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현안과 정책 제196호
한국 에너지 전환을 위한 과제들
김익중 (탈핵에너지교수모임 공동대표, 동국의대 교수)
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전통적인 에너지인 화력과 원자력을 줄이면서 그 대신 태양광과 풍력 등 재생가능에너지를 늘리는 소위 ‘에너지전환’은 이미 세계적인 추세가 되었다. 이렇게 에너지 전환의 시대를 맞이하게 된 것은 전통적인 에너지들이 환경문제 등에서 지속가능하지 않고 경제성마저 나빠지고 있는데 반하여 재생가능에너지는 친환경성과 경제성을 갖추었기 때문이다. 2017년 세계 전기생산량 중 재생가능에너지의 비중은 25%에 달하고 매년 1% 정도씩 증가하고 있다. 이 추세를 유지하기만 해도 25년 후에는 50%가 될 것이다. 세계적 추세가 된 에너지 전환은 우리나라에서도 가능하다. 에너지 효율화를 통한 전기 수요관리와 충분한 자연 조건을 이용한 재생에너지 개발이 그 방법이다. 이러한 에너지 전환의 첫 번째 전제조건은 광범위한 국민의 동의이다.
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1970년대 말 시작된 한국의 원자력발전은 에너지 자급과 산업화를 위하여 필연적인 기술로 인식되어왔다. 특히 석유파동을 거치면서 원자력은 에너지 공급 부문에서 빛나는 가치를 인정받았다. 그러나 이러한 에너지 공급 위주의 정책은 원자력과 석탄화력 발전량의 급격한 증가를 불러들였고, 이에 따라 온실가스 대량발생과 방사능의 위험이라는 결과를 낳게 되었다. 현재 우리나라는 웬만한 선진국보다 1인당 전기 사용량이 많은 국가가 되었고, 원자력의 밀집도는 세계 1위이다. 이제 전기 사용량의 증가는 더 이상 지속될 수 없는 상황에 이른 것이다. 한편, 지난 30여 년간 발생한 세 번에 걸친 원전사고는 전 세계의 원자력에 대한 인식을 근본적으로 바꾸었고, 이산화탄소의 급격한 증가와 기후변화 역시 큰 변화를 요구하고 있다. 전 세계는 이제 ‘에너지 전환’이라는 큰 과제 앞에 서있다. 이미 선진국들은 이에 대한 답을 찾은 것으로 보이고, 다른 국가들도 이러한 변화에 동참하고 있다. 이러한 세계적인 변화에서 뒤처진 우리나라가 이러한 변화를 어떻게 받아들여야 할지 기로에 서있다. 다행히 이번 정부에서 탈원전과 탈석탄으로 상징되는 에너지 전환을 정부정책으로 채택하였다. 이 정책의 정당성과 실현 가능성을 살펴본다.
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| 에너지전환의 정당성 |
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에너지 전환은 석탄과 원자력 등 전통적인 에너지원에서 벗어나 태양광, 풍력, 지열, 수력, 바이오매스 등 자연으로부터 에너지를 얻는다는 것을 의미한다. 이러한 변화는 우리들의 삶의 양식에도 깊은 변화를 동반하게 된다. 전통적으로 중앙 집중 방식으로 에너지를 공급하던 방식에서 탈중앙화(decentralization) 방식으로 바뀌고, 에너지 소비자들은 소비자인 동시에 생산자의 역할도 하게 될 것이다. 이러한 에너지전환의 필요성에 대한 논의는 스리마일, 체르노빌, 후쿠시마라는 3번의 원전사고와 화석연료 사용에 의한 기후변화가 그 계기가 되었다. 또한 방사능과 이산화탄소라는 대표적인 환경오염물질을 발생시키면서 이익을 보는 집단과 손해를 보는 집단 사이의 도덕적인 문제의식도 중요한 계기가 되었다. 현존하는 인류의 편리함을 위하여 발생된 환경오염을 후세대가 책임을 져야한다는 사실, 그리고 선진국이 발생시킨 오염물질의 대가를 후진국 국민들이 치러야한다는 사실 등이 이러한 도덕적 정당성에 관한 논의를 불러일으켰다.
에너지 전환의 경제적인 측면도 핵심적인 계기 중 하나이다. 그동안 전통적인 에너지에 대한 경제성 평가에서 건강영향비용, 해수면 상승에 의한 경제적 피해비용, 후세대가 치러야할 폐기물 비용, 핵사고 등 위험에 대한 비용 등이 축소되었다는 주장이 설득력을 얻게 된 것이다. 이러한 비용을 얼마나 반영하느냐가 전통적인 에너지원에 대한 경제성 평가에서 중요한 요인이 되었고, 선진국들이 이러한 비용들을 반영하면서 전통적인 에너지원들, 특히 원자력의 경제성 평가는 최근 엄청난 변화를 맞게 되었다. 대부분의 선진국들은 이러한 비용들을 비교적 충실하게 반영하면서 원자력의 경제성을 낮게 평가하기 시작하였고, 이에 따라서 다른 이유가 아닌 경제적인 이유로 원자력발전을 기피하게 된 것이다.
화력발전과 원자력발전의 부정적인 측면이 크게 부각되는 동안 태양광, 풍력 등 자연에너지를 이용한 전기 생산방식은 그 비용이 점차로 줄어들어 경제적인 측면에서 경쟁력을 갖추게 되었다. 선진국들이 주도하는 이 재생가능에너지(renewable energy) 개발은 그동안 엄청난 속도로 진행되었는데, 2017년에는 전 세계 전기생산량의 25%를 차지하는 수준에 이르게 되었다. 약 10%를 차지하는 원자력의 2배가 넘게 된 것이다. 이 25% 중 절반 이상이 수력발전에서생산된 것이지만 매년 1% 정도씩 증가하는 증가분의 대부분은 태양광과 풍력발전이 차지하고 있다. 만일 이러한 추세가 지속된다면 25년 후에는 세계 전기생산량의 50%를 차지하게 될 것이다. 이러한 재생가능에너지의 급속한 성장은 기술적 진보와 경제성 확보라는 두 가지 동력에 의한 것이었다. 태양광을 예로 들자면 매년 효율이 0.5% 정도씩 증가 중이고 비용은 매년 5% 이상씩 줄어들고 있다. 현재 세계적으로 태양광과 풍력은 석탄 화력보다 더 값싼 전기 생산방식으로 인정되고 있어서 향후 태양광과 풍력이 늘어나면서 전기요금은 더 낮아질 가능성이 크다.
그림. 세계 신규 전기 설비용량 비교. 전 세계에서 매년 신설되는 풍력, 태양광, 원자력의 발전 설비용량을 비교해보면 일찍 시작된 풍력발전을 태양광이 추월하기 시작했음을 알 수 있다. 반면에 원자력발전은 20년째 신규건설이 별로 없음을 확인할 수 있다.
이러한 세계적 추세와는 달리 우리나라는 석탄화력과 원자력에 지나치게 의존하는 모습을 보이고 있다. 석탄 화력이 약 40%, 원자력이 약 30%, 그리고 가스 화력이 남은 30%의 대부분을 차지하고 있다. 재생가능에너지는 정부가 통계조차 내고 있지 않아서 정확한 비중을 알 수 없는 실정이지만 학자들이 나름대로 세계적인 기준으로 통계 낸 결과, 우리나라의 재생가능에너지 전기 생산 비중은 약 1.4%에 불과하여 세계 꼴찌 수준이다.
에너지 전환의 세계적 추세가 형성된 이유는 재생가능에너지가 안전성, 경제성, 도덕성, 친환경성 등에서 모두 우수하기 때문이다. 재생에너지의 특성은 첫째 안전하고, 둘째 발전과정에서 방사능, 이산화탄소, 미세먼지 등 오염물질이 전혀 없으며, 셋째 연료비가 전혀 들지 않아 공짜이고, 넷째 무한대의 고갈되지 않는 충분한 양의 에너지이며, 다섯째 국산에너지이다. 특히 우리나라는 에너지 해외의존도가 97% 정도로서 매년 막대한 양의 외화를 에너지 수입에 사용하고 있다. 국산에너지 개발에 성공할 경우 국제수지에서 상당히 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다. 마지막으로 여섯째 재생에너지는 고용효과가 전통 에너지보다 5배 이상이라는 것이 선진국들의 경험으로 확인된 바 있다.
우리나라가 이러한 장점들을 갖는 재생가능에너지 개발에 나서는 것과 전통적인 에너지를 새로운 에너지로 전환하는 것은 어느 모로 보나 정당하다. 에너지 전환은 더 이상 논란의 여지가 없는 당위로 받아들여야할 것이다. 남은 문제는 방법론뿐이다.
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| 국민동의 확보 |
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에너지 전환을 위해서 가장 먼저 해야 할 일은 국민들의 광범위한 동의를 받아내는 것이다. 우리 사회가 이미 민주적 절차에 의해서 의사를 결정하고 있기 때문에 국민의 동의는 정책 추진에서 가장 기본적인 전제조건이 되었다. 그러나 현재 우리나라는 탈원전, 혹은 에너지전환에 대한 국민의 광범위한 동의를 받는 것은 쉽지 않은 상황이다. 국민 대부분이 ‘원자력과 석탄 화력에는 대안이 없다’는 굳은 신념을 갖고 있기 때문이다. 이러한 신념은 수 십 년에 결처서 진행된 교과서 등을 통한 학교교육과 언론을 통한 성인교육에 의해서 형성되었다. 원자력문화재단과 한수원, 그리고 정부는 원자력의 안전성, 경제성 등을 강조하는 홍보를 해왔고, 수 십 년에 걸친 친원전 홍보는 국민들의 판단력에 깊은 영향을 주었다. 특히 원자력문화재단은 국민들이 내는 전기요금에서 매년 100억 원 정도를 사용하여 교과서 수정작업 등 원자력 홍보를 실시해왔다. 에너지 전환을 위해서는 먼저 이러한 원자력 홍보활동을 바꾸어서 국민들에게 원자력과 석탄화력의 실상을 알리는 작업을 해야 한다. 현재 신고리 5,6호기 건설 중단에 관한 공론화가 어렵게 진행되는 이유 중 가장 중요한 것이 바로 이 수 십 년에 걸친 원자력 홍보효과 벗겨내기가 만만치 않기 때문이다. 국민들의 머릿속에 이미 깊게 새겨진 ‘원자력에 대안은 없다’는 신념은 마치 종교와 같아서 이것을 벗겨내는 것은 종교를 바꾸는 것만큼 힘들다는 것이 많은 탈핵운동가들의 경험이다. 그러나 국민들의 동의를 받는 과정은 에너지 전환 과정에서 빼놓을 수 없는 첫 번째 과제이다. 시간을 가지고 꾸준하게 충분한 설명을 통하여 국민을 설득해가야 한다.
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| 전기 수요관리 |
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에너지 전환을 위한 두 번째 과제는 수요관리이다. 대부분의 선진국들은 30년 전부터 에너지 전환을 준비하였고, 실천해왔다. 이들 국가는 현재 석탄 화력과 원자력을 크게 줄이면서 재생에너지로 이를 대체하고 있다. 그러나 이 과정에서 숨겨진 변수가 하나 있다. 바로 수요관리이다. 한국의 원자력계는 원자력을 줄이면 화력이 늘어날 것이라고 주장하지만 사실 그런 일은 실제로는 거의 일어나지 않는다. 오히려 한국이나 중국처럼 원자력이 증가하는 국가에서는 화력도 증가하고, 유럽처럼 원자력이 줄어드는 국가들에서는 화력도 같이 줄어든다. 수요관리가 주 변수이기 때문이다. 수요관리에 성공하면 원전도 화력도 줄어든다. 반면에 수요관리에 실패하면 원전도 화력도 증가한다.
많은 사람들이 국가의 경제성장 국면에 따라서 에너지 수요가 늘거나 줄 것으로 판단하고 있다. 제조업 중심의 산업구조를 가진 나라는 에너지 사용량이 늘게 되어있고, 3차 산업 중심의 나라들은 에너지 사용이 늘지 않는다는 것이다. 일리가 있는 주장이다. 그러나 이것만으로 현재 선진국들의 전기 수요관리 성공을 모두 설명할 수는 없다. 선진국들은 그동안 꾸준하게 에너지 효율화를 위한 기술개발과 투자를 해왔다. 전기 요금도 꾸준하게 올려서 에너지효율화 산업의 성장을 도왔다.
에너지 전환의 두 번째 과제는 에너지 효율 증대와 요금 관리를 통한 전기 수요관리이다. 우리나라에서 현재와 같이 산업용 전기요금이 낮게 유지되면 이를 노리고 국내로 진출하는 외국의 설치산업을 막을 도리가 없다. 또한 전기 고로를 사용하는 제철소가 많아질 것이고, 바닷물을 전기로 가열해서 소금을 만드는 회사도 늘어날 것이다. 전기요금을 현실화하고, 에너지 효율화 산업을 키워서 수요관리에 성공해야 비로소 에너지 전환이 가능해진다.
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| 한국 재생가능에너지의 가능성 |
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에너지 전환에 관한 국민의 지지가 확보되고 전기 수요관리에 성공하면 마지막으로 해야 할 일이 재생가능에너지의 개발이다. 특히 여러 가지 재생가능에너지 중에서 세계적으로 가장 빠른 속도로 성장 중인 태양광과 풍력을 개발해야한다. 태양광에 관해서는 많은 오해들이 있다. 주변에서 흔히 듣는 오해들 중에는 에너지 전환에 저항하는 세력들이 퍼뜨린 잘못된 것들이 많다. 이들의 목표는 ‘원자력에 대안은 없다’라는 신념을 국민들 머릿속에 심어놓는 것이었다. 풍력에 관해서도 마찬가지이다. 이러한 오해들은 우리나라가 재생에너지 부문에서 세계 꼴찌 수준을 유지하는데 큰 역할을 해왔다. 그러나 우리나라에서 원자력의 대안은 정말로 없는 것일까? 이를 확인하기 위해서 매우 단순한 방법으로 우리나라의 재생에너지 개발 가능성을 한번 확인해보겠다.
먼저 태양광의 가능성을 확인해보자. 현재 우리나라에서 사용되는 전기의 총량은 봄가을에 60GW(기가와트) 정도이다. 여름과 겨울의 피크타임에는 85GW까지 올라간다. 전문가들의 계산에 의하면 60GW의 전기를 태양광으로 모두 생산하는데 필요한 면적은 국토의 약 6% 정도이다. 우리나라의 도시 면적이 15% 정도이니 6%면 실로 엄청난 면적이라고 볼 수 있다. 하지만 모든 건물의 지붕, 국도나 고속도로 양쪽에 있는 접도구역, 수자원공사가 보유하고 있는 저수지, 옥외 주차장 등 따로 토지를 구입하지 않아도 설치 가능한 면적을 이용하면 적어도 국토의 2% 정도는 덮을 수 있을 것이다. 이 면적이면 전체 전기의 30%, 다시 말해 원전이 생산하는 전기량 정도가 생산된다. 간헐성 문제는 ESS로 해결 가능하고 경제성 문제는 이미 해결되어있다. 아직 해결되지 않은 제도적인 문제 등만 걷어내면 태양광 시장은 무한대로 열려있다고 봐야한다.
다음은 풍력의 가능성을 가늠해보자. 현재 우리나라는 육상풍력에 불리한 조건이다. 산이 많아서 바람의 방향이 자주 바뀌고 풍량도 부족한 편이다. 또한 육상풍력은 산림훼손 등 환경문제도 만만치 않다. 그러나 해상풍력의 경우는 이야기가 다르다. 육지에서 10Km 이상 떨어진 곳에 설치하면 어장, 소음 등 민원문제가 해결되고 잠재량도 충분하다.
아주 단순한 계산을 해보자. 현재 세계적으로 사용되는 해상풍력발전기는 그 용량이 5MW(메가와트) 규모이다. 그리고 우리나라 해상풍력 조건은 최소 20%의 효율을 보인다. 우리나라 해상의 풍력자원이 평균적으로는 40%의 효율을 보이지만 바람이 적게 불거나 태풍이 오는 경우에도 최소한 20% 정도의 효율을 보인다고 한다. 따라서 5MW의 풍력발전기는 최소 1MW의 전기를 생산한다. 이 조건에서 우리나라 전기사용량인 60GW를 모두 생산하기 위해서는 해상풍력발전기 60,000개가 필요하다. 이를 설치하기 위한 바다 면적은 국토의 약 20%이며, 이 면적은 우리나라 배타적 경제수역의 약 5% 정도이다. 지나치게 단순한 계산이지만 우리나라 배타적 경제수역의 5%를 풍력발전에 할애하면 우리나라에서 봄가을에 사용되는 전체 전기를 생산하게 되는 것이다.
이상 살펴본 바와 같이 태양광과 풍력에 관한 한 우리나라에서 자연적인 제한조건은 없다. 필요로 하는 전기를 생산하는데 충분한 자연조건을 우리가 갖고 있는 것이다. 정부가 정책적으로 기술개발과 제도적 뒷받침을 해서 개인과 기업의 투자가 가능하게 해준다면 해상풍력으로 필요한 전기 100%를 생산하는 것은 얼마든지 가능하다. 경제성은 이미 세계적으로 입증되어있으니 문제되지 않는다. 물론 이러한 목표를 위해서는 여기서 논의되지 않은 많은 문제들을 해결해야할 것이다. 그러나 정부의 의지와 국민의 동의만 있으면 얼마든지 해결 가능하다.
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| 결론 |
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전술한 바와 같이 전 세계 전기생산량 중 25%가 재생가능에너지이다. 그리고 이 비중은 매년 약 1% 정도씩 증가중이다. 이 증가량의 대부분이 태양광과 풍력이다. 이 추세를 75년간 유지하면 전 지구에서 소비되는 모든 전기를 재생가능에너지로 생산하게 된다. 그러나 인류의 경험은 이 기간이 짧아질 수 있다는 점을 시사한다. 이른바 인간유전자 프로젝트(Human Genome Project)가 그러한 사례이다. 40년 걸릴 것으로 짐작되었던 인간유전자 염기서열분석이 10년이 채 되기 전에 완성되었다. 프로젝트 도중에 획기적인 기술이 개발되었기 때문이다. 현재 전 세계가 재생에너지 개발에 나서고 있기 때문에 재생에너지 분야에서도 새로운 기술이 발견될 가능성이 높다. 설사 새로운 기술이 나타나지 않는다고 해도 전지구의 모든 전기를 재생에너지로 생산할 때까지 75년이면 충분하다. 우리도 용기를 내어 이러한 세계적인 대열에 합류하게 되기를 바란다.
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