자원·에너지

디딤돌 2022. 2. 5. 13:11

 

4차 대유행으로 창궐한 코로나19로 힘겨웠던 2021년이 지나갔다. 시간에 매듭은 없어도 새로운 기운을 기대하며 새해를 맞았건만, 해외에서 들리는 연말연시 소식은 우울하기만 하다. 코로나19 오미크론 변이가 무섭게 번지기 때문만이 아니다. 한겨울 더위가 만든 토네이도가 미국 중부지대를 한순간 쑥대밭으로 만들었다. 기후위기가 빚은 자연재해라는데, 다음 재해는 어디를 향할까? 다행히 우리나라 기후는 예년의 범위를 벗어나지 않는다. 사계절이 여전히 뚜렷하고 코로나19 양상은 유럽이나 미주보다 차분하다. 하지만 그럴수록 불안하다. 심각해지는 자연재해는 지역을 가리지 않으므로.

 

1월 벽두 대통령은 선도국가시대를 선언했다. 따라가는 나라에서 앞장서는 국가가 되겠다는 신년사는 듣는 이에게 자부심을 불어넣기 충분했는데, 내용은 아리송했다. 거대한 시대적 변화에 능동적으로 대처서야 한다는 취지에 동의하지만, 누리호 발사는 우리가 선도할 분야와 거리가 멀었다. 실체가 모호한 ‘K-전략보다 힘차게 추진할 수소 선도국가 전략으로 미래의 운명을 좌우할 탄소중립 시대를 주도적으로 개척하겠다.” 하는 대목에서 고개를 갸웃해야 했다. 달성하겠다고 선언한 탄소중립의 시간은 30년도 남지 않았는데, 무슨 신기루 같은 약속인가? 여전히 번영에 방점이 찍힌다. 관성인가? 생존에 대비할 시간이 긴박한데, 위기의식을 가진 보좌진이 그렇게 없는 걸까?

 

수소로 기후위기에 대응하겠다는 허구를 여전히 고집하는 이유는 무엇일까? 연료를 수소로 바꾼다고 기후위기가 해결되는 건 아니라는 과학자의 의견을 한사코 외면하는 이유가 궁금하다. 수소차를 선도적으로 생산하려는 특정 자동차회사의 로비 때문일까? 세계적으로 우수한 자동차회사는 많다. 수소에 사운을 걸 만큼 광고에 열을 올리는 자동차회사가 우리나라 그 회사 이외에 더 있을까? 탄소중립이 긴급하므로 내연기관을 가진 자동차와 발전소를 억제하려는 국가는 분명히 늘어나는데, 대통령까지 수소에 심취한 국가가 우리 이외에 어디에 있을까?

 

요즘 텔레비전에 등장하는 수소차 광고는 가관이다. 기후위기의 주범 중의 하나인 제철회사도 거들고 나서는데, 수소자동차가 지나가면 길 주변이 순식간에 녹색 별천지로 바뀐다. 어이없어 따지고 싶은데, 표현일 뿐이므로 광고를 규제할 수 없다는 답이 나오겠지? 문제는 그런 광고에 소비자들이 무작정 노출된다는 사실이다. 자신도 모르는 사이에 수소에 대한 인식을 긍정적으로 각인할 수 있지 않은가. 오죽하면 환경운동가 제리 맨더가 텔레비전을 버리자고 제안했고 작고 전 프랑스 사회학자 피에르 브르디외가 텔레비전에 진저리쳤을까?

 

수소가 기후위기 대응의 국가 우선 정책으로 등극해서 그런지, 수소연료전지 발전소는 위세가 비등하다. 대한민국의 탄소중립을 선도하려는 자세가 역력한데, 행동은 턱없이 초라하다. 수소 전기만큼 석탄화력발전소 전기를 즉시 줄이던가 멈추라고 요구해야 마땅하지만, 조용하기만 하다. 그래서 그런가? 인천을 비롯해 전국 곳곳의 화력발전소는 꿈쩍하지 않는다. 수소 전기는 광고처럼 이산화탄소를 줄이는가? 석탄화력발전보다 배출이 적은가? 아니다. 생산 전력량 대비 오히려 많이 배출한다. 그런 주제에 무슨 친환경 타령인가?

 

화석연료를 태우면 당연히 이산화탄소가 배출된다. 수소를 산소와 결합하게 해서 전기를 생산하면 배기관으로 물이 나온다. 관 끝만 보면 분명히 그렇다. 광고는 물론이고, 광고를 만든 자본, 그리고 자본에 영합하는 과학자는 관 끝을 내세우며 친환경 포장에 열을 올린다. 광고는 보여주고 싶은 부분을 강조한다. 조금만 깊게 살피면 누구나 이해할 수 있는 상식을 가린다. 영상으로 현혹하는 텔레비전이 특히 심하다.

 

현실은 어떤가? 상상 초월하는 기상이변이 거듭 경고하는 기후위기는 얄팍한 광고에 속을 여유를 허용하지 않는다. 멀지 않은 미래세대의 생존이 달려 있기 때문이다. 책임 있는 소비로 기후위기를 조금이라도 극복해야 한다고 믿는 시민이라면 상품광고가 무엇을 숨기는지 살펴야 한다.

 

수소는 저절로 생기거나 무궁무진한데 방치된 에너지원도 아니다. 자연에 수소가 아무리 많아도 화학적으로 결합한 상태이므로 에너지원이 아니다. 자동차와 전력의 에너지원으로 사용하려면 수소를 반드시 정제해야 한다. 순수한 수소가 우주와 바다에 많다지만 소용없다. 추출해 저장하는 비용이 상당할 뿐 아니라 과정에 상당한 에너지가 필요하다. 다른 원소와 결합한 수소를 억지로 떼어내 저장하는 방법이 있지만, 수소에서 얻는 에너지보다 훨씬 많은 에너지를 소비해야 한다.

 

화합물에서 수소를 분리하는 방법에 따라 그레이수소, 블루수소, 그리고 그린수소, 그렇게 3가지 이름을 붙인다. 분리 방법과 과정에서 배출되는 물질의 양과 질이 다를 뿐, 수소의 청결에 차이가 있는 건 아니다.

 

그림: 분리하는 방법으로 구별하는 3가지 수소를 설명하는 그림. 현실적으로 환경에 부담을 준다. 출처는 인터넷.

 

우리나라 수소연료전지 발전소는 대부분 액화천연가스에서 분리한다. 그레이수소에 해당한다. 석유화학 물질이나 정유 공정의 부산물에서 분리하므로 회색인 그레이수소는 수소의 10배에 달하는 이산화탄소가 배출되므로 회색이라는 건데, 블루수소라고 크게 다르지 않다. 이산화탄소를 붙잡아 공기 배출을 차단하면 파랗다는 블루 이미지를 붙인다. 친환경 칭호를 하사받았지만, 인정하기 어렵다. 붙잡아 놓은 이산화탄소를 안전하게 영구적으로 보관할 방법이 없기 때문이다. 앞으로 개발될 가능성도 없다. 이산화탄소를 활용한다는 주장이 나오지만, 기후위기 대응과 거리가 멀다. 열역학 1법칙, ‘에너지 보전의 법칙을 보라. 그 기술이 요구하는 에너지로 인해 새롭게 배출될 이산화탄소의 양은 붙잡은 이산화탄소보다 많을 수밖에 없지 않은가.

 

물을 전기로 분해하는 수소는 최상의 그린수소일까? 화석연료로 생산한 전기를 활용한다면 그 순간 녹색 이미지는 퇴색한다. 수십만 년 맹독성 핵폐기물을 미레세대에 떠넘기는 핵발전소의 전기라면 터무니없으니 태양광이나 풍력 같은 재생 가능한 에너지로 생산한 전기라야 할 텐데, 그렇더라도 우리나라에서 그린은 아니다. 모든 에너지는 전환하면 손실이 발생한다. 재생 가능 에너지 비중이 열악한 우리나라가 에너지 손실을 감내하면서 수소를 분해해야 할까? 재생 가능한 전기는 화석연료 소비를 줄이며 전환 없이 사용해야 의미가 있다. 호주 사막의 태양광 전기로 분리한 수소를 수입한다면? 수소를 석탄이나 원유처럼 대량으로 운송할 기술이 확보되지 않은 현재, 다분히 김칫국이다.

 

수소는 우주에서 가장 작은 물질이다. 그런 수소를 안전하게 저장하는 탱크는 탄소섬유로 제작하는데, 대량으로 안전하게 저장해 운송할 탱크는 기술적으로 아직 완벽하지 않다. 어렵사리 확보하더라도 당분간 수소를 선적과 하역하는 비용은 버거울 것으로 전문가는 예상한다.

 

편하게 이야기하는 수소자동차는 사실 전기로 움직인다. 공기 중의 산소와 수소가 결합하며 만드는 전기를 이용한다. 수소든 배터리든, 전기로 움직이는 자동차는 내연기관을 가진 자동차보다 오염물질을 적게 배출하지만, 수소와 전기를 생산하는 지역의 오염은 늘어난다. 정의롭지 않다. 배터리도 차체도 폐기하면 오염물질이다. 전기차가 많은 제주도에 처리되지 않은 폐배터리가 쌓여가는데, 자동차의 반도체, 다양한 플라스틱, 시트의 소재도 재활용이 어렵다. 철강은 재활용하지만, 적지 않은 에너지가 필요하다.

 

날이 갈수록 눈에 띄게 심각해지는 기후위기는 한가로운 대응으로 풀리지 않는다. 연료보다 규모가 문제의 근본이다. 승용차는 물론, 자동차 사용이 불필요한 사회를 실현하는 정책을 절박하게 구상해야 옳지 않나? 일본의 경제사상가 우치하시 가츠토는 “FEC 자급권을 제창했다. 마을에서 음식(Food)과 에너지(Energy), 보살핌(Care)까지 자급한다면 개인 교통수단을 크게 줄일 수 있다. 대중교통과 자전거 활용은 자급이 가능한 마을 공동체에서 요긴할 수 있겠는데, 화석연료 사용을 최소화하는 FEC 자급권이 진정성 있는 기후위기 대응에 가깝다.

 

2022년 대통령이 내세운 ‘K-전략은 번영이 아니라 생존을 염두에 두어야 한다. 기후위기는 지역을 가리지 않는다. 탄소중립 시한은 2050년이다. 마음이 급한데, 미래세대의 생존을 선도할 새 정부는 어떤 정책에 무게를 둘까? 유권자의 선택이 그래서 중요하다. (작은책, 20222월호)

 

 
 
 

자원·에너지

디딤돌 2022. 1. 12. 11:01

 

대선 정국에 한 후보가 들고나오는 위험한 약속을 들을 때마다 가슴이 사뭇 답답해진다. 핵발전 약속이다. 그런 약속을 한 후보와 생각을 공유하는 유권자가 화력발전소 전력이 넘치는 인천에 혹 있을지 모르니, 다소 지겹더라도, 굴업도 핵폐기장 반대운동이 뜨거웠을 때 제기하던 문제를 다시 꺼내고자 한다. 일본이 후쿠시마 핵발전소 오염수를 방류하겠다고 으름장을 놓는 즈음, 인천으로 다가올 핵발전의 위험이 조금도 줄지 않았다. 또한 굴업도 핵폐기장 반대운동의 소용돌이를 헤아릴 기회가 없던 시민도 있으니, 반복할 의미가 있겠다.

 

핵발전소로 전기를 생산하면 온실가스가 발생하지 않을까? 그렇게 믿는 사람이 많은데, 깊이 생각해보자. 그리고 한 가지를 더 생각해보자. 사람들은 무심코 원자력이라고 말하지만, 원자력이 아니라 핵이다. 원자 에너지로 전기를 생산하지 못한다. 특정한 금속, 주로 우라늄을 사용하는데, 우라늄의 원자가 아니라 핵이 재료가 된다. 광산에서 조심스레 채굴한 뒤 엄격한 조건에서 추출한 우라늄 원소의 핵을 안전한 환경에서 파괴하며 막대한 에너지를 얻고, 그 에너지로 전기를 생산한다. 그러므로 핵발전소라고 해야 옳은데, 원자력이라고 말한다. 핵폭탄 혼란을 피하려는 의도일까? 핵발전 위험을 숨기려는 속셈이겠지.

 

전기를 생산하기 전부터 살펴보자. 발전소를 지을 때 화력보다 핵일 때 비용과 에너지를 많이 부담해야 한다. 온실가스 발생이 그만큼 많다는 뜻인데, 안전 설비를 추가하기 때문이다. 화력발전소의 연료를 채굴해서 발전소까지 운송하는 과정은 그리 복잡하지 않고 들어가는 에너지는 핵과 비교할 수 없게 작다. 핵에서 방사능이 치명적으로 나올 수 있는 탓이다.

 

핵발전소를 화력발전을 포기하는 만큼 늘리면 기후위기를 극복할 수 있을까? 희망이 지나치다. 우리가 사용하는 에너지 중에서 전기는 우리를 포함해 어느 국가나 10% 전후에 불과하다. 핵발전소가 생산하는 전기는 우리나라가 30% 정도를 차지하고 프랑스는 70% 전후였지만, 후쿠시마 사고 이후 절반 이하로 줄이려고 노력한다.

 

사실 핵발전소 전기가 30% 이상 차지하는 국가는 두 나라 말고 없다. 핵발전소가 없는 나라가 훨씬 많다. 안전하게 유지하는 비용이 늘어나면서 포기하는 나라가 점점 늘어난다. 17기를 가동했던 독일은 머지않아 모두 폐기할 예정이다. 세계 대부분의 전기를 핵으로 생산한다는 가망은 없다. 위험과 비용을 감당할 수 없지만, 충당할 재원도 턱없이 부족하지만, 채굴할 우라늄도 많지 않을 것이다.

 

사진: 미래세대의 생존을 위협하는 기후위기는 우리나라만의 상황이 아니다. 한데, 우리나라의 핵발전소를 다시 가동한다고 기후위기가 해결될 수 있는가? 핵발전 관련 막강한 기극권의 은밀(?)한 로비가 아니라면 그런 주장은 이 시국에 대두될 수 없다. 사진은 연합뉴스에서(인천in wkfy)

 

복잡할수록 고장이 많다. 만일의 사고가 걷잡을 수 없는 재난으로 이어진다면 사용하지 않아야 정상이다. 어쩔 수 없다면 안전을 철저히 감시하는 상황에서 한시적이어야 한다. 연료 채굴부터 위험을 수반하는 핵발전소는 고장이 많은데, 반대 목소리를 의식하기 때문인지 관리가 불투명하다. 이따금 사고 소식이 들리는데, 숨기다 발각되는 경우가 다반사다. 문제는 사소한 부주의가 끔찍한 재난으로 이어진다는 사실이다. 미국은 관리상 사소한 부주의, 구소련은 연구자의 과도한 의욕, 일본은 예상치 않은 자연재해가 원인이었다. 비슷한 원인은 우리나라도 많았지만, 단지 운이 좋았다.

 

이제까지 세계에서 6개의 핵발전소가 폭발했다. 이중 삼중으로 마련된 안전장치를 가동할 수 없이 급박했고, 국가 경제가 휘청일 정도로 피해 복구에 들어가는 비용과 시간이 어마어마했다. 현재 400기 넘는 핵발전소가 20여 국가에서 가동된다. 관리와 운영이 투명하다고 평가할 수 없는 중국은 앞으로 얼마나 많은 핵발전소를 추가할지 모른다. 현재 50기 넘는 핵발전소를 우리나라와 가까운 자국 동해안에 밀집시켰다. 우리의 2배가 넘는데, 반드시 안전해야 한다. 모든 국가가 핵발전소는 안전하게 다룰 수 있을까? 발전소를 닫아도 수십만 년 이상 안전하게 보관해야 하는 사용 후 핵연료가 남으므로 사고가 없으리라 확신하기 어렵다.

 

사고가 나지 않을 거로 장담할 수 없어도, 핵발전소는 지구온난화를 예방할까? 온 세상의 화력을 모두 폐쇄하고 핵발전 전기만 사용할 수 있을까? 건물 대부분의 난방을 핵발전소 전기로 충분해야 한다. 트럭과 커다란 배도 전기로 움직이게 해야 할 텐데, 핵발전으로 가능할까? 연구하면 비행기를 핵발전 전기로 움직이게 할 수 있을까? 오대양과 육대주를 다니는 자동차와 배를 만드는데 들어가는 철강과 지하자원을 전부 핵발전 전기로 채굴해서 가공할 수 있을까? 물론 당장 가능하지 않다. 가능해지더라도 영악한 자본이 외면할 게 틀림없다. 화석연료로 쉽게 해결하는 길을 포기할 리 없지 않은가. 위험할 뿐 아니라 상상 초월하게 들어가는 비용을 흔쾌히 부담할 리 없다.

 

요즘 가정은 전기로 간단하게 물을 끓이지만, 전기를 모르던 시절, 나무나 석탄으로 물을 끓였다. 석탄으로 끓인 물과 전기로 끓인 같은 양의 물을 놓고 생각해보자. 전기는 석탄보다 훨씬 많은 에너지를 소비한다. 화력의 경우, 석탄으로 먼저 물을 끓여 수증기를 만들고, 그 수증기로 전기를 생산하는 복잡한 과정을 거치며 에너지 낭비가 생긴다. 모든 에너지는 전환하면 할수록 효율이 떨어지는데, 핵발전도 마찬가지다. 핵발전소는 생산하는 전기의 거의 10배 가까운 에너지를 허공으로 날리는 셈이라고 환경학자는 비판한다.

 

사실 사람이 사용하지 못할 뿐, 발전소에서 사라지는 에너지는 없다. 핵발전소는 방사능으로 생물을 위험하게 만들고, 화력발전소는 온실가스인 이산화탄소로 공기를 데우는데, 두 발전 모두 바다를 데운다. 우리나라가 특히 그렇다. 화석연료로 물을 끓이거나 핵연료로 물을 끓여서 고온 고압의 수증기를 막대하게 만든 다음, 그 수증기로 거대한 터빈을 돌려 전기를 생산하는데, 그 다음을 더 생각해보자, 거대한 터빈을 돌리고 나오는 수증기는 어마어마한 에너지를 가졌다. 버릴 수 없다. 식힌 뒤 다시 끓여야 터빈을 쉼 없이 돌릴 수 있는데, 수증기를 식히기 위해 막대한 바닷물을 동원한다.

 

수증기를 식히기 위해 동원하는 바닷물을 온배수라고 말한다. 수증기를 식힌 온배수는 바다로 내보내는데, 화력발전소는 섭씨 3도 정도 뜨거워진 온배수를 버린다. 수온이 갑자기 3도 상승하고, 주위 10에 분포하던 수많은 플랑크톤이 죽고, 생태계가 무너진다. 어획량이 크게 위축될 텐데, 거기에서 그치지 않는다. 바다가 따뜻해지면서 온난화가 심해진다.

 

바닷물 온도가 섭씨 1도 오르면 태풍이 강력해지면서 두 배 정도 늘어난다고 기후학자는 주장하는데, 우리나라와 일본의 화력발전소와 핵발전소에서 쏟아내는 온배수의 양은 얼마나 될까? 두 나라를 훨씬 능가하는 중국이 바다로 쏟아내는 온배수가 최근 급증하면서 우리나라에 태풍이 늘었다고 주장하는 학자가 있다. 핵발전소는 화력보다 온배수가 2배가 많다. 위험천만한 핵발전소는 기후위기를 오히려 키운다. (인천in, 2022.1.12)