우리생활에 필요한 에너지원은 크게 화석연료와 핵연료, 대체에너지로 나뉘어 질 수 있다. 화석연료는 석탄, 석유, 가스등을 말하는 것으로 지질시대의 동식물의 유해로부터 얻어지는 연료를 말한다. 이중에서도 석탄이란 지질시대의 육·수생식물이 수중에 퇴적되어 매몰된 후 가열과 가압 작용 등의 물리·화학적 변화에 의한 탄화작용으로 생성된 흑갈색의 가연성 암석이다. 석탄은 주로 탄소로 구성되어 있고 이외에 수소와 산소, 질소와 황, 무기물이 포함되어 있다. 탄소의 집합체이므로 열을 가하면 연소하면서 에너지가 발생된다. 석탄은 식물이 오랜 기간 탄화작용을 받아 생성되는데 초기에는 토탄이 되었다가 시간이 경과하면 갈탄이 된다. 탄화가 더 진행되면 유연탄이라는 역청탄으로 변하는데 이것은 휘발성분이 많아 쉽게 연소돼 산업용으로 쓰이며, 제청에 필요한 코크스로 쓰인다.
역청탄이 더 탄화되면 무연탄이 되고 무연탄이 더 오랜 기간 탄화과정을 거치면 흑연이 되는데 우리나라에서 생산되는 석탄은 거의 대부분이 무연탄이다. 무연탄은 휘발성분이 거의 없어 점화가 어렵고, 발열량이 적어 연료로 적당치 않다. 특히 국내에서 출토되는 무연탄은 탄화가 심하게 진행되어 흑연에 가까운 성질을 띠기 때문에 잘 타지 않아 산업용과 발전용으로 쓰이는 유연탄은 전량을 수입에 의존하고 있다.
우리나라는 연간 5천만 톤 이상의 유연탄을 수입하는 세계 제2위의 석탄 수입국이다. 산업용으로 사용되는 유연탄의 경우 1990년 초에 2천백만 톤에서 2000년에는 5,960만 톤으로 사용량이 꾸준히 증가하고 있다.
석유 40년이면 고갈, 석탄에너지… 신재생에너지 안정화까지 ‘다리’ 역할
석탄은 전 세계에 고루 분포되어 있으며 확인된 매장량만 1조 3백16억톤에 이르는 것으로 추산하고 있다. 이는 앞으로도 220년을 더 채굴할 수 있는 양이다. 이에 반해 석유는 가채년수가 41년 정도 일 것이라고 전문가들은 보고 있다. 즉 앞으로 50년을 더 캐서 쓰면 바닥이 난다는 뜻이다. 또한 천연가스의 가채년수는 68년으로 보고 있다.(BP Statistical Review of World 1998.)
즉 에너지 고갈문제는 앞으로 먼 미래의 문제가 아니라 현재 우리들이 살고 있는 시대의 문제이므로 현세대가 살고 있는 상황에서의 대비가 필요하다.
우리나라의 현재 발전량 중 원자력이 40%, 석탄발전이 40%를 차지하고 있어 아직도 석탄을 이용한 발전량이 많다. 국민들이 인식하고 있지는 못하지만 석탄에너지는 에너지원으로 많이 사용하고 있으며 기조발전은 현재 석탄으로 충당하고 부족 시에는 유류발전을 하고 있는 상황이다. 저렴한 발전이 가능해야 값싼 가격으로 전기를 공급할 수 있기 때문에 현재로는 KW당 생산단가가 비교적 낮은 석탄발전이 상당 부분을 차지하고 있는 것이다.
석탄은 전 세계적으로 타 에너지원에 비하여 고르게 분포되어 있어서 원유나 천연가스에 비해 상대적으로 확보하기가 용이하며 가격도 저렴하게 유지될 수 있는 특성을 지니고 있다. 2003년도 국제에너지기구 (IEA, International Energy Agency)에서 발표한 자료에 따르면, 2030년까지 화석연료 특히 천연가스의 사용량은 크게 늘어나고 석탄도 에너지의 상당부분을 담당할 것으로 예측하고 있다.
미래 장기적인 측면에서 신재생 에너지의 개발은 물론 당연한 것이다. 그러나 신재생 에너지의 경우 국민들이 몸소 느낄 만큼의 경제적이면서 지속적인 에너지 공급이 현재는 만족할 만한 상황이 아니다. 예를 들면 현재 석탄발전의 경우 KW당 48.4원, 풍력발전은 KW당 70.9원으로 추산된다. 그리고 현재 각광받고 있는 수소에너지발전도 지금의 기술로는 에너지를 얻는 과정에서 CO2가 발생되고 있어 앞으로 50년 뒤 쯤에야 태양열을 이용해 CO2를 분해할 수 있는 기술이 개발될 것으로 보고 있다. 신재생 에너지는 연구개발 투자대비 효용성 측면에서는 아직 공급이나 효율적 측면에서 안정적이지 않으므로 경제성 확보를 위해선 앞으로 10년~20년 또는 그 이상의 지속적인 시간이 필요하다는 것이 전문가들의 지적이다.
문제는 이 신재생 에너지가 경제성을 가지고 안정적으로 에너지를 공급하게 될 수 있을 시기가 될 때까지 그 시간 동안 어떠한 방법으로 에너지를 대체할 수 있느냐 하는 것이다. 계속적으로 솟구치는 석유가격과 앞으로의 석유자원의 고갈문제에 대해 석탄에너지의 이용은 석유를 에너지원으로 이용하는 현 시대에서 신재생 에너지를 사용할 미래를 이어주는 다리(Bridge)역할을 해 줄 수 있을 것이라 일각에서는 보고 있다.
석탄의 발전적 이용방안, 석탄청정기술…공해물질방출 최소화한 에너지 이용이 목표
하지만 기존의 방식으로 석탄을 사용하는 것은 환경적 측면에서 바람직하지 못한 것이 사실이다. 석탄과 함께한 19세기 산업혁명은 산업의 발전과 더불어 막대한 환경오염도 함께 초래한 역사를 가지고 있다. 이제는 CO2와 공해물질의 방출이 최소화되는 석탄이용기술이 개발되어 사용되어야 하는 시점에 도달한 것이다.
미국, 일본과 같은 선진국에서는 석유가 고갈될 가까운 미래를 대비해 석탄을 청정연료로 이용하기 위한 CCT(석탄청정기술, Clean Coal Technology Program)를 한창 개발하는 등 신재생에너지 개발에 못지않게 석탄청정에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 석유가 고갈되면 에너지 공급의 문제뿐만이 아니라 석유에서 얻어지는 플라스틱, 합성섬유의 제조가 불가능하게 된다. 그때는 석탄을 액화시켜 이를 대체 에너지로 이용하겠다는 계획이다.
우리나라에서도 석탄청정기술연구회 , 한국에너지기술연구원에서 석탄을 가스로 전환해 오염물질을 제거하고 복합발전을 할 수 있는 등의 여러 가지 청정석탄기술을 개발을 하고 있으나 현재 그 지원이 미미해 명맥만 근근하게 이어가고 있는 상황이다. 그러나 미국은 지난 ’85년부터 CCT를 이용해 2001년도에는 IGCC발전설비 사업추진에 Vision21프로그램을 도입해 함께 병행되어 추진하고 있으며 석탄가스화 복합발전을 포함한 신재생에너지를 환경친화적이고 경제성이 있으며 효율적인 사용이 가능하도록 하기 위한 연구를 계속적으로 진행하고 있다. 또한 2003년도부터 석탄을 천연가스보다 더 깨끗하게 활용하여 수소를 제조하는 원료로 사용하고 이 과정에서 생성되는 지구온난화 가스인 이산화탄소까지 활용하는 기술을 개발하고 있다.
재래식 연소 석탄이용기술은 환경문제를 유발하는 SOX, NOX 및 이산화탄소 배출량이 많다는 것이 문제점이다. 특히, 이산화탄소는 매탄, 이산화질소, 프레온가스, 육불화항 및 대류권의 오존등과 같이 지구온난화에 기여하고 있는 대표적인 물질로 알려져 있다. 그러나 CCT기술은 석탄연료의 사용이 환경적 측면에서 문제가 유발되지 않도록 석탄에너지를 이용하자는 것이 그 목표이다.
에너지기술연구원의 한 연구원에 따르면 석탄도 기준 ppm을 정해 허용치 이내로 유해물질을 배출하도록 규제만 한다면 환경에 영향을 최소한 미치는 범위 내에서 이용할 수 있을 것이라 보고 있다.
석탄청정기술의 이용과 개발, 석탄에 대한 기존의 선입견 버리고 투자에 힘써야
우리나라가 사용하는 유연탄량은 세계 유연탄 생산량의 2%를 차지할 정도로 많은 양을 소비하고 있다. 게다가 우리나라의 에너지 소비량은 세계에서 몇 손가락 안에 꼽힐 정도이다. 우리나라의 부존 에너지는 최근 대륙붕에서 발견된 소량의 천연가스를 제외하고는 석탄만이 유일한 에너지 자원이다. 우리나라의 에너지 해외 의존도는 97.3%로(2002년 기준) 또한 석탄은 우리나라의 1차 에너지 소비 구조 중 수입석탄을 포함해 약 18.9%의 점유율을 차지하고 있다. 석탄청정기술연구회는 국내와 같이 전체 에너지의 97% 이상을 수입하고 있는 상황에서 에너지원의 다변화와 균형 있는 에너지원 개발, 대체에너지의 개발이 무엇보다도 중요하므로 향후 전 세계 에너지원에 있어서 석탄의 역할이 중요하다고 보고 있다.
또한 석탄은 가격적 측면에서도 종래의 석유보다는 긍정적으로 평가받고 있다. 최근 중국의 급격한 산업발전으로 석탄 수입가격도 크게 증가했으나 동북아 지역만 하더라도 만주지역과 시베리아 지역 등에 미개발된 석탄자원이 풍부해 장기적으로는 계속 높은 가격을 유지하지는 않을 것으로 관계자들은 예측하고 있다.
그러나 석탄은 환경오염을 초래하고 불편하며 앞으로 줄여나가야 할 에너지원이라는 국민들의 인식 등으로 석탄에너지 기술개발에 대한 중요성을 인정받지 못해 본격적인 기술개발 보다는 인력 pool양성 정도에 그치고 있다. 그러나 한 관계자는 현재 우리나라의 엔지니어링 기술은 어느 정도 현실적인 여건만 갖추어져 개발에 전념할 수 있는 현실적·재정적 지원이 이루어진다면 선진적인 CCT를 개발할 충분한 역량을 갖추고 있다는 견해를 밝혔다.
또 한편으로 석탄청정기술에 대해 연구하고 있는 한 연구원은 우리나라가 만약 석탄을 이용한 에너지개발에 소홀할 경우 앞으로 석유자원이 고갈되는 시점에는 선진 CCT기술을 돈주고 사와야 할 상황에 대한 우려를 나타냈다. 또한 많은 유연탄을 수입하고 있는 우리나라의 현실에서 질 좋은 유연탄을 수입하는 것 보다는 질이 떨어지는 유연탄을 저렴한 값으로 수입해 이를 활용할 수 있는 기술이 절대적으로 필요하다는 것이 관계자의 지적이다.
우리나라도 교토의정서에 의해 앞으로 2013년 CO2배출 감축의무가 현실화 되는 상황에서 이를 대비한 석탄의 청정이용기술사용은 석탄에너지의 사용이 줄어들지 않는 이상 불가피할 것으로 보인다. 석탄에 대한 기존의 고정관념에서 탈피한 새로운 인식의 전환이 필요한 시점이다.
우리나라 석탄산업의 역사 … 1988년을 정점으로 2001년 석탄 생산량 87%감소
인류가 처음으로 석탄을 사용한 것은 3천년전으로 알려져 있을 정도로 인류는 석탄을 오래전부터 사용해 왔다. 더욱이 19세기의 산업혁명과 증기기관차의 발명은 석탄과 그 생사고락을 함께 했다.
우리나라의 석탄산업도 1896년경 평양근처에서 소규모 탄광을 개발하기 시작한 이래 하나의 연료 혹은 동력원이라는 단순한 의미보다는 “국내유일의 부존에너지”로서 국민경제에 절대적인 위상으로 존립해 왔다. 석탄에너지는 1973년과 1987년 두 차례에 걸친 석유파동의 위기 극복과 국산에너지 사용을 통한 외화절감 등의 경제발전에 기여한 바 있다.
정부에서도 꾸준히 증가하는 수요에 맞춰 석탁증산정책을 펴왔고, “제1차 경제개발 5개년계획”과 발맞춰 탄자의 종합개발을 적극추진하기 위한「석탄개발임시조치법(1961.12.31)」, 국내 유일한 에너지원을 더욱 적극적으로 보호·육성하기 위해「석탄광업육성에관한임시조치법(1969.8.4)」, 급격한 수요와 공급의 팽창으로 인한 탄질 저하를 막고 합리적인 수급조정을 위한「석탄수급에관한임시조치법(1975.3.29)」등 이른바 “석탄3법”을 제정하여 석탄산업을 보호·육성해 왔다.
그러나 1980년대 말부터 세계환경보전 운동의 확산과 소득증대에 따른 고급에너지 선호경향으로 인해 무연탄의 수요 감소가 이어졌고, 탄광의 생산여건 또한 탄폭 협소와 채탄의 심부화 등 채굴조건의 악화로 작업능률 및 경제성이 떨어지면서 경쟁력 약화를 초래하게 되었다.
이에 대처해 정부는 그 동안 개별적으로 시행되던 석탄산업의 관련 법률을 「석탄산업법(법률 제 3807호, 1986.1.8)」으로 통합·체계화하고 석탄산업의 구조조정과 체질개선을 위해 1989년부터 석탄산업 구조조정을 추진하고 있으며, 이와 병행해 탄광지역 경제활성확대책 및 장기가행탄광에 대한 중점 육성대책 등을 수립·시행하고 있다.
그동안 가정원료의 주종이었던 무연탄의 수요는 1977년~1986년간 연평균 4.7%씩 증가해왔으나, 1988년 이후 무연탄 수요가 급감했으며, 이는 국민소득의 증가에 따른 천연가스등의 청정에너지선호경향이 확산한데 기인하고 있다.
한편 탄광작업장이 매년 17.1m정도 심부화되는 추세로 이에 따른 개발비용이 증가되고 열악한 석탄부존 여건으로 기계화작업이 제한됨으로써 생산원가 중 임금비중이 1998년 기준으로 58.9%를 차지하고 있어 석탄 산업은 생산원가 상승에 따른 가격경쟁력 상실은 물론 급속한 수요 감소로 이중의 어려움을 겪게 됐다. 이에 따라 석탄 산업은 1980년대 중반까지 수요에 부합한 증산체제에서 수요와 생산성을 감안한 적정생산체제로의 구조조정이 불가피한 상황을 맞이하게 되었다.
특히 석탄광의 기업경영은 대부분이 영세한 기업이고 폐광이 되는 경우, 광업의 특성상 잔존자산의 회수가 거의 불가능하기 때문에 근로자의 임금체불 등 각종 채무비용의 해결능력 한계로 커다란 사회문제를 유발하게 할 소지가 많은 산업이다.
정부는 이러한 제반여건을 감안, 비 경제탄광이 폐광하고자 할 경우 폐광 소요비용의 일부를 정부가 지원할 수 있도록「석탄산업법」을 개정(1988년), 제도적인 장치를 마련한 바 있다.
1989년부터 도시가스와 같은 청정연료 보급으로 석탄소비량이 감소하기 시작, 1990년대 초부터 ‘석탄산업 합리화’로 석탄 산업이 사양화 되었다.
산자부 자료에 의하면 2001년 무연탄 수급실적은 11개 탄광의 무연탄 생산량이 3,817천톤으로 1988년보다 무려 84%감소했다. 이는 석유, 등유, LPG, LNG와 같은 다른 에너지의 도입으로 인한 것으로 연탄의 불편성이 그 원인으로 작용했으며 정부는 석탄 생산이 줄어들 수 있도록 폐광을 지원하고 있다.
취재 / 이유경 기자
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