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  1. 2006/05/30
    에너지 문제(10)
    hand

에너지 문제

최근에 주로 관심을 가지고 듣고 보는 것 들 중에 하나가 전지구적 에너지 문제이다. 지난 번에 BP연구원의 이야기에서 언급했듯이, 화석연료 고갈은 앞으로 최소한 2000 여년 안에는 일어나지 않는다. 물론, 무한정인지는 모른다. 문제는 이산화탄소이다. 물론, 문제가 아니라는 사람들도 있다. 혹은 무엇이 문제가 될지 확실하지 않다고 주장하는 사람들도 있다. 확실한 것은 남북극과 만년설이 녹는다는 것이다.

 

여하튼, 최근에 읽은 논문들은, 몇가지 가정(*)으로부터 앞으로 에너지소비량 증가를 개량화한 후에 미래의 에너지에 관해서 이런저런 논증을 한 것들이다. 먼저, 지금 상태로 화석연료를 계속 사용한다면, 앞으로 얼마나 많은 이산화탄소를 배출할 것인가를 분석한 논문들과 그렇게 계산한 후에, 인간이 살아갈 수 있는 적정한 이산화탄소 농도(아주 먼 과거의 이산화탄소 농도의 두배정도)를 맞추려면, 앞으로 50여년내에 비화석 연료로부터 10 Tera Watt (10,000,000,000,000 와트)의 일률(**)을 생산해야만 한다고 주장하는 논문들이다. 물론, 화석연료도 계속 사용한다는 가정하에서 비화석연료의 비중을 많이 늘려나가야 한다는 것이고 2050년 경에 비화석연료로부터 10 테라와트의 에너지가 생산이 되어야 대기중 이산화탄소 농도가 적정수준으로 유지될 수 있다는 것, 즉 인간이 살아갈 수 있는 환경이 유지될 수 있다는 것이다.

 

아래는 여태것 보고 듣고 읽고 한 것들의 정리다.

 

지금 인류가 '현재' 가지고 있는 기술 중에 '확실하고 예측가능한 방법으로' 그만큼의 에너지를 비화석연료로 뽑아낼 수 있는 방법은 원자력 발전뿐이다. 문제는, 이틀에 하나씩 1 GigaWatt 짜리 발전소를 계속 만들어야 2050년에 그 조건을 충속할 수 있다는 점이다 (전세계에 50개 국가가 있다고 하고 모든 국가가 돌아가면서 발전소를 만든다고 하면 한국은 원전을 100일에 하나씩 2050년까지 계속 만들어야 한다). 그리고 전세계 우라늄 매장량을 고려해봤을 때, 땅속에 있는 우라늄으로는 약 10여년 정도만 10 TeraWatt를 생산할 수 있다. 그래서 바닷물에 녹아있는 우라늄을 다 걸러내고 전세계 바다 밑에 있는 우라늄까지 다 긁어모으면 700여년 정도 지탱할 수 있을 것 같다. 물론, 얼마나 우라늄을 파내느냐, 핵융합을 할 수 있느냐 하는 문제들도 있기는 하지만.. 흠...

 

바이오매스(옥수수에서 뽑은 에탄올***로 가는 자동차 등등등)도 가능할 수 있다. 그런데, 지구상의 전체 땅덩어리중 31%정도의 면적에서 에너지 생산만을 위한 곡물을 키워야 한다. 하지만 곡물을 키울만한 곳에서 키워야 하지 않겠는가? 사막에서는 글쎄.. 그리고 100억 명이 먹는 작물과 소를 먹이는 작물 문제도 해결해야 되고... 그러니, 적은 면적을 위해서든, 강한 작물을 위해서든, 혹은 효율적인 생산을 위해서든 유전자조작 작물이 필요할 듯 하다. 그리고 엄청난 물을 사용해야 한다. 모든 것이 다 충족되어도 물이 걸림돌이다. (물론, 검은 색 잎을 가지고 콩나물처럼 빨리 크고 선인장 처럼 물을 먹지 않는 수퍼 울트라 작물을 만들 수 있다면 괜찮겠다.. 괜찮을까 ^_^;;)

 

10 Tera Watt는 엄청난 일률(에너지)이다. 개개의 대안에너지들은 각각 전부 장점들이 있으나, 전지구적 에너지 필요성을 고려할 때 그렇게 큰 장점을 가지고 있지 못하다. 한가지 간과해서는 않될 점은, 전원플러그에 꽂아서 사용하는 전기에너지는 인류가 쓰는 에너지의 약 10%정도 밖에 되지 않는다. 그러니, 소규모 대안에너지원을 이용해서, 농촌에서 소규모 마을을 유지하면서, 제한된 시간에 전기를 쓰고 전기난방(가장 낭비적인 에너지 소비형태의 하나지만, 나무를 태우는 것은 석탄보다 더 많은 이산화탄소를 만들어 낸다)을 제한된 시간에 한다고 하더라도 도시(아주 작은)를 유지하거나 공장을 움직일 수 없다. 화석연료의 효율성이 그래도 가장 좋은 편에 든다. 고등학교에서 산화반응을 가르칠 때 이런 것도 좀 알려주면 좋겠다. 그럼 좀 더 재미있지 않을까?--;;

 

수력발전으로는, 지구상의 모든 강에서 얻을 수 있는 위치에너지를 이용하면, 약 4.5 Tera Watt가 가능하지만, 한강이나 뉴욕의 허드슨 강, 런던의 템즈강등등을 모두 이용해야 한다. 즉, 서울, 뉴욕, 런던등등을 수몰시켜야 한다. 가능할까? 그래서, 이런 저런 것을 고려하면 최대 0.9 Tera Watt가 가능한데, 이미 전세계적으로 수력발전으로 생산할 수 있는 최대에너지가 0.6 Tera Watt이다. 즉 댐 만들만한 곳에는 거의 다 댐을 만들었다. 왜냐하면 상대적으로 댐건설이 싸기 때문이다.

 

그 외에 풍력 혹은 지열을 이용한 발전 혹은 화석연료를 태우고 다시 이산화탄소를 모아서 땅 깊숙한 곳에 묻는 기술 등등이 제시되었고 연구하고있다. 하지만 별로 가능하거나 안전할 것 같지 않고..

 

문제는 태양에너지인데, 한시간동안 지구에 도달하는 태양에너지의 양은 인류가 현재 일년동안 사용하는 에너지의 양과 같다. 그 엄청난 에너지가 지금의 지구를 만든 것이다. 물론, 직립보행 영장목(bipedal primates)에 속한 동물들이 티끌만한 시간동안 이곳저곳 들쑤셔 놓고 있지만, 에너지의 관점에서는, 약 0.01% 이하 정도만 변형을 주고 있다. 그 활동의 부산물이 주는 효과도 어찌보면, 그 문제를 일으킨 동물들에게 커다란 재앙이지만, 전체 생태계의 관점에서는 어떤 다른 편형점을 찾아가는 것이라고도 볼 수 있겠다.

 

여하튼, 그래도 지금 세대의 손자들이 유치원에서 뭔가 재미있는 것을 배우며 미래를 바라보고 살게 하고 싶다면, 위에서 언급한데로 이산화탄소 농도 증가를 적정한 선에서 멈추어야 하고, 그 방법으로 태양에너지를 이용하는 것이 최선인 듯 하다. 물론, 각각의 대안에너지원을 약 20%씩 하는 것도 한 방법일 것 같기도 한데...글쎄.., 앞에서 말한 것 처럼 지금의 기술로 '확실하고 예측가능'하게 10 TeraWatt를 생산할 수 있는 방법은 원자력 발전 뿐이다. 즉, 지금은 태양으로부터 그만큼의 에너지를 뽑아내고, 저장하고, 운송할 수 있을지 잘 모른다. 태양에너지는 인간이 에너지가 많이 필요할 때(밤과 겨울)는 거의 없거나 아예 없고, 별로 필요없을 때는 무척 많다. 그러니 생산-저장-운송 그 모든 것이 문제이다. 아니면 저녁부터는 최소한의 난방만 하고 전부 다 자면 되겠다..허허, 그럼 인구가 너무 늘어나려나...

 

다시 처음으로 돌아와서, 앞서 언급한 모든 이야기는 이산화탄소 농도를 줄이기 위해서 비화석 연료로 부터 10 TeraWatt의 에너지 생산이 필요하다는 전제에서 출발했다. 그렇지만, 이산화탄소의 마지노선을 바꾸면 2100년이 될 수 도 있고, 2030년이 될 수도 있고 10 TeraWatt가 필요할 수도 30 TeraWatt가 필요할 수도 있다. 문제는 우리가 잘 모른다는 것이다. 왜냐하면 신뢰할 만한, 즉 오차가 적은 예측을 하기에는 데이터의 양이 너무 작기 때문이다. 그러면, 신뢰할 만한 예측을 하기 위해서 조금 더 기다려 볼까? 한 100여년?

 

PS) budpil, solar neutrino를 쓰는 방법은 없을까? 계네들은 밤낮없이 날라오니까.^_^;;

 

(*) 가정은 1. 인구는 계속 증가하지만 약 90억 혹은 100억 정도에서 기하급수적 증가는 멈출 것 같다. 2. 과거의 경향을 비추어 매년 약 1.6%의 전지구적인 경제성장이 있을 것이고, 3. 역시 과거의 데이터에 비추어 약 1.0%/GDP의 에너지 절약이 이뤄질 것.

(**) '와트'는 단위시간당 1 Joul의 에너지에 해당한다. 혹은 1초간 무게 1kg의 물체를 1m 움직이는 것에 해당한다. 와트는 일률에 해당하지만 그냥 에너지라는 말과 혼용해서 쓰겠다.

(***) Biomass에 관한 것 중 한가지: 미국에서는 옥수수에서 에탄올을 뽑아내는 데 들어가는 석유의 양이 뽑아낸 에탄올 보다 많다.

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  • 등록일
    2006/05/30 05:37
  • 수정일
    2006/05/30 05:37
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