자원·에너지

디딤돌 2021. 1. 9. 18:28

 

1952년 겨울, 안개가 자욱한 날, 영국 런던은 일찍이 경험하지 못한 재앙을 맞아야 했다. 공장과 가정에서 연료로 사용하는 석탄이 배출하는 배기가스로 하늘이 언제나 뿌옇고 코와 눈이 매캐했어도 대안을 찾을 생각을 하지 못했다. 지하에 풍부한 석탄은 산업혁명을 이끌어 부강한 국가로 이끈 연료가 아닌가. 시커먼 연기로 숲이 타들어 갔지만, 감내해왔다. 하지만 짙은 연기와 안개가 런던을 스모그로 뒤덮자 달라져야 한다는 사실을 깨달았다.

 

서너 주 만에 호흡 곤란으로 4천 명이 넘는 시민이 쓰러졌다. 이후 만 명 가까운 시민들이 가슴을 부여잡고 목숨을 잃었다. 멕시코만 난류 덕에 영하로 떨어지지 않아도 겨울이 으스스한 영국에서 석탄만이 난방을 책임진 건 아니었다. 석탄을 모르던 시절, 옷을 두툼하게 입고 모닥불로 견디지 않았나. 다행히 석유와 가스가 석탄을 몰아냈고 영국에 1952년 같은 스모그는 재발하지 않았다. 이제 깨끗한 전기와 가스가 런던을 비롯한 세계의 모든 대도시를 맑고 밝게 만든다.

 

눈앞의 스모그가 사라진 세상에서 사람들은 잘살게 되었나? 2001년 오존층 연구로 노벨 화학상을 받은 네덜란드 과학자 파울 크루첸은 지층 연구자 모임에서 인류세(Anthropocene)를 제안했다. 지구의 온도가 안정된 만 천 년 전부터 홀로세(Holocene)라고 칭했지만, 탐욕스런 인류가 지층을 망쳐놓았다는 주장이었다. 언제부터 인류세가 명확해진 걸까? 많은 과학자는 1945년을 콕 짚는다. 그해 핵폭탄이 일본 히로시마와 나가사키 상공에서 터졌다. 하지만 이전부터 핵폭탄 실험이 감행되고 이후에도 계속되었으며 1979, 1984, 그리고 2011년 핵발전소가 폭발했다.

 

무기를 보습()으로!” 2차대전이 끝난 뒤 연합군 총사령관 출신의 미 아이젠하워 대통령은 평화를 앞세우며 핵발전소를 추진했다. 이후 우라늄은 사라졌을까? 우리야 알기 어렵지만 상당한 우라늄은 여전히 핵무기에 장착되었거나 장착을 준비하고 있을 것이다. 물론 핵무기에 할당된 양보다 훨씬 많은 우라늄은 450기 가까운 세계의 핵발전소에 들어가 막대한 전기를 생산했지만, 핵무기가 줄어든 것은 아니다. 핵무기의 새로운 연료 플루토늄이 우라늄을 대체했는데, 플루토늄은 핵발전소에서 사용한 우라늄 핵연료를 재처리해서 대량으로 추출한다. 2차대전 무기가 3차대전 무기로 무섭게 바뀐 셈이다.

 

대략 4억 년 전 바닷속에 살던 동식물이 드디어 육지로 올라왔다. 이후 우여곡절을 겪었고 현재 200만 종 이상의 생물이 육지와 바다에 퍼져 살지만, 사람이 경작을 시작한 홀로세 이후 터전을 빼앗기며 곤란을 겪는다. 가축을 길들인 사람이 쇠를 손에 쥔 이후에도 견딜만했는데, 석유와 석탄을 태우면서 자연은 이지러지기 시작했다. 자연에 없는 석유 화합물을 퍼뜨리면서 생태계는 순환을 잃었고, 오로지 사람만을 위한 화석연료 과소비로 대기는 견디기 어렵게 뜨거워졌다. 이제 자신도 통제할 수 없는 파멸적 에너지, 핵을 함부로 다루면서 인류세를 맞이했다. 4억 년 전 대기권에 초미세먼지와 방사능이 요즘처럼 많았다면 생물은 육지로 오르지 못했을지 모른다.

 

20113, 일본 동북부 대지진은 후쿠시마 해변의 핵발전소 4기를 처참하게 파괴했다. 자연재해를 완충하던 리아스식 해안을 매립하고 세운 발전소 중 설계수명을 무리하게 연장한 4기가 잇따라 무너졌는데, 사용 중이거나 사용 직후의 핵연료들이 상상하기 두렵게 녹아내렸다. 이후 10년이 지나가는 지금도 제어장치 잃은 발전소에서 막대한 방사능을 치명적으로 방출한다. 방호복 없이 다가가는 생명은 즉시 절명할 정도다.

 

담배 필터 크기의 핵연료는 수 미터의 지르코늅 합금관에 채워졌고, 그 대롱 수백 개를 다발로 뭉쳐서 핵반응로에 넣었을 텐데, 그 뭉치는 적어도 3개 이상이었을 것이다. 지진과 해일 충격으로 전기가 끊긴 후쿠시마 핵발전소 3기의 반응로에 냉각수 공급마저 멈추자 수천 도로 치솟던 핵연료들은 합금관을 녹이며 들러붙었고 두꺼운 핵반응로 강철을 뚫었을 텐데, 거기에서 그쳤을 리 없다. 그 아래 콘크리트 구조물을 녹이고 암반 아래 지하수를 끓일 뻔했다. 막지 못했다면 인류는 동아시아부터 겪어본 적 없는 핵폭발로 재앙을 맞았을지 모른다.

 

핵연료는 한계 무게를 넘으면 폭발한다. 다급한 동경전력은 위험을 무릅쓰고 물을 퍼부었고, 천만다행으로 어디에 어떤 모습으로 덩어리져 있는지 모르는 핵연료 덩어리는 지금도 폭발하지 않고 있다. 문제는 핵연료를 식히고 어디론가 배출되는 오염수다. 상당한 양은 초기 바다로 나갔고 지금은 대부분 회수해 정화한다고 관계자는 주장한다. 온갖 방사성 물질이 녹은 오염수를 여러 차례 정화해서 이제 삼중수소만 남은 상태로 저장탱크에 120만 톤 넘게 담아놓은 상태라고 일본 정부는 주장한다. 그 탱크를 발전소 터에 보관해왔는데, 탱크가 넘친다. 오염수는 추가되는데 더 놓을 데가 없다.

 

일본 신임 총리는 100만 톤이 넘게 보관하던 오염수를 태평양에 희석해 버리겠다고 한다. 대다수 일본의 어민은 필사적이고 시민 대부분과 주변국 시민들도 반대하지만, 대안이 없으니 강행하겠다는 자세다. 진정 대안이 없을까? 태평양에 버리면 수많은 어패류의 몸에 치명상을 입히며 축적될 테고, 그 어패류는 사람 몸에 들어가 방사능을 쏟아낼 것이다. 반감기가 13년인 삼중수소는 백여 년 이상 태평양의 생태계를 오염시킬 텐데, 대안이 없다고? 막대한 자금이 필요하겠지만 위기의 순간을 연장할 수 있다. 지하에 거대한 시설을 만들어 안전을 관리하는 방법이다.

 

사진: 2011년 3월 대지진 이후 연거푸 폭발한 후쿠시마 핵발전소와 주변 부지의 모습. 원자로를 식힌 오염수를 대책 없이 담아놓은 탱크들이 넘치자 일본 정부는 오염수를 태평양에 희석해서 버리려고 한다. 아무리 희성해도 방사능 총량은 변하지 않고, 그 영향은 먹이사슬을 타며 농축돼 인류에 돌아온다. 핵발전은 태어나지 않았어야 할 원초적 재앙이다. 그 재앙은 후쿠시마에서 멈출 리 없다. 25기를 가동하는 우리나라도 재앙의 올가미에 묶여 있다. 후손의 안전을 생각하는 최선의 대안은 당장 모든 핵발전소를 폐쇄하는 일이다.

 

영구히? 그렇다. 사람이 존재할 때까지, 시설이 부식되면 더 큰 시설을 지어 옮기길 반복하며 영구히 관리해야 한다. 인간이 멸종된 이후는? 뭉쳐 분열하는 핵연료는 결국 폭발하고 후쿠시마는 물론, 일본과 우리나라를 포함한 동북아시아는 방사능으로 초토화되겠지. 그 일원의 모든 생물은 치명상을 입어 연거푸 멸종하거나 돌연변이 되겠지. 그렇듯, 인간의 섣부른 과학은 한계가 분명하다. 그런 사실을 과학자는 진작 알았어도 핵발전소를 지었다. 자본의 이익과 국가의 패권 때문이었다. 후손이 그들을 법정에 세운다면 천벌 받을 짓이다.

 

후쿠시마 핵발전소 폭발 이후 태평양은 이미 돌이킬 수 없게 오염되었다. 미국은 자국민에게 참치 같은 대형어류를 먹지 말라 권유한다. 겨울철 제주도에서 잡는 방어의 상당수는 오염 정도가 심각한 후쿠시마 앞바다를 긴 시간 경유했을 것이다. 입맛 당기더라도 외면하는 게 현명하다. 원양어선이 잡은 명태, 대구, 고등어는 피하라고 전문가는 권고한다. 한데 오염수 120만 톤을 태평양에 추가한다고? 한번 버리면 계속 버리는 행위를 세계 어떤 정부도 막기 어려울 텐데?

 

전 세계 어느 원전 주변 지역에서도 삼중수소를 원인으로 하는 건강 피해 보고가 없었다!”라고 일본 관료가 주장했다는데, 조사하지 않았겠지. 삼중수소가 지하수에 많이 검출되는 울진핵발전소 주변 주민 사이에 갑상선을 비롯한 암 환자가 유별나게 많은 이유는 무엇일까? 30여 년 전 구소련 해군이 핵잠수함에서 발생한 오염수를 홋카이도 근처 해역에 버리려 할 때 일본은 뭘 했던가? 당시 소련이 국제 기준보다 낮다고 주장했어도 소련 대사관 앞에서 강력히 항의했고 오염수 투기를 막지 않았나. 이번에는 다른가?

 

과학기술 수준이 높다고 자랑하는 부자나라 일본에서 돈 핑계로 태평양에 독극물을 풀겠다고? 일본과 우리는 물론이고 모든 세상의 다음세대가 누려야 할 생태계를 통으로 위협하려 드는데, 용납할 수 있는가? 그런 일본 정부를 어떻게 보아야 하나? 규탄성명은 부족한데, 고장 잣은 핵발전소가 한둘 아닌 우리나라는 괜찮을까? 핵발전소를 50기 가깝게 가동하는 중국에 환경단체가 감시한다는 말을 듣지 못했다. 중국에서 단 한 기의 핵발전소가 후쿠시마처럼 폭발하면 황해는 끝장난다. 아니 세계, 아니 세상이 끝장난다. 인류세가 마감될 것이다.

 

핵발전소는 대안을 거부한다. 대안은 한시바삐 없애는 일이다. 350ppm 이하로 낮추자던 이산화탄소 농도가 어느새 415ppm을 넘었다. 450ppm이면 파국을 면할 수 없다. 후손을 위협하는 핵이든, 생태계를 뜨겁게 달구는 화석연료든, 전기와 에너지 과소비 없이 행복하게 살 수 있는 대안을 황급히 모색해야 한다. 석탄 모를 때 영국 땅에 사람이 살았다. 전기 모르던 우리 조상도 행복한 삶을 누려왔다. 진실을 직시하는 과학자는 인류세의 파국을 예견한다. 더 늦기 전에 행동해야 한다. 유기농산물을 나누는 어린 생명과 행복한 내일을 꿈꾸며 누릴 시간은 점점 줄어든다. (울림두레, 2020년 겨울호)

 

 
 
 

자원·에너지

디딤돌 2020. 12. 28. 14:55

 

자동차가 없을 때, 사람은 마차를 탔다. 마차가 늘자 거리는 말 분변으로 더러워졌지만, 자동차가 해결해주었다. 자동차가 늘자 하늘이 더러워졌다. 전기차와 수소차로 해결할 수 있다고 한다. 그러자 그런 차에 충전할 전기를 위해 핵발전소를 100기 넘게 지어야 한다는 주장이 나온다. 그것참! 그러자 꿈의 에너지, 핵융합이 해결하겠단다.

 

KSTAR. K방역이 이니다. 축구장 4분의 1의 면적에 30m 높이의 핵융합 연구 시설, KSTAR에서 플라스마 상태의 중수소와 삼중수소를 섭씨 1억도에서 20181.5초를 유지하더니 2019년에 8, 2020112420초를 유지하는 성과를 올렸다고 연구진은 자랑했다. 핵융합 역사를 해마다 새로 쓴 우리 기술이 머지않아 막대한 전력을 생산하게 될 거로 들떴고, 대통령은 감탄했다. 꿈의 에너지가 현실화되는 걸까?

 

중수소와 삼중수소가 헬륨 원자로 붙으며 중성자를 내놓으면 막대한 에너지를 쏟아내나 보다. 우리나라를 포함해 35개 국가가 국제핵융합실험설비 ‘ITER’를 프랑스 남부에 대규모로 건설 중이다. 2025년 플라스마를 가동하고 2035500MW의 전력을 생산하리라 기대하는 ITER의 기술을 토대로 2050년이면 세계 각국이 핵융합 발전을 상업화하리라 전망하는데, 30년 후 우리는 에너지 문제를 산뜻하게 해결할 것인가?

 

그림: 핵융합 반응으로 에너지를 얻겠다는 이론의 허상. 중수소와 삼중수소의 핵울 융합해 헬륨 핵을 합성하면서 막대한 에너지를 확득하겠다는 상상도. 하지만 그를 위해 섭씨 1억도 이상의 온도를 유지해야 한다는데, 그런 열을 담을 그릇은 세상에 없다. 핵융합이 성공할 가능성은 없지만, 만에 하나 잠시 성공 허상을 보인다면 그 에너지는 결코 지역에서 생산, 관리, 자급하지 못한다. 초거대기업에 예속되어 지역과 후손, 그리고 생태계는 타탄을 면할 수 없지만, 거기에서 그치지 않을 것이다. 에너지가 남아돌지만 자원고 식량이 부족한 지역이나 국가는 그 상황은 어떨게 극복하려 들까? 지난 60년 이상 가당치 않은 허상을 그리면서 챙긴 막대한 예산은 돌이킬 수 없을 텐데, 실패는 누가 책임질 것인가? 깨끗하면서 막대한 에너지라는 신기루는 실패할 터. 무엇보다 중요한 지속 가능한 생존은 현 세대의 반성으로 낭비를 줄일 때 의미 있게 다가오리라.

 

1억도가 넘는 온도를 어디에 보관하나? ‘토카막이란 자기장이면 된단다. 방사능도 사고 위험도 없단다. 전문적인 답변은 아무리 들어도 어렵다. 1억도로 부족하다는 주장이 있는데, 전문가들이 해결하겠지. 막연히 기대하는 시민은 세금을 추가할 따름인데, 온난화 추세를 멈추지 못하면 생태계는 2030년 멸종위기에 몰릴 것으로 환경 전문가는 경고한다. 핵융합을 더욱 서둘러야 하나?

 

전기는 사용하는 에너지의 일부다. 석유는 고갈이 눈앞인데, 앞으로 모든 에너지를 전기가 대신할 수 있을까? 핵융합이 제공할 에너지는 넘치는데, 식량과 다른 자원이 부족하면 어떡하나? 피비린내 나던 역사를 기억해보자. 힘이 넘치는 국가의 탐욕은 어떤 궁리로 이어졌던가. 60년 동안 장담으로 이어졌던 핵융합. 이번에는 성과가 있을까? 한데, 성과가 있어야 하나? 혹시 생태계를 이해하지 못하는 과학자들의 과욕은 아닐까?

 

식량, 에너지, 돌봄은 지역에서 자급해야 지속 가능하다고 현자는 말한다. 핵융합은 중앙집중적일 수밖에 없는데, 생태계의 산물인 인간도 생태적 기반을 잃으면 생존할 수 없다. 생태계 대부분을 평정한 인간이 핵융합까지 손에 쥔다면 내일은 온전할까? 다음세대를 위한 공간은 남을까? 지금 충분히 잘 사는 인간은 후손의 행복을 위해, 에너지든 자원이든, 욕심을 자제해야 옳지 않을까? 핵융합이 성공하는 날, 인간이 멸종하는 건 아닐까?

 

 
 
 

자원·에너지

디딤돌 2020. 11. 22. 11:30

 

수소는 자연계 원소 중에 가장 작다. 그 물질은 산소와 만나 분해되기 어려운 화합물인 물이 되어 인체를 포함한 모든 생명체, 그리고 지구 대지를 폭넓게 적신다. 몹시 가벼운 만큼 가없는 우주에 한없이 퍼졌다. 수소가 산소와 만나면 온실가스와 방사능을 내뿜지 않으며 적지 않은 에너지를 발산한다. 그러므로 수소를 연료로 하는 발전소와 자동차를 보급하면 마땅히 친환경일까?

 

수소를 어떤 수단으로 활용할 만큼 모을까? 우주에 있는 수소는 가져올 수 없다. 물을 분해하려면 막대한 에너지를 쏟아야 한다. 수소에서 얻는 에너지보다 현저히 많으므로 전기분해 운운하는 자는 멍청하거나 우리를 속이려 한 것이리라. 충분한 핵발전이나 화력발전으로 남아도는 전기를 활용한다고? 천벌 대상이다. 그렇담 그따위 발전소를 당장 없애야 옳다.

 

쉽게 풀이하면, 푹 삶은 천연가스에서 수소를 분리한다. 그 방법이 이제까지 가장 안전하고 경제적이라는데, 그러므로 친환경일까? 모름지기 에너지는 전환할수록 크기가 줄어든다. 천연가스에서 얻는 에너지보다 위축될 뿐 전환 과정에서 불순물과 온실가스가 필연적으로 배출된다. 이산화탄소보다 훨씬 위험한 일산화탄소가 그것인데, 사람 코에서 먼 지점에서 희석되므로 괜찮을까?

 

사진: 수소차 전략보고회에서 현대차 사장의 설명을 듣는 대통령과 고위관료. 하지만 수소차의 장점만 늘어놓는 행사로 정부는 들러리가 되었고 소비자는 속았다. (사진은 인터넷에서)

 

이산화탄소, 초미세먼지, 심지어 방사능도 희석되니 괜찮다고 장담했다. 일산화탄소는 뙤약볕에서 오존으로 변할 수 있다. 극미량으로 치명적이라 기상 예보에서 빠트리지 않는데, 안전하다 방심할 물질은 절대 아니다. 문제는 천연가스가 순수한 메탄이 아니라는 사실이다. 수소 추출과정에서 어떤 불순물이 발생해 사람과 생태계에 어떤 피해가 생길지 파악하기 어렵다. 이제까지 별문제 없었다고? 그런데 왜 수소연료전지발전소 세울 때 쉬쉬했을까?

 

쓰레기매립장에서 발생하는 가스, 음식이나 유기물 쓰레기에서 발생하는 가스로 수소를 경제적으로 분리할 수 있다. 물론 그 과정에서 불순물이 나온다. 안전하게 처리할 방법을 쉽게 적용할 수 있다면 활용할 가치는 있겠지만 그 양으로 의미 있는 발전은 무슨. 자동차 몇 대도 움직이게 할 수는 없다. 정유공장의 정유 과정에서 많은 부생가스가 나온다. 대부분 공중에서 태워 버렸지만, 수소 추출이 가능하다. 그렇다고 많은 자동차에 넣을 정도는 못 된다. 지역 트럭의 일부를 충당할 수 있겠지만, 그 정도의 가치는 있을지 모른다.

 

최근 정부는 승용차를 위한 수소 충전소를 의무적으로 확충하겠다고 밝혔다. 현대자동차 이외에 거의 홍보하지 않는 수소차는 세계적인 자동차회사에서 왜 외면할까? 우리 정부는 왜 수소차에 유난히 호의적일까? 환경 전문가는 수소를 친환경이라고 주장하지 않는데, 촛불이 바꾼 정부는 무슨 영문인지 태동 당시 약속한 투명한 토론을 생략하고 있다. 고루한 고위관료가 방해하는 탓일까? (갯벌과물떼새, 2020년 11월호)