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[이철우 교수의 에너지와 국제정치] 저탄소사회는 전기보다 열에너지가 관건

기사승인 2019.03.14  23:14:29

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- / 충북대 이철우 교수

적극적인 사람을 “에너지가 넘친다”고 하거나 “나는 당신의 에너지입니다”라는 광고카피에서 보듯이, 에너지는 사람이나 사물의 활기찬 모습을 묘사하는 데 쓰이고 그 이미지도 긍정적이다.

에너지는 ‘일을 하는 능력의 합’으로 정의되는데, 세상에는 수많은 일(work)이 있으니 에너지의 종류도 그 만큼 다양하다. 물건을 만들거나(제조) 옮기는 일(운송), 몸을 식히거나(냉방) 덥히는 일(난방), 어둠을 밝히는 일(전기) 등은 모두 에너지를 쓴다. 연료도 에너지고, 열도 에너지이며, 전기도 에너지다. 이처럼 에너지의 쓸모가 많으니 에너지를 다양하게 생각할 법도 한데, 언론에서 에너지라는 말이 나오면, 사람들은 주로 전기를 떠올린다. 이렇게 전기에 치우친 세간의 에너지 이미지는 에너지 문제의 낮은 이해에 따른 것으로, 에너지 문제에 대한 합리적인 판단을 어렵게 만든다.

에너지 문제가 지구온난화와 엮여 있듯이 현대사회에서 에너지 문제는 대단히 복합적이고 다양한 이해당사자가 존재한다. 에너지(Energy) 생산과 소비는 환경(Environment)과 경제(Economy)에 미치는 영향이 크므로 에너지 정책은 균형 잡기 어려운 세 영역간의 줄타기(3E’s Waltz)나 다름없다. 따라서 에너지 문제를 다룰 때는 ‘이상적인 해결책이 없다’고 봐야 한다. 에너지 생산을 높이려다가 환경을 파괴할 수 있고, 환경을 보호하려다가 소비 비용을 높여야 하는 일 등이 바로 세 영역 간의 어려운 줄타기 현상 때문인 것이다. 에너지 문제의 이상적인 해결책을 찾기 어려운 이유는 에너지의 분류를 보면 더 확실해진다.

에너지는 원천과 형태에 따라 아래의 그림과 같이 분류된다. 그림에서 ‘에너지 생산에 활용되는 물질’인 연료(fuel)는 화석연료, 핵연료, 수력/풍력/조력/태양광/지열, 바이오연료, 그리고 폐기물(wastes) 등이다. 이들은 다시 1차 에너지와 2차 에너지로 나뉜다.

에너지의 종류를 나타낸 그림. *Natural Gas Liquids(NGLs): 유가스전의 지층내에서는 액체로 존재하나 지표에서 가스로 바뀌는 에탄(C2H6), 프로판(C3H8), 부탄(C4H10), 펜탄(C5H12) 등을 가리킨다. **오일셰일은 원유가 되기 직전물질인 고체유기물질인 케로젠(Kerogen)을 포함하는 셰일(퇴적암)을 가리킨다. 반면에 셰일오일은 셰일층에서 생산된 원유를 가리킨다(그림: 국제에너지기구 제공).

1차 에너지는 자연자원으로부터 직접 추출되거나 포집되는 연료와 에너지를 가리킨다. 여기에는 비재생과 재생 에너지가 있다. 비재생 1차 에너지는 핵연료와 화석연료처럼 한 번 쓰면 다시 쓰기 어려운 연료를 뜻한다. 핵연료는 지구 생성초기에 집적된 방사성원소를 활용하는 것이다. 반면, 화석연료는 오래 전에 지구에서 생명체(식물과 동식물성 플랑크톤, 조류)가 광합성을 통해 합성한 생물유해가 지층에서 변질되어 보존된 연료다. 여러 번 다시 쓸 수 있는 신재생에너지 및 폐기물의 재생 에너지는 전기만 생산하는 재생에너지(그룹I: 수력, 풍력, 조력, 파력, 태양광), 열을 이용하는 비소모성 재생에너지(그룹II: 지열, 태양열), 소모성 재생에너지(그룹III: 재생 가능한 고체 폐기물, 고체바이오연료, 바이오가스, 액체바이오연료)로 나뉜다.

2차 에너지는 1차 에너지를 변환시킨 전기, 열, 정제된 연료(휘발유, 경유, LPG 가스 등) 등을 말하며, 우리가 소비하는 에너지의 대부분이 바로 2차 에너지다. 결국 2차 에너지의 최종적인 주요 소비영역(end-use sector)은 운송(자동차), 산업(제조/생산), 건물(냉난방, 조명, 기계작동), 발전(전기생산) 등의 네 분야다.

이들 2차 에너지의 소비 영역들마다 주로 활용되는 1차 에너지 종류도 다르고, 소비 형태도 수시로 변한다. 예를 들어, 발전 분야에서 전기라는 2차 에너지를 가장 싸게 생산하기 위해서 1차 에너지인 석탄을 주로 사용한다. 운송부문은 액체연료라는 1차 에너지를 주로 소비한다. 최근에 셰일혁명으로 인해 발전 분야에서 1차 에너지인 천연가스가 석탄을 대신하고 있으며, 운송 분야에서 전기자동차의 등장과 연료 자동차의 연비향상으로 1차 에너지 원유소비가 늘지 않고 있다. 이렇게 1차 에너지의 소비패턴이 변하면, 에너지 전환기의 추세도 변한다.

이렇게 에너지의 종류에 따른 에너지 생산과 소비의 다양성, 각 에너지의 장단점을 이해해야 비로소 에너지 문제 이해의 출발선에 서게 된다.

이제 에너지 소비의 현실을 보자. 전 세계적으로 에너지는 대략 전기:연료:열 = 2:3:5의 비율로 소비된다(OECD국가만 보면 5:8:7). 여기서 신재생 에너지는 대부분 전기생산에 치우치므로, 신재생에너지를 이용한 발전을 늘려도 전체 에너지 소비에서 친환경화 효과가 생각보다 크지 않다.

신재생에너지는 전기생산에 기여하지만, 세계의 에너지 소비는 전기보다도 열에너지의 비중이 커서 전체적인 저탄소사회 조성에 신재생 에너지가 기여하는 바는 생각보다 크지 않다(사진: pixabay 무료 이미지).

국제에너지기구(IEA)의 예측에 따르면, 신재생에너지는 2050년에 전 세계 에너지의 50%를 전력으로 공급할 것이다. 그 이전에는 전기보다 소비 비율이 훨씬 크고 전기화하기 어려운 열 에너지의 친환경적인 공급과 소비가 우리의 도전과제다. 곧 에너지전환기의 목표인 저탄소사회를 실현하자면, 열 에너지의 절약과 효율향상을 간과할 수 없다. 1차 에너지원의 96%를 수입에 의존하고 신재생에너지원이 부족한 우리나라의 경우, 친환경적인 발전보다 현명한 에너지소비야말로 저탄소사회 진입의 관건이기 때문에 더욱 그러하다.

에너지의 종류, 이에 따른 에너지 생산과 소비의 기본 지식만 있어도 우리는 에너지 문제의 문해력(literacy)을 높일 수 있고, 국가 에너지 정책에 대한 기본적인 판단력을 가질 수 있다. 아는 것이 힘이다.

충북대 교수 이철우 reporter1@civicnews.com

<저작권자 © CIVICnews / 시빅뉴스 무단전재 및 재배포금지>
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