떠오르는 대체에너지，빛과 그림자

아이슬란드 정부는 레이캬비크의 모든 대중교통버스를 내년까지 수소 연료전지 차로 바꿀 예정이다．레이캬비크 시내를 운행하는 수소연료 버스가 충전소에 정차해 있다．

우리말 논술 / ⑮ 새로운 에너지를 찾아라

관련 논제 해결하기 [난이도 = 고등]

<논제> 제시문을 참고해 화석연료를 대신할 대체에너지로 가장 적절하다고 생각하는 것을 한 가지 선택한 후, 그것을 고른 이유(장점)와 해당 에너지원이 갖고 있는 문제점 및 극복 방안을 서술하시오. (800±50자)

(가) 우리가 원하는 대체 에너지는 비용이 충분히 적고, 안전하게 사용할 수 있고, 환경이나 우리 건강에 영향을 적게 미치고, 지속적으로 사용할 수 있어야 한다. 그러나 그런 조건을 모두 만족하는 완벽한 ‘꿈의 에너지’는 있을 수가 없는 것이 현실이다. 에너지를 생산하고 소비하는 모든 과정이 환경에 영향을 미칠 수밖에 없기 때문이다.

우선 청정 에너지에 대한 환상을 버려야 한다. 수소가 대표적인 경우다. 수소를 산소와 함께 직접 연소시키면 깨끗한 물 이외의 다른 오염 물질이 비교적 적게 생기는 것은 사실이다. 그렇다고 수소가 완벽한 청정 연료인 것은 절대 아니다. 우선 물을 전기분해해서 수소를 만드는 과정에 엄청난 에너지가 필요하다. 물을 전기분해해서 얻은 수소를 다시 연소시켜서 물을 만들게 되면 경제적인 손실을 감수할 수밖에 없다. 우리는 어떤 경우에도 세상에 공짜가 없다는 냉혹한 열역학 법칙의 한계를 벗어날 수 없기 때문이다.

그뿐이 아니다. 수소가 연소되면서 생기는 물이 수증기로 배출되는 것도 문제가 된다. 공기 중의 습도가 높아지면 생활환경이 악화되고, 지역의 기후에도 심각한 영향을 주게 된다. 수소를 연소시키는 엔진의 효율과 수소의 운반과 저장에 필요한 비용까지 고려하면 문제는 더욱 심각해진다. 정말 밑지는 장사가 될 가능성이 크다. 수소와 산소를 이용하는 연료전지의 경우에도 사정은 크게 다르지 않다. 연료전지가 수소를 직접 연소시키는 내연기관보다 효율이 조금 높은 것은 사실이다. 그러나 연료전지에는 황산과 같은 맹독성 전해질이 필요하기 때문에 연료전지의 경제성도 보장된 것은 아니라는 뜻이다.

그렇다고 수소가 전혀 쓸모없다는 뜻은 아니다. 인구가 밀집해 있는 도시의 생활환경 개선에는 수소가 도움이 될 수도 있다. 그러나 수소를 대체 에너지로 사용하려면 수소의 생산 설비를 사람이 많이 살지 않는 오지(奧地)에 설치해야만 한다. 즉 수소의 경제성은 수소의 생산 설비에서 발생하는 오염을 제거할 필요가 없는 경우에만 보장이 될 수 있다는 뜻이다. 수소의 경제성은 수소의 생산과 소비의 단계가 아니라 생산 과정에서 발생하는 오염제거 비용의 절약에서 얻어지는 것이라는 뜻이다.

-이덕환(서강대 과학커뮤니케이션 교수) <디지털타임스> 2006년 12월5일치 기사

(나) 미국과 브라질이 차세대 에너지로 각광받는 바이오 연료 시장에서의 ‘동맹’에 합의하면서 각국의 바이오 연료 선점 경쟁이 본격화할 조짐이다. (중략) 미-브라질이 특히 중점을 두는 것은 에탄올을 석유처럼 세계 시장에서 거래할 수 있도록 하는 것이다. 최근 브라질과 미국은 유럽연합·중국·인도·남아공 등과 함께 바이오 연료의 규격화와 투자를 논의하는 ‘국제바이오에너지포럼’ 창설에 합의했다. 이런 움직임은 세계 에탄올 생산량의 70%를 차지하는 미국과 브라질이 바이오 연료 시장을 선점하려는 포석으로 보인다.

유럽연합도 바이오 연료 확대에 발벗고 나섰다. 유럽연합 27개국 정상들은 9일, 2020년까지 수송 부문에서 바이오 연료 사용 비율을 최소 10%까지 확대하기로 했다. 최근 프랑스 곡물 메이저인 루이 드레퓌스는 브라질 에탄올 공장 5개를 인수했다고 <아에프페>가 보도했다. 또 프랑스, 스페인 등은 세제 혜택 및 보조금 등을 통해 바이오 연료 보급을 지원하고 있다. 일본의 움직임도 활발하다. 지난 5일 브라질 국영에너지회사인 페트로브라스는 일본국제협력은행과 바이오 연료에 대한 양해각서를 교환했다고 <에이피>(AP) 통신이 전했다. 최근 몇 년 간 일본은 브라질산 에탄올의 장기간 수입에 대해 논의 중이다. 루이스 카를로스 게데스 핀투 브라질 농업부 장관은 7일 “일본이 브라질 에탄올 구입을 약속한다면 브라질은 에탄올의 장기간 공급을 보장하겠다”고 말했다고 <에스타두> 통신이 보도했다. 현재 브라질 에탄올 수출량의 약 7%가 일본으로 향하고 있다.

하지만, 일각에서는 바이오 연료가 대안이 될 수 없다는 주장도 있다. 이에 대한 수요가 증가하자 오히려 곡물가격의 상승이 초래됐다는 것이다. 또 곡물 재배 과정에서 필요로 하는 에너지도 만만치 않다. 브라질에서는 에탄올 수요가 늘자 사탕수수 재배 확대로 아마존이 황폐화되고 있다는 목소리가 거세다. 지난 1월 환경단체인 그린피스는 유럽연합에서 바이오 연료 수요가 확대되면서 인도네시아 열대우림 파괴가 우려된다고 경고했다.

* 바이오 연료 =식물, 미생물 등 생물체에서 생산되는 에너지. 휘발유를 대체하는 에탄올과 경유를 대체하는 바이오 디젤이 대표적이다. 에탄올은 옥수수·사탕수수 등 당질계 작물에서 추출하며, 바이오 디젤은 콩기름·유채유 등 유지계 작물에서 추출한다.

-박현정 기자 <한겨레> 2007년 3월11일

(다) 중국 산둥성과 허베이성의 경계에 자리한 더저우시는 역사적으로 그다지 주목받을 일이 없던 작은 도시다. 이 도시는 2010년 열릴 제4차 ‘세계 솔라시티 총회’를 유치함으로써 중국을 대표하는 환경도시로 떠올랐다. 1월31일 지난 공항에서 고속도로를 1시간 달려 더저우에 들어섰을 때 가장 먼저 눈에 띄는 건 아파트 등 건물 옥상을 가득 뒤덮고 있는 태양전지판이었다. 전통 가옥 일부를 제외하면 신축 건물들은 예외 없이 전지판을 머리에 이고 있었다. 더저우시는 지난해 1월1일부터 새로 짓거나 고치는 모든 건축물에 대해 태양에너지 일체화 설계·시공을 의무화했다. 2010년 세계 솔라시티 총회 개최를 앞두고 더저우를 태양도시로 확고하게 자리잡도록 하기 위한 조처다.

중국에서 소비되는 태양전지판의 16%를 생산하고 있는 더저우는 2005년 말 현재 모두 1200만㎡의 태양전지판을 생산해 중국 각지의 건물 옥상에 깔았다. 지금까지 중국에 보급된 태양전지판의 총량은 7500만㎡로 세계 총량의 76%를 차지한다. 1973년 석유위기 때 많은 나라들이 태양전지판의 보급에 나섰다가 석유값이 안정되자 태양에너지는 잊혀졌다. 그러나 석유 확보 전쟁을 벌이고 있는 중국은 1990년대 중반부터 꾸준히 대체에너지의 개발에 눈을 돌려왔다.

더저우가 ‘태양의 도시’로 자리잡은 건 불과 10년에 지나지 않는다. 1995년 지금은 세계 최대의 태양광전지 온수기 생산업체로 떠오른 황밍태양에너지집단이 문을 열면서 더저우의 태양광전지 산업은 비약적으로 발전했다. 황밍과 더불어 이자넝태양에너지 등 태양에너지와 관련한 기업 100여 개가 생겨났고, 매년 20% 이상의 성장세를 보이고 있다. 더저우 인민정부도 매년 1억 위안(약 125억 원)을 투자해 더저우를 ‘배기가스 0’의 도시로 만들겠다는 청사진을 내보이고 있다. 최근 몇 년 사이 더저우 주요 거리의 가로등과 교통신호등은 대부분 태양광전지를 이용한 것으로 교체됐다. 태양전지 등은 8시간 충전하면 7일 동안 등을 밝힐 수 있다.

-베이징·더저우 특별취재반 <한겨레> 2007년 3월5일치 기사

(라) 여러 기술이나 성능이 하나로 융합되거나 합쳐져서 새로운 기술로 발전되는 것을 융·복합기술이라 부른다. 이 융·복합기술은 갈수록 다양해지고 전문화되어 가는 기술 요구를 만족시키고 부가가치를 높이기 위해서 필수적으로 개발돼야 하는 기술이다. 최근 IT, BT, ET, NT 등 여러 분야에서 다른 산업 간 혹은 같은 산업 내에서의 융·복합기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 실제로 로봇, 정보통신 등 여러 분야에서 다양한 콘텐츠 개발이 시도되고 있다.

정부도 연구개발의 시너지 효과를 높이기 위해 범부처적 국가연구개발사업 모델개발 등에 높은 관심을 보이고 있으며 연구기관 간 협동사업도 발굴, 지원하고 있다. 또한 지자체나 연구기관에서도 융·복합이란 명칭이 조직 내 부서명으로 속속 사용되고 있는 등 융·복합이 시대의 명제 가운데 하나로 떠올랐다.

에너지기술 분야에서도 기술의 융·복합화를 통한 획기적인 에너지 신기술 개발이 매우 절실한 형편이다. 노벨 화학상 수상자인 미국 라이스대학 스몰리 교수는 “NT기술 혁명은 신·재생에너지원들을 실용적으로 활용할 수 있게 해주는 바탕 기술을 제공해 줄 것”이라고 전망했다. 이는 태양광 발전기술, 태양광 이용 직접 수소생산기술, 고효율 연료전지 발전기술, 수소저장기술 등과 같은 신·재생 분야의 에너지 기술에 나노기술을 접목한 융합기술이 미래 에너지 기술로 자리잡을 수 있음을 의미한다. 실제로 미국과 일본 등은 신·재생에너지 분야와 나노기술을 접목한 연구분야에 앞다퉈 투자를 확대하고 있다.

고유가 대비와 환경문제 등 사회적 변화에 대응할 수 있는 대안으로 신·재생에너지 기술에 대한 연구와 보급이 확대되고 있는 가운데 국내에서도 NT, BT 등과의 융합을 통해 ET 분야의 성능 개선과 새로운 기술 개발 가능성을 높이는 노력이 시도되고 있다. 또한 이미 개발된 신·재생에너지원들의 복합을 통해 시너지 효과를 높일 수 있는 노력도 기울이고 있다.

특히 미래의 수소사회를 위해서는 다양한 융·복합 기술의 적용이 필요하다. 예를 들어 풍력, 태양광 등과 같이 지속적으로 전기를 생산하고 이용할 수 없는 에너지원의 단점을, 수소 연료전지와의 연계를 통해 해결할 수 있다. 즉 남는 전기를 이용해 수소를 생산했다가 전기가 모자라는 시간에 연료전지를 이용하여 발전할 수 있는 것이다.

이미 미국과 일본, 유럽 등에서 수소공원(Hydrogen park) 개념으로 재생에너지와 연료전지를 연계시키는 실증 사업들이 진행되고 있다. 또한 원자력과 열화학적 수소제조 사이클을 복합하여 고효율의 수소를 대량으로 생산하는 기술은 수소 생산의 좋은 방안이 될 수 있을 것이다. BT 기술과 ET 기술의 융·복합에 대해서는 바이오 연료전지 기술 등을 들 수 있다. 기존에는 바이오 기술을 이용하여 수소나 메탄가스 등을 생산했으나 이제는 연료전지 기술의 접목을 통해 직접 바이오 기술로부터 전기에너지를 생산하려는 연구가 진행되고 있다.

이와 같이 신·재생에너지 분야의 예에서만 보더라도 에너지기술 분야도 다양한 융·복합 기술의 접목이 가능하다. 에너지기술은 범위와 종류가 다양하며 시스템 특성상 비교적 융·복합기술의 적용의 필요성이 다른 분야에 비해 높다. 그러나 기술 간의 보수성으로 인하여 다른 산업보다 융·복합을 통한 혁신적 신기술개발 노력이 활발하게 일어나지 않고 있는 것이 현실이다. 또한 지금까지 시스템 개발 위주로 기술개발이 이루어져 왔기에 원천 기술이 취약하고 혁신적 신기술 개발에 한계도 나타나고 있다. 이를 극복하기 위해서는 핵심원천 기술개발 강화와 더불어 시스템이나 원천기술 개발간의 신기술 융·복합이 매우 중요하다.

이런 융·복합을 통한 새로운 기술 개발이 성공적으로 이루어지기 위해서는 작은 변화라도 시너지 효과가 있을 경우 융·복합 기술을 폄하하지 말고 과감하게 수용하기 위한 사회적인 분위기와 기술자의 의지가 중요하다. 또한 현재 기술이 당장은 문제점이 없더라도 다양한 기술을 접목해 보고 신기술을 채용하려는 의지와 분위기가 있어야 융·복합 기술을 새로운 부가가치 창출의 수단으로 삼을 수 있을 것이다. 그래야만 에너지기술이 지속가능한 발전을 이끄는 견인차 역할을 당당히 감당할 수 있을 것이다.

-한문희(한국에너지기술연구원 원장) <디지털타임스> 2007년 8월22일치 기사