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[김종대의 스틸스토리] 재생에너지 전환에의 어려움

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[김종대의 스틸스토리] 재생에너지 전환에의 어려움

전 세계가 에너지 대란 속에서 재생에너지로의 전환이 늦어지고 있다. 자료=글로벌이코노믹이미지 확대보기
전 세계가 에너지 대란 속에서 재생에너지로의 전환이 늦어지고 있다. 자료=글로벌이코노믹
모든 재생에너지 투자 및 설치에도 불구하고 실제 전 세계 온실가스 배출량은 계속 증가하고 있다. 이는 주로 경제 성장에 기인한다. 최근 몇 년 동안 재생 가능 에너지 공급이 확대되었지만 세계 에너지 사용량은 화석 연료로 공급되는 차이로 더욱 급증했다.

세계경제가 성장할수록 재생 가능 에너지를 추가하는 것이 화석 연료의 에너지를 추가하는 것이 아니라 실제로 화석 연료에서 에너지를 대체함으로써 조류를 바꾸는 것이 더 어려워지고 있다.

기후변화를 최소화하고 화석 연료를 쉽게 대체할 수 있도록 자발적으로 경제 성장을 억제한다는 개념은 사람들이 매우 높은 비율로 소비하는 데 익숙해진 부유한 국가뿐만 아니라 가난한 국가에서는 더욱 그렇다.

결국 과거 배출량의 대부분은 부유한 국가들의 행위로 일어난 일이다. 그런데 이 국가들이 현재 기후변화를 주도하고 있다. 실제로 이 국가들은 탄소 배출이 부산물인 산업 활동으로 크게 부자가 되었다. 세계에서 가장 부유한 국가들이 야기한 기후변화의 영향을 정면으로 경험하고 있는 것은 역설적으로 세계에서 가장 가난한 나라들이다.

부유한 소수민족의 추가 성장에 대한 생활방식과 기대를 유지하기 위해 덜 산업화된 국가의 토지, 자원, 노동의 착취뿐만 아니라 부유한 국가가 역사적으로 착취한 공동체의 토지, 자원, 노동의 착취를 영속시키는 것은 지속 가능하지도 않고 정당하지도 않다.

덜 산업화된 국가의 사람들의 관점에서 볼 때, 더 많이 소비하고 싶어 하는 것은 당연하다. 그러나 더 많은 세계경제 성장으로 이어지며 전 세계적으로 화석 연료를 재생에너지로 대체하는 것이 더 어려워지고 있다.

지난 30년 동안 세계에서 가장 인구가 많은 중국은 수억 명의 사람들을 빈곤에서 구출했지만, 세계 최대의 석탄 생산국이자 소비국이라는 지적을 받고 있다.

화석 연료에서 재생 가능 에너지원으로의 사회적 전환에 엄청난 어려움을 초래하는 것은 광물 및 금속에 대한 필요성 증가이다. 세계은행, 국제에너지기구, 국제통화기금(IMF), 매킨지앤컴퍼니(McKinsey and Company)는 모두 지난 몇 년 동안 증가하는 화석 연료 사용 문제에 대해 경고하는 보고서를 발표했다.

태양 전지판과 풍력 터빈을 만드는 것뿐만 아니라 배터리, 전기자동차 및 탄소 기반 연료가 아닌 전기로 작동하는 새로운 산업장비에도 막대한 양의 광물과 금속이 필요하다.

세계경제포럼(World Economic Forum)에 따르면 구리 생산의 평균 비용은 최근 몇 년 동안 300% 이상 상승한 반면 구리 광석 등급은 30% 하락했다.

재료 문제에 대한 낙관적인 평가는 필요한 모든 새로운 장치와 인프라를 일회성으로 구축할 수 있는 충분한 글로벌 매장량이 있음을 시사한다. 예를 들어 배터리용 리튬이 결국 철과 같은 더 풍부한 원소로 대체되는 일부 대체를 가정하는 것이다. 그러나 1세대 장치와 인프라가 오래되고 교체가 필요한 사회는 무엇을 해야 할 것인가?

순환 경제는 신기루인가?

모든 것이 끝없이 재활용되는 순환 경제의 창출은 다소 갑작스럽고 광범위한 관심거리이다. 경제학자 니콜라스 게오르게스쿠-뢰겐이 엔트로피에 대한 선구적인 연구에서 발견했듯이 재활용은 항상 불완전하며 항상 에너지 비용이 든다. 재료는 일반적으로 각 사용주기 동안 성능이 저하되며 일부 재료는 재활용 과정에서 낭비된다.

프랑스의 예비 분석에 따르면 가능한 최대 재활용을 가정한 에너지 전환은 재료 공급 위기가 최대 3세기까지 지연될 수 있다고 전한다.

그러나 순환 경제(그 자체로 엄청난 사업이자 먼 목표)가 300년 더 산업 문명을 살릴 수 있을 것인가? 아니면 가능한 한 짧은 시간에 많은 재생 가능 에너지 장치를 구축하려는 광적인 노력으로 향후 수십 년 안에 중요한 재료가 고갈될 것인가?
후자의 결과는 비관적 자원 추정치가 정확한 것으로 판명되면 가능성이 더 높아 보인다. 핀란드 지질조사국의 사이먼 미쇼는 "전 세계 매장량은 재생 가능한 비화석 연료 산업 시스템을 구축하기에 충분한 금속을 공급할 만큼 충분히 많지 않다. 많은 금속에서 광물 발견이 감소하고 있다. 많은 산업용 금속의 가공 광석 등급은 시간이 지남에 따라 감소하여 광물 가공 수율이 감소하고 있다. 이것은 금속 단위당 채굴 에너지 소비의 증가를 의미한다"고 말한다.

철강 가격은 이미 상승 추세를 보이고 있다. 리튬 공급은 빠르게 증가하는 배터리 생산에 병목현상이 될 수 있다.

모래조차 부족해지고 있다. 이는 특정 등급의 물건만이 콘크리트(풍력 터빈을 고정하는) 또는 실리콘(태양 전지판에 필수적인)을 만드는 데 유용하다. 물 이외의 다른 어떤 물질보다 매년 더 많은 모래가 소비되며 일부 기후과학자들은 금세기의 주요 지속 가능성 과제가 모래임을 확인했다.

예상대로 매장량이 고갈됨에 따라 모래는 지정학적 인화점이 되고 있다. 중국은 최근 대만이 휴대전화와 같은 반도체 장치를 제조할 수 있는 능력을 무력화할 의도로 대만향 모래 선적을 금지하고 있다.

위험 줄이려면 규모도 줄여야

화석 연료 시대에 세계경제는 석탄, 석유, 천연가스를 추출하고 태우는 속도가 계속 증가하는 것에 의존했다. 재생에너지 시대(실제로 발생한다면)는 패널, 터빈, 배터리, 기타 인프라를 위한 광물과 금속의 대규모 추출에 기반을 두고 있으며 정기적인 교체가 필요하다.

이 두 경제 시대는 서로 다른 위험을 암시한다. 그동안 화석 연료 체제는 고갈과 오염(특히 기후변화로 이어지는 대기 탄소 오염)의 위험을 감수했다. 재생에너지 체제도 마찬가지로 고갈(광산 광물 및 금속)과 오염(오래된 패널, 터빈 및 배터리 덤핑 및 다양한 제조 공정으로 인한)의 위험을 감수하지만, 기후변화에 대한 취약성은 감소하게 된다.

위험을 완전히 줄이는 유일한 방법은 사회의 에너지와 재료 사용 규모를 실질적으로 줄이는 것이다. 극소수의 정책 입안자나 기후 옹호 단체가 그 가능성을 모색하고 있다.

기후변화 자체가 노력 방해

에너지 전환에 대한 재정적, 정치적, 물질적 도전은 잠재적인 장벽 목록을 소진하지 않는다. 기후변화 자체는 기후변화를 피하기 위해 착수되고 있는 에너지 전환을 방해하고 있다.

올여름, 중국은 6년 만에 가장 강렬한 높은 기온을 경험했다. 중부 쓰촨성에서 장쑤성 해안에 이르기까지 광범위한 지역에 영향을 미쳤다. 기온은 종종 섭씨 40도를 넘었고 8월18일 충칭에서는 기록적인 섭씨 45도에 도달했다.

동시에 가뭄으로 인한 전력 위기로 세계 최고의 배터리 제조업체인 CATL이 쓰촨성의 제조 공장을 폐쇄해야 했다. 테슬라와 도요타에 공급할 중요 부품이 일시적으로 중단되었다.

한편, 기록적인 가뭄으로 라인강의 물 흐름은 유럽의 무역을 마비시키고 있다. 디젤과 석탄 선적을 중단하고 수력발전소와 원자력발전소의 운영을 위협하는 수준으로 감소하면서 독일에서도 비슷한 암울한 이야기가 전개되었다.

지난 2월 워터(Water)저널에 발표된 연구에 따르면 가뭄(기후변화로 인해 더 빈번하고 심각해지고 있음)은 몬태나, 네바다, 텍사스, 애리조나, 캘리포니아, 아칸소, 오클라호마의 미국 수력발전에 문제를 일으킬 수 있다고 지적했다.

론강에 냉각수를 의존하는 프랑스 원자력발전소는 반복적으로 폐쇄되어야 했다. 원자로가 너무 뜨거운 물을 하류로 배출하면 결과적으로 수생 생물이 멸종된다. 올해 무더운 여름 동안 프랑스전력공사(EDF)는 론강뿐만 아니라 남쪽의 두 번째 주요 강인 가론에서도 원자로를 가동했다.

전체적으로 프랑스의 원자력발전은 이번 여름 동안 거의 50% 감소했다. 유사한 가뭄과 열 관련 폐쇄는 2018년과 2019년에 발생했다.

폭우와 홍수는 수력과 원자력 모두에 위험을 초래할 수 있다. 현재 전 세계적으로 풍력과 태양열을 합친 것보다 약 4배나 많은 저탄소 전기를 공급하고 있다. 2019년 3월, 사이클론 이다이(Cyclone Idai)에 이어 남부와 서부 아프리카의 심각한 홍수로 말라위 두 개의 주요 수력발전소가 손상되어 며칠 동안 일부 지역의 전력이 차단되었다.

풍력 터빈과 태양 전지판도 날씨에 의존하므로 극한에도 취약하다. 바람이 거의 없는 춥고 흐린 날은 재생에너지에 크게 의존하는 지역에 문제를 일으킨다. 괴물 폭풍은 태양 패널을 손상시킬 수 있다. 고온은 패널의 효율성을 떨어뜨린다. 허리케인과 폭풍 해일은 해상 풍력발전 단지를 무력화할 수 있다.

화석 연료에서 재생에너지로의 전환은 힘든 싸움에 직면해 있다. 그런데도 이 전환은 문명이 필연적으로 고갈되는 석유와 가스 저장고에서 멀어짐에 따라 최소한의 규모로 전력망을 가동하기 위한 필수적인 임시방편 전략이다.

세계는 통신, 금융 및 기술, 과학 및 문화 지식의 보존을 위해 그리드 전력에 너무 의존한다. 그리드가 영구적으로 곧 중단되면 수십억 명의 사람들이 사망하고 생존자는 문화적으로 빈곤해질 것이다.

본질적으로, 통제된 연착륙을 위해 재생에너지가 필요하다. 가혹한 현실은 현재와 가까운 미래에 에너지 전환이 잘 진행되지 않고 전반적인 전망이 좋지 않다는 것이다.

화석 연료 이외의 수단으로 영원한 소비자 풍요에 대한 어리석은 꿈 대신 에너지 하강을 위한 현실적인 계획이 필요하다. 현재 지속적인 경제 성장에 대한 정치적으로 뿌리 깊은 주장은 진실을 말하고 적은 돈으로 잘사는 방법 등 진지한 계획을 방해하고 있다.


김종대 글로벌철강문화원 원장