세계는 지금, 기후변화와 신재생에너지
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지속 가능한 에너지,
인류의 미래를 무한 책임진다
화석에너지를 대체할 미래에너지는 무엇일까? 인구증가와 더 잘살고자 하는 인류의 욕구에 의해 에너지 소비는 점점 증가하는 추세이다. 지금 화석연료 사용으로 대변되어 오던 에너지가 고갈되어 가고 지구 대기오염이 심각해지면서 전 세계적으로 대체 에너지의 필요성이 점차 대두되고 중요한 문제로 떠올랐다. 정부는 신재생에너지가 이 역할을 대신할 것으로 예측하고 있으며, 2030년까지 국내 총 에너지 생산의 20%로 확대할 계획을 세웠다. 또한 신재생에너지를 늘리기 위해 정책적으로 신재생에너지 개발 전략을 구체화하고, 연구개발 투자를 확대하고 있다. 이에 지속 가능한 에너지로 인류의 미래를 책임질 신재생에너지의 종류를 알아보고 현재 에너지 문제를 극복할 수 있는 대안을 모색해본다.
‘기후’란 무엇일까? 간혹 사람들은 기후와 기상을 혼동하는데, 기상은 기온, 비, 바람 등 대기 상태이고, 기후는 수십 년 동안 한 지역의 기상을 평균화한 것이다. 즉 ‘기후변화’는 수 십년 또는 그 이상 지속해온 통계적으로 중요한 기후의 변동을 의미한다. 각국의 기상학자, 해양학자, 빙하 전문가, 경제학자 등 3천여 명의 전문가로 구성된 기후 변화에 관한 정부간협의체(IPCC) 제5차 보고서에 따르면, 지난 133년(1880년~2012년) 간 지구 평균 기온은 0.85℃가 올랐다. 과거 1만 년 동안 지구온도가 1℃ 이상 변한 적이 없던 것에 비하면, 최근 지구온도 상승이 얼마나 빠르게 진행되고 있는지를 알 수 있다. 이렇게 지 구가 점점 더워지는 현상을‘지구온난화’라고 한다. 지구 온난화는 전 세계의 빙하를 녹여 해수면의 상승을 초래한다. 이미 사라지는 섬들이 많이 발생하고 현재도 이주민들이 많이 생기는 실정이다. 아시아개발은행(ADB) 보고서에 따르면, 2100년에는 1990년보다 0.75m~1.9m 더 상승할 전망이다. 특히 우리나라의 경우 제주지역 해수면이 40년간 22cm 상승하였고, 이는 세계 평균의 3배 높은 수치다. 이러한 지구온난화로 지구 평균온도 상승이 가속화되고 있다. 다수의 지역에서 폭염의 발생 빈도와 지속 기간이 증가하는 추세가 관찰되고 있다. 또한, 극한적인 강수현상의 발생 빈도와 강도 또한 증가하여 계절 간 강수량과 기온차가 더욱 커질 것으로 예상된다. 현재와 같이 지구의 평균 기온상승률이 유지된다면 21세기 말 지구 평균기온은 3.7℃, 그리고 한반도 의 평균기온의 최대 6℃까지 상승할 수 있다고 예측되고 있다.
기후위기, 화석연료 사용에 따른 온실가스 배출이 주 원인
그렇다면 기후변화의 원인은 무엇일까? 지구의 자정능력을 초과하는 화석연료 사용에 따 른 온실가스 배출이 주요한 원인으로 분석되고 있다. 교토의정서에 따르면, 주요 6종 온실가 스로 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소 (PFCs), 그리고 육불화황(SF6)이 꼽히는데 특히 이산화탄소 배출은 언론에서 많이 보았듯이 인간 활동에서 그 주요 원인을 찾을 수 있다.
지금까지 기후 변화를 정확히 이해하고 화석연료의 사용이 주요 원인이라는 것을 설명하였다. 그렇다면 화석연료는 어떻게 생성될까? 화석연료(Fossil Fuel)는 석탄, 석유, 천연가스, 세일가스 등이며, 오래전에 지구에 살았던 동식물이 땅속에 묻혀 화석(化石)이 되고 높은 열 과 압력을 받으면서 만들어진다. 18세기 증기기관의 발명으로 인간은 이러한 석탄, 석유를 더 사용하게 되었으며, 우리 주변에 있는 대부분의 물건들은 석탄, 석유 등의 가공을 통해 얻 어진 플라스틱 등으로 생산이 된다. 또한, 집을 따뜻하고 시원하게 해주는 냉난방 설비 등과 자동차와 비행기 등 다양한 운송수단에 필 요한 화석연료를 만들기 위하여 지금도 지 구 곳곳의 유전, 바다 어딘가에서 땅속에 구 멍을 뚫고 화석연료를 계속 생산하고 있다. 즉 화석연료를 생산, 추출, 가공, 연료화, 운 영하는 모든 과정에서 이산화탄소 배출이 발생하게 된다. 그렇다면 가장 좋은 해결 방법은 무엇일 까? 당연히 화석연료를 쓰지 않으면 이러한 문제를 쉽게 해결할 수 있다. 하지만 지구 인구는 증가하고 인간의 편리함을 영위하 기 위해 화석연료 사용은 계속 증가할 전망 이기 때문에 모든 국가와 함께 세계적인 노 력이 필요하다. 2015년 프랑스 파리에 195 개의 국가가 모여서 지구 온도 상승을 1.5 ℃ 이하로 제한하기 위해 함께 노력하고자 약속을 하였다. 세계 7위의 온실가스 배출국가인 한국은 2030년까지 전망치 대비 37%의 감축 목표 를선언했다. 이러한목표는철강, 석유화학, 발전, 에너지 등 기존 산업구조의 변화도 중 요하지만사회구성원들의행동이바뀌지않 고 달성하기 어려운 목표이다. 한편으로는 국가 간의 경제크기와 산업의 구조 등의 문제로 국가들의 목표 설정에 커다란 편차가 생기기도 한다. 극단적인 어떤 사람들은 기 후변화는 이미 막을 수 없으므로 인류가 다른 행성을 찾아야 한다고 주장한다. 과연 우리는 지구를 포기하고 떠나야만 하는 걸까?
지속 가능한 에너지로서
신재생에너지의 현재와 미래
이러한 기후변화 문제점의 중요한 해결 책으로 저자들은 녹색에너지연구원에서 신재생에너지 연구개발을 통해 국내 산업구조 변화에 중요한 역할을 하고자 노력해왔다. 영어로 ‘Renewable Energy’는 재생 가능한, 즉 시간이 지남에 따라 자연적으로 보충되는 에너지를 의미한다. 햇빛, 물, 바 람, 지열, 생물유기체 등의 에너지를 사용 가능한 에너지로 변화시키기 때문에 환경친화 형 청정에너지, 비고갈성 에너지, 그리고 모두가함께쓰는공공미래에너지라고도말할 수 있다. 지구시스템 안으로 들어온 태양 에너지는 결국 지구 복사열의 형태로 바뀌어 우주로 나가는데 그사이에 태양에너지는 여러 형태의 에너지로 변환되며 동식물을 자라게 하거나, 바람을 일으키고, 달과 함께 바다를 움직이고, 기상을 변화시켜 강과 대지를 살아 움직이게 한다. 쉽게 말하면 이러한 에너지 변환을 인위적인 태양광발전, 풍력발전, 수력발전, 바이오연료 생산 등의 유용한 에너지로 만들어 확보하기 위한 기술이다. 요즘은 에너지를 저장하기 위한 수소에너지 기술과 밧데리 기술도 공존하고 있다. 이러한 신재생에너지를 분류하는 기준은 나라마다 차이가 있는데 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 수력, 해양, 바이오는 대부분 국가에서 수용하는 에너지원이다. 우리나라는 재생에너지(Renewable Energy) 8개(태양 광, 태양열, 풍력, 지열, 수력, 해양, 바이오, 폐기물)와 신에너지(New Energy) 3개(수소, 연 료전지, 기존 화석연료를 변환한 석유액화가스)를 합쳐서 신재생에너지(New & Renewable Energy)로 분류하고 있다. 먼저 태양광(PhotoVoltaics, PV)은 태양에너지의 밝음의 요소를 이용하여 전기로 바꾸는 기술이다. 주로 반도체 기술을 사용한다. 최근에는 아파트나 집 같은 건물 옥상 또는 주차장, 농촌 등에서 태양전지판을 쉽게 볼 수 있다. 또한 태양에너지의 열적인 부분을 이용한 기술이 태양열 기술이다. 주로 건물의 난방에 사용하지만, 아주 많이 모아서 태양열발전을 하는 나라도 있다. 풍력(Wind)은 네덜란드의 풍차처럼 날개를 돌려서 전기를 생산하는 기술이다. 국내는 주로 제주도와 같은 근해나 바람이 잘 부는 태백산맥 근처에서 풍력발전기를 볼 수 있으며, 현재는 원자력발전기(1GW) 10개 이상의 풍력발전단지를 만들려고 노력하고 있다. 그리고 지열(Geothermal)은 땅 속과의 온도차를 활용한 지열시스템을 주로 냉난방 에 활용하고 있다. 화산지대인 아이슬란드, 일본과 같은 지열원이 풍부한 지역은 지열발전 시스템으로 전기를 생산하기도 한다. 마지막으로 수력(Hydrogen)은 댐에서 저수지를 활용하여 물을 저장하고 물의 낙하차를 활용하여 전기를 만든다. 노르웨이 국가는 산이 높고 수력자원이 풍부하여 석유 산유국임에도 전기의 96%를 수력발전으로 충당하고 있다.
국가에서 수용하는 에너지원이다. 우리나라는 재생에너지(Renewable Energy) 8개(태양 광, 태양열, 풍력, 지열, 수력, 해양, 바이오, 폐기물)와 신에너지(New Energy) 3개(수소, 연 료전지, 기존 화석연료를 변환한 석유액화가스)를 합쳐서 신재생에너지(New & Renewable Energy)로 분류하고 있다. 먼저 태양광(PhotoVoltaics, PV)은 태양에너지의 밝음의 요소를 이용하여 전기로 바꾸는 기술이다. 주로 반도체 기술을 사용한다. 최근에는 아파트나 집 같은 건물 옥상 또는 주차 장, 농촌 등에서 태양전지판을 쉽게 볼 수 있다. 또한 태양에너지의 열적인 부분을 이용한 기 술이 태양열 기술이다. 주로 건물의 난방에 사용하지만, 아주 많이 모아서 태양열발전을 하는 나라도 있다. 풍력(Wind)은 네덜란드의 풍차처럼 날개를 돌려서 전기를 생산하는 기술이다. 국내는 주로 제주도와 같은 근해나 바람이 잘 부는 태백산맥 근처에서 풍력발전기를 볼 수 있으며, 현재는 원자력발전기(1GW) 10개 이상의 풍력발전단지를 만들려고 노력하고 있다. 그리고 지열(Geothermal)은 땅 속과의 온도차를 활용한 지열시스템을 주로 냉난방에 활용하고 있다. 화산지대인 아이슬란드, 일본과 같은 지열원이 풍부한 지역은 지열발전 시스템으로 전기를 생산하기도 한다. 마지막으로 수력(Hydrogen)은 댐에서 저수지를 활용 하여 물을 저장하고 물의 낙하차를 활용하여 전기를 만든다. 노르웨이 국가는 산이 높고 수 력자원이 풍부하여 석유 산유국임에도 전기의 96%를 수력발전으로 충당하고 있다.
신재생에너지로의 전환, 녹색에너지연구원
녹색에너지연구원은 이러한 신재생에너지를 효율적으로 활용하기 위한 연구를 계속하고 있다. 대표적으로 영농형 태양광이 있는데, 우리나라처럼 인구밀도가 높은 지역은 대단위의 태양광발전소를 건립할만한 땅이 부족하다. 하지만 농사는 지어야 하고, 이에 착안하여 토지 이용률을 높이는 방향으로 태양광발전을 연구하여, 벼, 녹차, 배추, 마늘, 양파, 배, 포도 등 수많은 작목을 대상으로 농가 보급을 위한 영농형 태양광 표준시스템 및 관련 기술확보를 하고 있으며, 소금생산과 태양광발전을 동시에 하는 염전형 태양광을 개발하였다.
또한, 한국판 그린뉴딜 정책에 발맞추어 서남해안 해상풍력산업 활성화를 위한 각고의 노 력을 기울이고 있다. 더 나아가, 신재생에너지 공급과 수요, 에너지 저장을 통합적으로 관리하는 마이크로그리드 기술 플랫폼을 전남 나주 산업단지에 구축한 경험을 바탕으로 국내기업과 함께 효율적인 에너지관리시스템을 동남아시아에 수출하는 성과를 만들었다. 이러한 노력과 더불어 지역주민과 함께하는 주민참여형 태양광, 풍력 사업모델을 실증하여 지역주민 일자리 창출과 소득 증대도 또한 힘쓰고 있다.
에너지는 국가, 에너지종류 그리고 지역에 따라 가격이 다르다. 우리나라는 신재생 에너지의 발전단가가 석탄, 석유 등의 종래 기술보다 상대적으로 비싸서 정부에서 보조금을 지원해 보급사업을 진행해 왔다. 하지만 현재는 그 가격이 같거나 거의 근접한 상황이며 향후에는 신재생에너지의 가격이 훨씬 싸지는 그리드 패리티(Grid Parity) 시대가 곧 다가올 것이다. 또한, 화석연료는 유한한 자원임에 비해 신재생에너지원은 무한한 태양에너지를 이용한다는 것을 우리는 기억해야 한다. 물론 신재생에너지도 여러 설비로 구성되어 있기 때문에 생산 과정에서 이산화탄소를 배출하지만 기존 기술보다 현저히 낮다. 그러므로 생산부터 공급, 운영까지 전 주기적 관점의 탄소배출을 고려하고, 지역 환경에 적합한 신재생에너지를 개발해야 기후변화에 영향을 미치지 않는 ‘Renewable’이란 참된 가치를 확대시켜 나갈 수 있다고 생각한다