[기고] 김상우 (주)청정제주 대표의 기고 “원희룡 새도정에 플랜 B가 필요하다”를 읽고... / 한찬욱 서경대학교 교수.에너지 블로그 '피크오일' 운영

“재생”에너지는 깨끗하고 자연환경에 해를 주지 않으며 무궁무진하다는 인식 때문에 많은 사람들이 그 기술이 빨리 발전하여 실현되기를 바라는 것도 사실인 것 같다.

그렇지만 '재생' 에너지는 결코 '재생' 가능하지 않다. 깨끗하지도 않으며, 자연도 대규모로 파괴하고, 막대한 양의  폐기물을 발생시키는 것도 문제이다.  그 '연료'는 무궁무진하지만, 분산된 연료이기 때문에 그것을 수집하고 전기로 바꾸는 데에는 많은 비용과 환경 파괴를 수반한다.

1. 산유량 감소와 오일 생산비 증가


경제학에서는 공급이 줄면 그 가격은 오른다고 가르치고 있지만 이 논리를 석유에 적용하는 것은 무리다.

석유는 현대 경제를 움직이는 가장 중요한 자원이기 때문에 석유 공급이 줄면 세계경제가 휘청거리면서 기업들은 감산, 감봉 또는 감원을 하게 되고 , 따라서 기업과 노동자들의 석유 수요도 줄어든다. 노동자들은 봉급이 깎이거나 , 해고당해서 돈이 없어서, 또는 미래가 불안해서 돈을 아끼게 된다. 그들의 석유수요도 줄어든다. 기업들은 생산을 감축하면서, 석유에 대한 수요를 줄인다. 공급이 줄지만 수요도 덩달아 줄기 때문에  유가가 하락할 수도 있다.

다른 한편 석유 생산은 점점 더 어려워지면서 석유생산비는 가파르게 증가한다. 쉐브론, 엑슨 그리고 쉘은 2013년에 오일 및 가스 생산을 늘리기 위해서 1200억$ 이상을 지출했지만 그 생산은 도리어 하락했다.(http://online.wsj.com/news/interactive/BIGBETS0129?ref=SB10001424052702303277704579348332283819314 ) 탤리그라프에 따르면:
“공개 오일가스 회사들의 거개 대다수는 현재의 자본경비(capex )와 배당금 프로그램 하에서 흑자 현금 흐름을 달성하기 위해서는 $100 이상의 유가를 요한다.

거의 반 정도는 120$ 이상이 필요하다.

(http://www.telegraph.co.uk/finance/newsbysector/energy/oilandgas/11024845/Oil-and-gas-company-debt-soars-to-danger-levels-to-cover-shortfall-in-cash.html )

만일 수요가 줄어서 유가가 생산비 이하로 가령 $90/b 로 떨어지게 되면 많은 석유회사들은 파산하게 될 것이고, 더 이상 신규 프로젝트에 투자하지 않으려 할 것이고, 설령 투자하려 한다고 해도 돈을 빌리기가 극히 어려워질 것이다.

2.  지속가능한 에너지는 재생에너지인가?


솔라 에너지나 풍력들은 “재생” 에너지라고 흔히 말하지만 , 재생이 가능한 것은 오직 그 연료들 (햇빛, 바람) 뿐이다. 나머지 장치들은 전부 다 재생이 불가능하다.

그것들은 화석연료 공급의 연장에 불과하다.  햇빛과 풍력을 잡으려면 장치가 필요하고 그 장치들을 만들려면 다른 기계들이 필요하다. 그 기계들을 만들려면 막대한 채굴, 공정, 제조 , 제작 , 수송 인프라가 필요하고 다시 이것은 엄청난 환경 파괴를 수반한다. 이 인프라가 없다면 솔라와 풍력 장치들도 없다.

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솔라 패널 또는 풍력 터빈 그 자체를 만드는 데에도 막대한 에너지가 소모된다. 당연히 그 에너지는 소라도 풍력도 아닌 화석연료 에너지다. 화석연료가 없다면 솔라 패널이나 풍력터빈도 없고 그것들을  만드는 기계도 없다. 풍력이나 솔라 에너지로 과연 이 기계들을 만들고, 솔라 패널도 풍력터빈도 그것들을 수송하는 장치들도 만들 수가 있을까?
 
가장 간단한 예로 우리가 별 것 아니라고 생각하는 전구를 예로 보자. 전구 하나를 만드는 데에는 많은 광물이 필요하다. 그것들을 채굴.가공.제조하려면 화석연료가 거의 절대적으로 필요하다. (Http://www.joy.com/en/Joy/Mineral-Information/Minerals-At-Work.htm )

태양력이나 풍력은 결코 지속가능 한 에너지원이 아니다. 그것들은 화석연료를 사용해야만 그 채굴, 수송, 가공 및 제조가 가능한 지속이 불가능 한 에너지원에 불과하다. 화석연료가 부족해지면 , 솔라나 풍력도 그 이용 가능성이 줄어들 수밖에 없다. 그것들은 화삭연료의 연장에 불과할 뿐 이 이상도 이하도 아니다.

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3. 중앙집중식 에너지 생산 대 분산식 에너지 생산  


화석연료나 원자력 에너지는 “중앙집중식” 에너지라고 불리는 것 같다. 생산과 분배가 대규모 자본에 의해서만 가능한 경우가 많기 때문일 것이다. 특히 석유나 석탄 같은 화석연료는 그 자원의 매장지가 특정 몇 곳에 집중되어 있어서 더욱 그런 것 같다. 

 반면에 태양빛이나 바람은 어디에나 편재하기 때문에 누구나 그것을 이용하여 에너지의 생산자가 될 수 있기 때문에 에너지 생산에서의 민주화를 가능케 할 가능성은 높다. 그렇지만, 이 논리는 과거의 소생산자들의 시대를 연상시킨다. 각 집마다 물레를 돌려서 옷감을 짤 때에는 옷감 생산이 “민주화 ” 되긴 했지만, 그 고생과 투자된 시간과 비용은 훨씬 더 컸다. 에너지를 각자 생산하게 되면 , 시간, 비용, 노고는 훨씬 더 많이 들어가면서도 그 아웃풋은 작다. 규모의 경제는 시간, 비용, 인원, 노고를 훨씬 더 많이 줄이면서도 그 아웃풋은 훨씬 더 크다.

가령 자동차를 각자 집에서 생산한다고 상상해보라. 비용은 천문학적이면서도 그 편익은 결코 커지지 않는다. 에너지 생산에서도 같은 논리가 성립한다.

규모의 경제로 소수의 인원으로서 더 적은 비용, 노고 및 시간을 들여서 풍부한 에너지가 생산되기 때문에, 다른 사람들은 그 에너지를 갖고서 사업을 하든지, 맥주를 마시든지 , 사비스를 제공하든지 , 인터넷을 서핑하면서 토론 할 수가 있다. 규모의 경제가 없다면 이런 잉여 에너지와 잉여 시간은 어디에서 생길 수 있을까?

4. 에너지 저장


“재생”에너지는 간헐적이다. 몇 분, 몇 시간, 며칠 심지어 몇 주에 걸쳐서 구름이 끼거나 적절한 속도의 바람이 안 불 수도 있다. 갑자기 바람이 멈추어서 몇 시간 풍력터빈이 전기를 생산하지 않을 수도 있다. 이 경우에 잉여전기를 전장해두는 저장 장치가 절대 필요하다. 대용량의 오래 가는 저장장치가 없으면 '재생' 에너지는 무용지물이다.

원유 1kg에는 거의 50MJ의 화학적 위치에너지가 들어 있는데, 그것은 1톤의 질량을 5000m 높이로 들어올리기에 충분한 에너지이다. 오늘날의 납산 배터리들은 kg 당 약 0.1 MJ를 저장할 수 있다. 이것은 원유 대비 1/500 보다 작다. 이 배터리들은 물론 개량될 수 있지만, 표준적인 납-산소/황 산 화학에 기초한 그 어떠한 배터리도 열역학에 의해 kg 당 0.7MJ 이하로 제한된다. 또한 첨단 리튬이온 전지의 이론적 최대 에너지 밀도는 원유의 6%에 불과하다.(K.House, 에너지 저장 기술의 한계,http://www.thebulletin.org/web-edition/columnists/kurt-zenz-house/the-limits-of-energy-storage-technology)

배터리의 전기는 쉽게 그리고 빨리 방전된다. 스마트폰이나 자동차 배터리를 사용해 본 사람은 누구나 이런 현상을 경험할 것이다. 배터리는 많은 용량의 전기를 저장할 수도 없고 장기간 저장할 수도 없다. 또한 배터리를 생산하려면, 납이나 리튬을 대량으로 채굴하고 수송하며 가공하고 제조하여야 한다. 그런데 배터리 수명은 짧기로도 유명하다. 수명은 5년 안팎에 불과하다. 모든 마을마다 배터리를 배포한다고 할 때 , 그 대량으로 채굴하고 수송하며 가공하고 제조하는데 필요한 광물과 화석에너지 기계들은 어디에서 올 수 있나? 더구나 5년마다 교체할 때 그 폐기물은 어떻게 처리할 것이며 , 그러한 광물과 화석에너지는 어디에서 올 수 있는지 회의가 든다.

5. 스마트 그리드


그리드가 “스마트” 해 질 수 있을지 모른다. 그런데 과학 분야의 선도국가인 독일 재생에너지 경험은 무엇인가? “스마트” 그리드가 간헐적인 재생에너지의 변동성을 해결해 주었는가? 전혀 그렇지 않은 것 같다.

“동시에, 실제 필요에 무관하게 전기를 생산하는 태양 및 풍력 발전소들로부터의 막대한 변덕스런 유입에 대해서 그리드를 안정화시키는 작업 때문에 그리드 운전자들은 벼랑 끝에 몰렸다. 지금 총 발전량의 단지 13% 정도에서 그것들의 믿을 수 없는 인풋은 그리드의 안정성을 크게 위험에 빠뜨리고 있다. 풍력 및 태양력의 또 다른 주요한 문제는 바람이 그치거나 해가 비추지 않을 때 전기의 균형을 맞추는 일이다. 햇빛이 비추지 않아서 태양발전이 중단되면 , 지역 발전회사들은 그 손실분을 보전하려고 발전을 시작해야 한다. 태양력과 풍력이 발전 파이의 작은 부분일 때에는 이것은 큰 문제가 되지 않았다. 그렇지만, 지금 풍력과 태양발전이 독일 발전량의 13%를 차지하기 때문에 그것은 큰 문제가 되었다. ..재생에너지가 더 커질수록 이 문제도 더욱 커질 것이다.http://srsroccoreport.com/germany-death-of-renewable-energy-bring-on-the-dirty-coal-monsters/germany-death-of-renewable-energy-bring-on-the-dirty-coal-monsters/)

6. 결론
독일은 “에너지 전환 (에너지 벤데)”가 실현 가능한 예로서 인구에 회자된다. 그렇지만 실상은 그와는 많이 다르다. 최근에 독일 정부는 재생에너지로의 이행은 “실패 직전”이라고 선언했다. 이것은 독일의 경제장관이자 부총리인 가브리엘이 독일의 주도적인 솔라 기술 제조업자인 SMA Solar의 한 이벤트에서 한 발언이다. 그는 청중들에게 에너지 전환이 몰락 직전임을 설명한다. 2000년에 독일 재생에너지법이 도입된 이래 , 가정용 전기값은 200% 이상 올랐다. 독일 소비자들은 유럽에서 2번째로 높은 전기 값을 낸다.

후쿠시마 원자력 발전소 사태 이후 독일은 원자력발전소들을 폐쇄하기로 결정했다. 그러나, 재생에너지가 그 갭을 메우지 못하고 있다. 그 차이를 메우기 위해 석탄 산업이 몰려 오고 있다. 작년에 가장 비효울적이고 가장 더러운 에너지원인 갈탄으로부터의 전기생산은 1990년대 이래 최고 높은 수준에 도달했다. 그와는 대조적으로 가스 화력 발전은 하락하고 있다. 사실상 지금까지 에너지벤데(에너지전환, Energiewende)은 온실가스 배출을 감소시킨 것이 아니라 증가시켜오고 있다. 독일은 갈탄의 세계 최대 생산자이다.(독일 에너지전환은 완전 실패http://srsroccoreport.com/germany-death-of-renewable-energy-bring-on-the-dirty-coal-monsters/germany-death-of-renewable-energy-bring-on-the-dirty-coal-monsters/)  

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작년에 발간된 “독일 석탄 광산은 마을을 유령도시로 바꾼다”(German Coal Mine Turns Village Into Ghost Town: )는 다음과 같이 적는다.

서부 독일의 아주 작은 유령 마을인 Immerath 는 독일의 최대 탄광들의 굶주린 굴착기들에게 여지를 주고 있다. .....1983년 이래 작업 해 온 Garzweiler I 터는 이제 끝났다. 그것은 Garzweiler II,에서 파낸 흙으로 점차 덮이고 있다. 그들 사이의 탄광( pit, 구덩이)는 센트럴 파리 크기이다. 약 7600명의 사람들이 이주하고 있다. Immerath 주민 900명 중 약 100명은 지금도 떠날 준비를 하고 있다. 독일의 “에너지 이행”의 의도하지 않은 부수 효과로, 석탄 화력은 유럽 평균 25% 대비 40%의 발전비중을 차지한다.

다른 한편 에너지 수익률을 보자. 에너지를 생산하는 데에는 에너지 인풋이 들어간다. 이 비율 즉 에너지 아웃풋/에너지 인풋을 에너지 수익률(energy returned on energy invested)라고 부른다. 만일 에너지 수익률이 1이라면 에너지 1을 생산하는데 에너지 1만 나오기 때문에 그것을 수송하고 정제하면 나온 에너지는 1보다 작게 된다. 그러므로 에너지 수익률이 최소 6이상 돼야 현대 문명이 가능하다.

에너지 수익률의 창시자인 찰스 홀 교수의 말을 인용하면 “만일  1.1:1의 EROI를 가지면. 땅 속에서 오일을 펌프 하여 바라 볼 수 있다. 1.2:1이면 정제하고 바라볼 수 잇다. 1.3:1이면 그것을 당신이 원하는 곳으로 움직여서 바라 볼 수 있다. 만일 트럭을 몰려면 최소 3:1의 EROI가 필요하다. 곡식 같은 것을 트럭에 실으려면 5:1의 EROI가 필요하다. 트럭 운전사, 오일 노동자, 그리고 농부의 가족들까지 부양하려면 7:1의 EROI가 필요하다. 만일 교육을 원하면 8-9:1의 EROI가 필요하다. 만일 보건(health care)을 원하면  10:1이상의 EROI가 필요하다.”(A Q&A with Charles Hall http://www.scientificamerican.com/article/eroi-charles-hall-will-fossil-fuels-maintain-economic-growth/)

사시사철 햇빛이 잘 비추는 천혜의 조건을 갖춘 스페인에서 솔라 패널의 에너지 수익률은 과연 얼마일까? 과연 문명을 지탱할 정도로 가령 10;1 이상이 될까? 홀은 스페인 솔라 에너지의 수익률을 계산하였다. 그 결과는 놀랍게도 3;1이 안됐다.(스페인의 태양광 산업은 대 재앙,  http://blog.naver.com/saranmul/22001476827)

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▲ 한찬욱 서경대학교 교수. 에너지 블로그 '피크오일' 운영.
귀중한 화석연료를 자동차를 몰거나 쓰레기 같은 제품들을 생산하는데 낭비하는 것보다 풍력이나 솔라 같은 에너지에 투자하는 것이 훨씬 더 나은 선택임은 의심의 여지가 없다. 그렇다고 솔라나 풍력이 지속가능한 에너지원이 되는 것은 아니다. 화석연료 생산이 피크를 치고 난 후에는 솔라나 충력은 그 후에 약 30년 간 이용할 수 있겠지만, 더 이상 지속은 불가능 할 것이다. “재생”에너지는 결코 “재생” 가능 하지 않다. / 한찬욱 서경대학교 교수. 에너지 블로그 '피크오일' 운영.

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