 맞을 수 있다. 예를 들어 과거나 현재나 미래나 강수량이 거의 일정하여 우리들이 사용할 수 있는 물의 양이 거의 비슷하다 할지라도 하천 주변의 수많은 공장과 가정 등에서 폐수를 엄청나게 배출한다면 더러워서 더 이상 사용할 수 없을 것이다. 이처럼 물 자체는 순환될지 모르지만 우리는 그 물을 사용하지 못하는 경우가 발생할 수 있기 때문에 단순히 순환자원이라고 하여 고갈되지 않는다고 말하기는 곤란하다

 오염

오염물질을 많이 배출하는 공해 산업의 경우 선진국의 환경규제를 피해 저개발국가로 대거 이동하여 생산되고 있으며, 공장이 선진국에 있는 경우 산업 공정에서 배출되는 오염물질을 값싸게 후진국에 수출하는 경우도 있다. 또 자국에서는 환경 규제로 더 이상 가동할 수 없는 공장 설비를 후진국에 판매하는 경우도 늘고 있다. 각 지역에서의 오염은 모두 모여 결국 지구 전체의 생태계를 위협하고 있다는 사실을 잘 알고 있으면서도 이와 같은 반환경적인 행동을 일삼고 있는 것이 지금의 현실이다

 대처 방안

이러한 위기 상황에 대처하기 위한 인간의 역할에 대한 관점에는 두 가지가 있다. Neo-Malthusian과 Cornucopian이 그것이다. 신맬더스주의자들은 인간이 직면한 문제가 심각하며 미래가 비관적이라고 본다. 인구는 지속적으로 증가할 것이며 인간의 기술로조차 해결할 수 없는 자원 고갈과 환경오염 문제가 앞으로 더욱 심각해질 것이라고 주장한다. 이에 비하여 코뉴코피안들은 현재의 위기는 일시적이며 새로운 방식으로 미래가 새롭게 열릴 것이라고 낙관하고 있다. 기술의 발전과 과학 영역의 확대는 자원을 계속해서 개발할 것이며 환경오염 역시 잘 해결할 것이라고 전망한다. 그 해결 방법의 하나로써 대체에너지 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다. 물론 대체에너지의 개발이 현시점에서 격고 있는 자원고갈의 문제와 환경문제를 말끔히 해결할 수는 없겠지만 자원고갈의 완화와 에너지 수급의 균형을 유지해줄 수 있다는 측면에서 미래의 대체에너지 활용이 그 어느 산업보다 중요시 될 것이라 예측되고 있다. 인간은 썩은 공기를 마시며 살 수 없고 사회는 에너지 없이 돌아갈 수 없다는 점을 이해하고 있다면 독자여러분에게 대체에너지에 대한 이해와 활용방안에 대해 끝까지 시선을 때지 말아야 함을 강조하고 싶다.

2.대체에너지란?

우선 대체에너지의 기본 정의부터 알아보도록 하겠다. 대체에너지란 석탄, 석유, 원자력 및 천연가스가 아닌 태양에너지, 바이오매스, 풍력, 수력, 연료전지, 석탄의 액화, 가스화, 해양에너지, 폐기물에너지 및 기타로 구분되고 있고 이외에도 지열, 수소, 석탄에 의한 물질을 혼합한 유동성 연료를 의미한다. 그러나 실질적인 대체에너지란, 넓은 의미로는 석유를 대체하는 에너지원으로 좁은 의미로는 신·재생에너지원을 나타낸다.

3.대체에너지의 종류와 활용방안

바이오매스 

  바이오매스는 나무가 주된 에너지원이던 19세기까지 전세계에서 가장 많이 사용된 에너지원으로 지금도 저개발국가에서는 에너지의 상당 부분을 바이오매스가 공급하고 있다. 바이오매스는 아직도 풍부하게 존재하는데, 나무뿐만 아니라 곡물, 식물, 농작물 찌꺼기, 축산분뇨, 음식 쓰레기 등이 모두 바이오매스로서 에너지 생산에 이용될 수 있다. 바이오매스는 나무처럼 가공하지 않은 형태로 손쉽게 열을 생산하는 데 이용될 수도 있고, 가공하여 메탄올, 에탄올, 바이오디젤유 등의 액체 연료와 수소나 메탄 같은 기체 연료 등의 바이오연료(biofuel)를 얻어 자동차 연료나 발전용, 난방용 연료로 이용하는 것도 가능하다. 바이오매스는 직접적인 연소나 가스화, 열분해 등의 열화학적 변환과 혐기성 분해 또는 발효 등의 미생물과 박테리아를 이용한 생화학적 변환, 직접적인 기름 추출 방식 등을 통해 가공된다. 직접 연소를 통해서는 나무찌꺼기나 농작물 찌꺼기를 태워서 직접 열을 얻거나 연소열로 증기를 만들어서 난방열과 전기에너지를 얻는다. 또한 산소가 소량 공급되는 상태에서 가열하면 중질의 가스가 만들어지고 이를 정화한 후 열병합 발전기를 통해 난방열과 전기를 생산하는 데 이용할 수 있다. 열분해는 공기를 완전히 차단한 상태에서 섭씨 500 정도의 고온으로 가열하여 바이오기름, 가스, 목탄 등을 만드는 데 가스와 기름은 전기와 열을 생산하는 데에, 목탄은 연료로 이용된다.

 바이오매스로 주목 받는 식물들은 대기중의 이산화탄소를 빠르게 흡수해서 성장하는 것들로 공기중의 이산화탄소가 축적되어 만들어진 것이기 때문에, 에너지로 사용될 경우 이산화탄소는 단지 순환할 뿐 추가적으로 배출되는 것은 없다고 말할 수 있으나 대규모로 경작할 경우나 대규모 가공과정에서 토양의 침식, 물 사용, 비료나 농약의 투입, 생물 다양성, 자연경관 등의 환경적인 측면에서 부정적인 결과를 가져올 수 있다.

파력발전과 온도차 발전

  지구의 해안에 들이치는 파도의 에너지는 모두 200-300만 메가와트에 달할 것으로 추정된다. 이와 같이 잠재량은 매우 많지만 파도로부터 전기를 얻는 시도는 아직 연구개발단계에 머물어 있지 실용화되지는 않고 있다. 단지 몇 개의 원형 형태의 시스템이 실험적으로 설치되어 운영되고 있다. 이것들은 모두 해안선에 설치되어 있고, 총 발전용량은 1메가와트도 채 안된다.

 바다에서의 온도차를 이용해서 에너지를 얻으려는 생각은 100년 이상 된 것이다. 이것이 실용화되면 가장 큰 재생가능 에너지원이 얻어지는 셈이지만, 열역학적으로 보면 온도차가 클수록 에너지를 뽑아내기가 쉽기 때문에 바다의 그다지 크지 않은 온도차를 이용해서 에너지를 얻는 것은 기술적으로 쉬운 일이 아니다. 온도차가 적어도 섭씨 20도 이상은 되어야 기술적으로 에너지를 얻기가 적합한데, 이러한 곳은 열대의 깊은 바다밖에 없다. 그러나 깊은 바다에 장치를 설치하는 데는 여러 가지 어려움이 따르기 때문에, 온도차를 이용한 발전이 실용화되려면 상당한 시간이 걸릴 것으로 예측된다. 온도차로 에너지를 얻기 위해서는 기술적으로 두 개의 시스템을 적용할 수 있다. 하나는 따뜻한 바다물을 낮은 압력에서 증발시켜서 증기를 만들고 이것으로 터빈을 돌린 후, 터빈을 통과한 증기는 응축기에서 차가운 바다물을 이용해서 냉각시키는 것이다. 다른 하나는 폐쇄된 회로 속에서 따뜻한 바닷물을 이용해서 암모니아 같이 끓는점이 낮은 액체를 끓여 그 증기로 터빈을 돌리는 것이다. 터빈을 돌린 암모니아 증기는 열교환기에서 차가운 바닷물에 의해 응축되어 되돌려진다.

지열에너지 

  땅 속 깊은 곳에서는 방사성 동위원소들의 붕괴로 끊임없이 열이 생성되고 있고, 땅 속 마그마는 종종 지각이 얇은 곳에서 화산이나 뜨거운 노천온천의 형태로 열을 분출한다. 이러한 열을 보통 지열이라 부르는데, 지열은 방사성 물질과 마그마의 작용으로 생성되는 것이기 때문에, 태양에너지와는 관계없는 것이다. 지열은 직접적인 난방, 전력생산, 열펌프를 통한 난방과 냉방, 제조용 열 등 여러 가지 형태로 이용될 수 있다.

 온도가 그다지 높지 않은 섭씨 20도에서 150도 사이의 지열이 존재하는 땅속 저장소는 보통 주거지나 산업체에 직접 열을 공급하는 데 이용될 수 있다. 지열을 직접 이용하는 시스템은 세 개의 핵심요소로 구성되어 있다. 이것은 지하에 존재하는 또는 지하에서 데워진 뜨거운 물을 지표면으로 뽑아 올리는 열공급장치, 열을 실내난방용이나 산업제조용으로 전달하는 기계장치 그리고 사용되고 나온 냉각된 물을 내보내는 장치이다. 직접적인 이용은 냉난방이나 산업용 외에도 온실, 양어장, 수영장, 목욕탕 등에도 이용될 수 있다. 지열의 직접적인 이용은 지열로 전력을 생산하는 경우와 비교할 때 열의 이용효율이 높고, 투자비와 개발비가 적게 든다는 이점을 가지고 있다. 전력생산의 경우 효율은 5-20%에 지나지 않지만, 직접 이용은 50-70%에 달한다. 또한 온도가 그다지 높지 않은 지열도 직접 이용은 가능하다는 것도 장점이다. 그러나 지열을 이용해서 생산한 전기는 먼 곳까지 전달되기 쉽지만, 직접적인 이용은 그 장소 부근으로부터 벗어나기가 힘들다는 단점도 있다.

 지열을 이용해서 전력을 생산하기에 적합한 곳은 뜨거운 증기나 뜨거운 물이 나오는 곳이다. 증기가 솟아나오는 곳에서는 이 증기로 직접 터빈을 돌려서 발전을 한다. 뜨거운 물이 나오는 경우 물의 온도는 섭시 182도 이상이 되어야 하는데, 이 물은 땅 속에서 높은 압력을 받고 있기 때문에, 지상으로 끌어올려지면 압력이 떨어지면서 일부가 증기로 바뀐다. 이 증기는 물로부터 분리되어 터빈으로 전달되어 터빈을 회전시키고, 이때 전력이 생산된다. 증기와 분리되어 나온 물과 터빈을 통과한 후 응축된 증기는 원래의 저장소로 되돌려진다.

 물의 온도가 섭시 107도에서 182도까지인 경우에도 전기를 생산할 수 있는데, 이때는 물을 열교환기로 보내서 낮은 온도에서 끓는 액체를 증기로 변환시켜야 한다. 이 증기는 터빈을 돌리고 이때 발전기가 함께 회전하면서 전기를 만들어낸다. 끌어올려진 물은 열교환기를 통과한 후 땅속으로 보내져서 가열되어 다시 끌어올려진다. 이 시스템에서는 물이 흐르는 회로가 완전히 닫혀져 있어 땅 속에 뜨거운 물이 없고 뜨거운 암석층만 있어도 가능하다. 뜨거운 암석층은 거의 식지 않기 때문에 이 과정은 발전시설의 규모가 적당하면 오랫동안 반복 가능하기 때문이다.

 그러나 땅속으로부터 뜨거운 증기나 물을 끌어올려서 발전하는 것은 엄밀한 의미에서 재생 가능한 것은 아니다. 현재 지열 발전을 하는 모든 곳의 열저장량은 점차 줄어들어가고 있는데, 그 이유는 발전을 위해 빠져나가는 지열의 양이 저장소의 재충전 능력보다 더 빠르게 나가버리고 있기 때문이다. 물론 오랜 시간이 걸리기는 하겠지만, 땅속에서 뜨거운 물이나 증기가 고갈되고 뜨거운 암석층이 식어버리면 더 이상 열을 끌어올릴 수 없게 되는 것이다.

 또한 지열은 원래 뜨거운 물이나 스팀이 나오는 곳에서만 이용 가능한 것으로 여겨졌다. 그러나 최근에 땅을 열 저장소나 열 싱크로 이용하여 난방이나 냉방을 하는 열펌프가 개발되어 퍼지면서 지열 이용은 어디서나 가능한 것으로 바뀌었다. 미국에서 지열 열펌프는 냉방과 난방용으로 가장 에너지 효율이 높은 것으로 평가되어 있다. 지열 열펌프는 땅 속에 이미 존재하는 약간의 열을 이용하기 때문에 기존의 공기를 이용한 열펌프보다 훨씬 높은 효율을 낸다. 이 기술은 땅속이나 지하수가 연중 비교적 일정한 온도(섭씨 10도 내외)를 유지한다는 점을 활용하는 것이다. 땅속은 여름에는 지상보다 온도가 낮고, 겨울에는 지상보다 온도가 더 높다. 지열 열펌프는 땅속이나 지하수에 저장된 열을 겨울에는 건물로 전달하고, 여름에는 열을 건물로부터 뽑아서 땅속으로 보내는 일을 한다. 그러므로 땅속은 겨울에는 열원으로, 여름에는 열 싱크로 작용하는 것이다. 지열 열펌프를 이용하는 시스템은 크게 땅속과 연결하는 장치, 열펌프, 열 배분장치로 구성되어 있다. 이와 같이 땅속 얕은 곳의 온도가 일정하다는 것을 이용해서 냉난방을 하는 것은 땅속의 온도가 오랜 시간이 지나도 변화하지 않기 때문에, 뜨거운 물이나 증기를 이용하는 지열발전과 달리 재생가능한 것이다.

  간혹 기체 함유량이 아주 높은 경우도 있는데, 이러한 경우에는 특수한 기술을 사용하여 기체가 대기로 방출되지 못하도록 해야 한다. 지열을 이용하는 열펌프는 에너지 효율이 매우 높다. 이 장치는 기존의 장치보다 적은 양의 전기를 소비하고, 따라서 이산화탄소나 오염물질 배출량도 적다. 또한 프레온 가스를 사용하지 않고도 냉방을 하기 때문에 오존층 파괴도 억제하는 효과도 낳는다.

수력 에너지

  모든 재생가능 에너지 기술 중에서 수력을 이용하는 기술은 가장 오래된 것이고, 근대 산업사회에서 가장 중요한 역할을 했다. 지금도 지역에 따라서는 수력을 이용해서 물을 퍼올 리거나 곡식을 가공하기도 하지만, 현재 수력은 대부분 전기를 생산하는 데 이용된다. 그런데 지금까지 전력생산을 위해서 세워진 대부분의 대형 수력발전소는 새로운 재생가능 에너지에 속하지 않고, 또한 이제는 재생가능하다고 보기도 어려운 면을 지니고 있다. 그리고 종종 심각한 환경문제를 초래하기도 한다. 커다란 댐을 건설해서 수력발전을 할 경우 댐은 물의 흐름을 느리게 해서 댐 바닥에 토사가 쌓이게 만든다. 이러한 토사는 강바닥을 높이고, 그 결과 댐으로 들어오는 강물의 흐름은 더 느려진다. 그리고 이는 댐으로부터 터빈을 통과할 수 있는 물의 속도를 점차 감소시키고, 따라서 그 양도 감소시켜 결국은 수력발전소의 최대 발전용량도 감소시킨다.

  거대한 댐은 또한 주변지역의 기후에도 영향을 미친다. 대기를 습하게 만들어서 여름에는 날씨를 더 무덥게 만들고, 겨울에는 더 춥게 만들기도 한다. 거대한 댐의 경우에는 물의 무게 때문에 지각이 눌리기 때문에 약하기는 하지만 지진이 잦아지기도 한다. 댐은 물고기들이 강을 따라 이동할 수 있는 통로를 막아버리기 민물고기의 생존에도 심각한 위협요소로 작용한다. 이러한 여러 이유로 인해 대형 댐 건설은 많은 비판을 받았고, 그 결과 몇몇 계획은 최소되기도 했다.

 대형 수력발전은 전세계적으로 강한 비판에 직면해 있지만, 다른 형태의 수력발전은 재생가능 에너지원으로서 세계 에너지 공급을 위해 상당한 기능을 할 것으로 기대된다. 새로운 형태란 소형 수력발전을 말하는데, 이러한 발전방식으로는 낙차가 큰 곳에 댐이 아니라 관을 설치해서 관속의 물의 힘으로 터빈을 돌리는 것과 흐르는 물을 그대로 통과시켜서(run of the river) 발전기를 돌리는 두 종류의 형태가 있다. 두가지 방식 모두 댐을 건설할 필요가 없고, 강을 크게 변형시키지 않는다는 장점을 가지고 있다. 관을 설치하는 경우는 낙차가 큰 강의 강물의 일부를 따로 끌어서 관 속을 흐르도록 하고 이 흐르는 힘을 이용해서 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 강의 낙차가 크지 않은 경우에는 물속에 소위 '전구형 터빈'(bulb turbine)을 설치해서 전기를 생산한다. 기존의 수력터빈은 대형이든 소형이든 물이 터빈과 수직방향으로 떨어지면서 터빈의 날개를 때려서 돌리지만, '전구형 터빈'은 회전축이 물의 흐르는 방향과 평행으로 놓인다. 강물은 터빈 속으로 직접 들어가서 흘러나오고, 이때 물의 흐르는 힘에 의해 발전기가 회전하면서 전기가 만들어지는 것이다.

 소수력발전은 대형 댐을 건설해서 발전하는 경우와 달리 건설기간이 짧기 때문에, 대형 수력발전소에 비해서 산출되는 에너지의 양이 그다지 많지는 않아도 건설에 투입된 에너지의 상쇄기간도 길지 않다. 보통 대형 수력발전의 경우 투입에너지의 상쇄기간이 5-6개월 결리는 것에 비해 소형은 9개월 정도 걸린다. 이산화탄소 배출량은 대형이 킬로와트시당 약 10그램, 소형은 약 15그램 정도이다. 이산화황은 대형의 경우 킬로와트시당 약 0.02그램, 소형은 약 0.03그램이다.

연료전지 

   요즈음에는 연료전지가 미래의 에너지 생산장치로서 관심을 끌고 있다. 연료전지는 수소를 통과시켜 산소와 반응하게 해서 전기와 열을 만들어내는 장치로 재생가능 에너지원은 아니다. 다만 태양에너지나 풍력 등 재생가능 에너지를 이용해서 만든 수소를 이용할 수 있는 적절한 장치라는 점에서 종종 재생가능 에너지와 연관이 있는 것처럼 언급되고 있을 뿐이다. 그러나 현재 연료 전지용 수소는 거의 모두 천연가스를 분해해서 생산한다. 그런데 이 분해과정에서 이산화탄소가 배출되기 때문에 연료전지 그 자체로는 청정한 기술이 아닌 셈이다. 연료전지는 내부에 축적된 화학물질의 반응으로부터 얻어진 에너지를 이용하는 보통의 전지와 달리 연료(수소)가 공급되면 계속해서 전기와 열이 생산되는 장치이다. 전지는 양극과 음극으로 이루어져 있고, 음극에서는 수소가 양극에서는 산소가 공급된다. 음극에서 수소는 전자와 양성자로 분리되는데, 전자는 회로를 흐르면서 전류를 만들어낸다. 이것들은 양극에서 산소와 만나 물을 생성하기 때문에 연료전지의 부산물은 물이다. 연료전지는 자동차나 건물의 전기와 열 생산에 이용될 수 있다. 연료전지에 들어가는 수소의 원료는 고려하지 않고 그 자체만 놓고 볼 때는 배출물질이 물이기 때문에 매우 깨끗한 에너지 생산 장치로서 주목받고 있다.

 일부 에너지 연구자들은 인류가 앞으로 탄소 경제로부터 수소 경제로 나아가면 연료전지가 그 핵심역할을 할 것으로 전망한다. 연료전지는 거의 모든 곳의 동력원과 열원으로 기능할 수 있다는 이점을 가지고 있기 때문이다. 전기자동차의 수송용 동력을 제공할 수 있고, 전기를 생산함과 동시에 열도 생산하기 때문에 소규모의 것은 주택의 지하실에 설치해서 난방과 전기 생산을 동시에 할 수 있다. 조금 큰 규모로 설치할 경우에는 큰 건물의 전기와 난방을 담당할 수 있다. 대규모로 설치하면 도시공급용 전기와 난방열을 생산할 수 있다. 그러나 수소는 폭발성이 강한 물질이고 섭씨 -253도에서 액체로 변환되기 때문에 다루기에 어려운 점이 있다. 그리고 수소경제로 전환하기 위해서는 석유에 맞게 건설되어 있는 모든 사회 기반시설을 바꾸어야 한다는 사회적, 경제적으로 대단히 어려운 과제를 해결해야만 한다.

4.세계 각국의 대체에너지 이용현황과 우리나라

현재 선진각국에서 활발히 기술개발이 진행되어 실용화 단계에 접어든 대체에너지로는 태양에너지, 풍력에너지가 주종을 이루며, 바이오매스, 지열, 파력, 조력 등을 이용한 대체에너지 개발이 활발히 진행되고 있다. '98년 미국 조지 워싱턴대에서 발표한 '미국의 미래기술'에 의하면 미국은 2010년쯤 에너지 소비량의 10%를 대체에너지로 충당하게 된다고 하며, 또 유럽연합(EU)이 97년 발간한 '에너지백서'는 2010년까지 대체에너지 비중을 현재의 2배인 12%까지 끌어올리려는 계획을 갖고 있다. 또한 풍력발전의 메카라 할수 있는 덴마크의 경우 4,900개의 풍력터빈에서 1,135MW의 전기를 생산 전기소비량의 7%를 충당하고 있으며, "에너지 21" 계획에 의하면 2000년에 10%, 2030년까지 50%를 풍력으로 대체한다"는 목표아래 대체에너지 개발과 활성화에 노력하고 있다 .그리고 일본의 경우 일찌감치 공공기관을 대상으로 태양광 발전 시스템 보급에 나서 1990년대를 거치며 20배의 가량의 태양광 에너지 생산 증대와 함께 발전 단가도 80% 가량 줄일 수 있었다. 일본은 태양광 발전 모듈과 같은 관련 산업을 발전시키면서 세계 태양전지 시장을 주도하고 있다.

이에 비해 우리나라는 여전히 원자력 위주의 에너지정책에서 탈피하지 못하고 오히려 2015년까지 원자력발전의 비중을 '98년 27.5%에서 34.2%로 늘릴 계획이며, 대체에너지 개발은 초보단계를 벗어나지 못한 채 97년부터 "에너지 기술개발 10개년 계획"에서야 비로소 현재 0.82%에 불과한 대체에너지 비율을 2%까지 끌어올리겠다고 한 정도이다.

참고로 우리나라는 미래에 사용될 대체에너지로 석유, 석탄, 원자력, 천연가스가 아닌 에너지로 11개분야를 지정하였고 (대체에너지개발 및 이용·보급촉진법 제 2조) 세분하여 보면 아래와 같다.

- 재생에너지 8개분야 : 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지

- 신 에너지 3개분야 : 연료전지, 석탄액화·가스화, 수소에너지

5.대체에너지(재생에너지)의 문제점

재생가능 에너지 기술이라고 해서 예외가 될 수는 없다. 예를 들어서 태양전기를 얻기 위해 산지의 사면과 놀고 있는 밭이나 염전을 태양전지판으로 뒤덮는다면 아주 넓은 땅이 못쓰게 되는 결과가 생긴다. 사실 태양광 발전기는 비어있는 지붕에 설치하는 것이 가장 적합하다. 설치할 지붕은 남아돌아간다. 그런데 이 지붕을 두고 맨땅을 태양전지판으로 뒤덮은 것은 토지이용의 측면에서 넌센스이고 반 생태적인 것이라 할 수 있다. 또한 높이가 150미터에 달하고 날개 지름이 100미터나 되는 5메가와트급의 풍력발전기를 산지를 따라 대대적으로 설치하면 자연경관이 크게 변형되고, 생태계에 부정적인 영향이 주어질 수 있다. 그러나 이러한 풍력발전기를 바다에 적절하게 세우면 생태적으로 큰 문제는 발생하지 않는다. 풍력발전을 늘리는 것 자체는 바람직한 것이지만 어느 곳에 발전기를 세우느냐에 따라 생태계에 미치는 영향은 크게 달라질 수 있는 것이다.

바이오매스의 이용도 예를 들어 브라질의 경우와 같이 넓은 땅에 사탕수수를 재배하면 숲의 파괴, 강물과 토양의 오염이라는 문제가 발생한다. 사막에 대형 태양열 발전기를 설치해서 발전을 하면 전기를 수송해야 하는 문제가 초래되고, 이를 위해 사막 곳곳에 그리고 인구 밀집 지역에 대형 송전탑들을 설치하면 피해가 발생할 수 있다. 사막에서 생산되는 전기를 이용해서 수소를 만들어 에너지를 많이 필요로 하는 지역으로 운반하자는 제안이 꽤 오래 전부터 나오고 있지만, 이로부터도 환경문제, 안전문제 등 여러 가지 문제가 나타날 수 있다.

대형 수력발전이 처음에는 깨끗하고 자원을 보호할 수 있는 발전방식으로 여겨졌지만 시간이 흐름에 따라 커다란 환경문제를 가져온다는 것이 밝혀졌듯이, 그리고 염화불화탄소가 사용후 수십 년이 지난 후에 오존층 파괴의 주범이라는 것이 밝혀졌듯이 재생가능 에너지 기술도 조심스럽게 접근하지 않고 마구 적용하면 생각지 않은 문제를 유발할 수 있는 것이다. 얼마 전부터 수소경제에 대해 열광하는 글들이나 학자들이 점점 늘어나고 있는데, 이러한 열광에 대해서도 우리는 경계해야 한다. 수소의 적절한 이용이 기후변화, 대기오염, 에너지 고갈 등의 해결에 기여할 수 있는 것은 사실이다. 그러나 모든 것을 수소에 의존하려 할 경우에는 예기치 않았던 문제가 발생할 수 있다.

예를 들어서 연료전지를 자동차, 난방, 전력생산, 제조용 등에 널리 이용한다고 가정하자. 연료전지로부터는 수증기만 배출되므로 대기오염이나 기후변화 같은 것에 대해 아무런 걱정을 하지 않고도 이 기술을 사용할 수 있을지 모른다. 수소가 천연가스의 분해를 통해서 만들어지든 재생가능에너지에 의해서 만들어지든 연료전지를 사용하는 사람은 자신의 행위로 인해서 나오는 배출물질이 어디에도 해를 입히지 않기 때문에 수소가 만들어지는 앞의 단계에 대해서는 아무런 생각도 하지 않고 연료전지를 사용할 가능성이 있다. 만일 수소의 가격이 그다지 높지 않다면 수소를 많이 쓰리라는 것도 예상할 수 있다. 그런데 수소가 천연가스로부터 오는 것이라면 연료전지를 이용해서 수소를 많이 쓰면 쓸수록 천연가스가 줄어들 것이고, 천연가스의 분해산물의 하나인 이산화탄소 배출이 늘어난다. 수소가 재생가능 전기나 바이오매스로부터 얻어진다고 하면 그러한 문제는 발생하지 않는다. 그러나 배출되는 수증기가 지구상에 아무 문제도 일으키지 않으리라고 생각하면 그건 오산이다. 수증기도 이산화탄소와 마찬가지로 온실기체이다. 만일 수소의 대량 소비로 많은 양의 수증기가 생성되어서 대기 속으로 올라간다면 지구의 기후는 영향을 받을 수밖에 없다. 수증기를 인위적으로 많이 만들어내서 대기 속으로 배출하면 지구의 물 순환이 교란될 수 있는 것이다. 화석연료를 사용해도 수증기는 배출되지만 수소경제로 전환될 경우 배출될 수증기의 양이 그것보다 훨씬 많다.

마무리

재생에너지 개발은 먼 앞날을 보고 장기적인 관점에서 국책적으로 추진하는 프로젝트이며 상당기간 재생에너지로 대용량의 에너지를 경제적으로 얻을 수 없으므로 현실과 이상을 혼합한 에너지 정책 수립이 필요하다. 앞으로 올바른 에너지사용국가가 되기 위해서라도 국민의 생활과 편의를 위해 대체에너지와 같은 산업적이면서도 친환경적인 정책이 우선시 되어야 한다고 보고 국민들 또한 환경보존에 대한 적극적인 열의가 필요하다. 요즘 시대는 돈의 굴레를 벗어난 산업이 없을 정도로 소중한 자원이나 자연은 썩은 돈뭉치로 변한지 오래고 환경보호에 대한 열정과 의식도 점차 잃어가고 있는 추세이다. 게다가 우리가 재생가능 에너지에서 해결의 가능성을 발견하는 것도 현재의 에너지 위기로부터 벗어나기 위한 중요한 발걸음이지만, 재생가능 에너지 기술이 모든 에너지 문제를 해결해줄 것이라고 기대하는 기술주의적 낙관주의로 빠져서는 안된다. 재생가능 에너지에 대한 기대보다 더욱 중요한 것은 우리의 에너지 사용 행태에 대한 반성이다. 이에 대한 반성이 우선적으로 이루어져야만 재생가능 에너지에 기반한 에너지 시스템도 가능한 한 문제를 적게 유발하면서 제 기능을 할 수 있기 때문이다. 마지막으로 대체에너지의 중요성과 함께 자연이 얼마나 소중한지에 대해서도 깨닫길 바라면서 글을 마무리하고자 한다

자료출저: 한국에너지 기술 연구원, 네이버 오픈사전&포스트,카페글

[손우석]

음 아직 중국관련 대체에너지에대해서는 자료를 좀더 모은뒤 올리도록 하겠슴다

[최 성우]

우석아 수고했고 이거 프린트해서 낼회의때 가져와라.글구 파일 멜로 보내주면 고맙고 ㅇㅋ?수고수고 짝짝짝