에너지와 에너지 전환

에너지와 에너지 전환

에너지란 무엇인가? 에너지란 일(작업)을 할 수 있는 힘을 뜻한다. 그 어원은 그리스어인 ‘에르곤’에서 나온 말인데, ‘일을 하는 능력’이라고 정의된다.

사실 에너지는 인간이 일을 하기 시작한 때보다 훨씬 이전에 생성되었다. 지구나 태양계의 탄생 자체도 에너지에 의해 이루어진 결과라고 할 수 있다. 불의 발견, 증기기관의 발명 등 에너지의 이용은 인류문명을 빠른 시간 안에 비약적으로 발전시켰다. 그래서 근대 과학기술의 눈부신 발전은 ‘에너지 기술의 발전’이라 볼 수 있다. 에너지는 빛, 동력, 연료로서 인간에게 많은 일을 해 주었고 인류 문명의 발달을 뒷받침했다. 오늘날에는 전자·정보화 사회의 시대를 거치면서 자동차, 에어컨, 세탁기, 컴퓨터 등 가전제품과 인터넷, 인공위성 등으로 우리의 경제, 문화 활동을 보다 더 편리하게 해주고 있다.

이처럼 윤택한 생활과 눈부신 사회발전을 가능하게 해준 원동력이 바로 에너지다. 이 사실은 과거와 현재에도 그러했듯이 미래에도 역시 그러할 것이다. 특히 오늘날 제4차 산업혁명시대 도래와 연계해서 더욱 엄청난 변화가 예상되고 있다.

원시시대에 살았던 사람들은 사냥으로 잡은 동물을 요리하고, 추울 때 따뜻하게 하며, 또 어두운 밤을 밝히고, 야생동물로부터 자신들을 보호하기 위해 불을 이용하기 시작했다. 그 후 농경과 목축이 생활화되면서 자기 자신의 힘 이외에도 소나 말과 같은 가축의 힘, 물이나 바람 등 자연의 힘으로 자연에너지를 이용했다.

18세기에 이르러 석탄이 이용되면서 증기기관이 발명되고 제1차 산업혁명기를 맞이했다. 인류는 에너지의 혜택과 기계문명의 찬란한 빛을 받았다. 석탄에너지에 이어 석유와 천연가스 등의 이용으로 공업과 교통수단을 발전시켜나갔다. 과학기술의 진보는 전기의 이용 범위를 넓혀나갔고, 마침내 원자력의 이용을 가능하게 했다.

그래서 오늘날 우리의 사회는 문명의 발달과 함께 더욱 풍요로워졌다. 앞으로도 평화스럽고 안정적인 사회를 유지, 발전시키기 위해서 에너지의 역할이 더욱 커졌다. 우리가 사용하는 에너지의 대부분은 석유, 석탄, 천연가스를 태워서 얻거나 원자력 발전소로부터 얻는다. 이 중 석유, 석탄, 천연가스는 수백만, 수억 년 전에 지구에서 살았던 식물이나 작은 바다생물의 화석(사체)으로부터 만들어졌기 때문에 화석연료라고도 부른다. 즉 화석연료는 수백만 년 전에 살던 생물들이 죽어서 땅 속에 묻힌 후 높은 압력과 열 및 지형적 특성 등의 영향을 받아 만들어진 것이다. 화석연료는 현재 전 세계의 인류가 소비하는 에너지의 약 80%에 해당된다. 우리가 필요한 만큼 무한정 공급받을 수 있는 것이 아니라 그 양이 한정되어 있다.

주요 화석연료에 대해 알아보자.

첫째, 석유. 석유는 세계적으로 가장 많이 사용되고 있는 화석연료이다. 석유는 석탄과는 달리 일부 지역에 편중되어 있다. 중동지역과 러시아, 북미, 남미에 전체 부존양의 3분의 2 이상이 매장되어 있다. 특히 중동 지역은 석유를 보다 많이 확보하기 위한 세계 여러 국가 간 또는 지역 간 갈등과 이스라엘과 팔레스타인의 대립 등으로 정치 상황이 불안정하다. 따라서 중동의 석유자원에 우리나라가 의존할 경우 석유를 안정적으로 공급받기 힘들 수 있다. 또한 중동지역 국가들은 OPEC(Organization of Petroleum Exporting Countries)를 통해 석유 생산량과 가격을 조정하고 있어 석유가 나지 않아 수입에만 의존하는 국가들은 늘 불안한 형편에 놓여 있다.

둘째, 석탄. 석탄은 전 세계 각 대륙에 고루 분포되어 있으며 매장량 또한 풍부하다. 국제에너지기구 IEA(International Energy Agency)가 실시한 가장 최근의 조사에 따르면 높은 비용을 부담하지 않고 캐낼 수 있는 석탄의 양은 약 1조 톤에 달한다. 만약 현재 인류가 석탄을 소비하는 양과 속도를 그대로 유지한다면 앞으로 약 200년 동안 사용할 수 있는 양이 매장되어 있는 셈이다. 석탄의 절반 정도는 유럽과 북미 등의 선진국에 매장되어 있고 나머지 절반은 개발도상국에 매장되어 있다. 특히 미국에 매장된 것이 약 4분의 1이다. 석탄의 질은 지역마다 많이 달라서 얼마나 많이 매장되어 있느냐의 문제보다는 얼마나 질이 좋은 석탄이 묻혀 있느냐의 문제가 더 중요하다. 우리나라는 강원도, 경상북도 등지의 여러 곳에 석탄(무연탄) 광산이 분포한다. 1980년 이후 경제 성장에 따른 고급 에너지의 이용 증가로 석탄 소비량이 감소되어 현재는 석탄 생산량이 많지 않다.

셋째, 천연가스. 천연가스도 석유와 마찬가지로 분포가 지역적으로 편중되어 있는데, 3분의 2 이상이 중동과 미국, 구소련 지역에 매장되어 있다.

중 략...

이와 같이 최근 지구촌 곳곳에서 기상이변이 일어나고 있다. 엄격히 말하면 기후가 변화하고 있다. 일반적으로 ‘평균 상태의 대기’로 정의되고 있는 기후(Climate)는 매일 변화하는 기상(Weather)의 종합적인 특징을 요약한 것이라 할 수 있다. 즉 기온, 강수량 등의 평균치, 연교차 등의 변화폭, 최고 및 최저 기온, 최대 강수량 등의 극값, 우기와 건기의 분포 등으로 표현된다. 따라서 기후변화는 기상의 장기적 변화를 의미한다.

전 세계적으로 보면 2016년이 관측 사상 지구가 가장 더웠던 해로 분석되었으며, 이어 2015년, 2017년, 2018년 순이다. 최근 4년 연속 최고 기록을 경신했다. 그것도 전체, 육지, 바다 모두 기존 최고 온도 기록을 갈아치워 ‘3관왕’이 되었다. 이는 미국 국립 해양대기청(NOAA : National Oceanic and Atmospheric Administration)과 국립 항공우주국(NASA : National Aeronautics and Space Administration)이 2016년 지구 온도와 기후 조건 분석 결과를 밝힌 것이다. 두 기관은 서로 다른 방식과 기준으로 지구 표면 곳곳의 온도를 측정하고 분석했다. 2016년의 지구 표면 전체 연평균 온도는 NOAA 분석에 따르면 20세기(1901∼2000년) 평균치보다 0.90도 이상 높았다. 그리고 1951∼1980년 평균보다 0.87도 이상 높았다. 이는 근대적 관측 기록이 있는 1880년 이후 136년간 가장 높다.

이처럼 지구온난화는 최근 들어 점점 매우 빠른 속도로 일어나고 있으며, 특히 21세기 들어서는 극심해지고 있다. 미국 《뉴욕타임스》는 “기상 관측 역사상 가장 더웠던 19개년 가운데 18개년이 지난 2001년 이후 발생했다”면서, “또 같은 기간 가장 더웠던 5개년도 최근 5년으로 기록되었다”라고 전했다.

또 지난 20년간 온난화 현상이 이어졌으며 이는 인간의 활동에 따른 기후변화로 인한 것이라고 설명했다. 이러한 기후의 변화로 최근 30년 동안 우리나라의 30분의 1 정도나 되는 북극에 위치한 가장 큰 빙산이 사라졌다. 세계의 기후 및 환경 분야 과학자들로 구성된 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change: 기후변동에 관한 정부 간 패널)의 조사보고서에 따르면 북반구의 봄과 여름의 빙산이 1950년 이래로 약 10~15% 감소하고 있다. 이러한 혼란을 막기 위해서는 화석연료 사용을 줄이고 태양 에너지, 풍력, 지열, 바이오매스 같은 재생 가능한 에너지의 사용을 늘리는 수밖에 없다.

이와 같이 화석연료와 원자력으로부터 벗어나서 재생가능 에너지의 이용으로 넘어가는 것을 에너지 전환이라고 한다. 에너지 전환의 궁극적인 목표는 우리가 사용하는 대부분의 에너지를 재생가능 에너지로부터 얻고, 그럼으로써 앞으로 닥칠 에너지 부족 사태에 대비하고 지구온난화를 막자는 것이다.

에너지 전환을 위한 또 하나의 중요한 요소는 에너지의 효율적인 사용을 통해 전체 에너지 소비를 줄이는 것이다. 만일 에너지 소비가 계속해서 크게 증가하고 재생가능 에너지의 증가는 이에 미치지 못한다면 에너지 전환은 불가능하다.

그러므로 에너지 전환을 이룩하기 위해서는 에너지의 효율적인 이용과 절약을 통해 전체 에너지 소비를 줄이고, 이와 동시에 재생가능 에너지 사용을 늘려야 한다.

* 출처 : (기후위기시대 에너지 이야기) 크레파스 북 출판사