홋카이도 도야코에서 열린 주요 정상 G8회의에서 논의된 과제에서 볼 수 있듯 지구 온난화에 대비한 청정에너지 개발에 지구촌 각국은 모든 역량을 집중 시키고 있다.
또한 석유가격 폭등은 또 다른 세게 경제의 어두운 일면을 보여 주고 있다. 이와 같이 국제사회는 대체 에너지개발 전쟁을 치루고 있다. 교토의정서의 발효에 따라 미국, 일본, 호주 등 38개국은 의무 감축대상 국가들로서 의무를 갖게 되는 현실에서 대체에너지원의 필요성이 어느 때보다도 중요한 시점이다. 대체 에너지로 각광 받고 있는 차세대 신기술을 개발 하는데 힘을 기울 일 때이다.
지금 까지 본지에서 지난 1년여 동안 대체에너지 대한 기사를 특집으로 편집하여 그 중요성에 대하여 강조하여 왔으며, 특히 대체에너지원인 풍력을 비롯하여 바이오 연료, 태양 에너지에 대한 집중 조명하여 그 중요성을 알리는데 주력하여 부존자원 빈국의 우리나라가 역점 사업으로 가야 할 방향은 청청 에너지 개발이 곧 국가 경쟁력이라는 점을 강조 하여 왔다.
세계 대체에너지 블루오션 등장하고 있는 이유
국제 유가가 연일 하늘 높은 줄 모르고 상승하고 있다. 지난 5월 25일, 세계 3대 원유 중 하나인 서부 텍사스산 중질유(WTI)의 뉴욕상업거래소(NYMEX) 거래분은 1배럴(약 159리터)당 128달러로, 사상 최고가를 기록했다. 128달러를 돌파한지 한 달여 만에 140달러에 바짝 다가선 것으로 치솟는 살인적 원유가격은 통제할 기능을 잃어버린 듯하다.
우리가 살아가는 모든 분야에서 석유화학산업과 연관을 가지고 있기 때문에 유가상승은 물가상승으로 바로 이어지며, 우리나라의 경우 원유의 전부를 외국에서 수입하고 있으며, 특히 수입 원유의 대부분을 원유가가 상승중인 중동에서 구매 하므로 유가상승에 대한 부담은 국가 경제 전체를 어둡게 하고 있으며 서민 경제에 주름살을 지게하고 있다..
최근 널 띄듯 하는 유가상승 원인은 수요·공급의 불균형으로 인해 일어나는 현상이다. 미국의 에너지정보청 발표에 의하면 세계 경제의 성장세와 함께 원유 소비량도 늘어 2010년까지 원유 소비량은 연평균 1.9%씩 상승할 것으로 예측하고 있다. 특히 세계 인구의 1/3을 가진 중국과 인도의 경제속도가 빠르게 성장하면서 중국과 인도의 원유 소비량이 가파르게 늘어나고 있어 국제원유를 블랙홀처럼 빨아들이고 있다. 이들 나라가 세계 원유 수요의 폭발적 증가를 이끌었다.
최근 맥킨지 글로벌 인스티튜트(McKinsey Global Institute)의 분석 결과에 따르면, 전반적인 에너지 수요 증가율은 지난 10년간 연 1.6% 정도로 나타났으나, 앞으로 15년 동안은 중국과 인도를 비롯한 개발도상국의 발전으로 인한 수요 증가로 연 2.2%로 높아질 것으로 전망하고 있다.
이와 같이 늘어나는 원유생산에 대한 산유국들은 석유 생산 설비 시설 확충을 등한시했으며, 자원민족주의 및 원유 생산국가의 경제 논리에 공급량을 늘리는 것을 꺼리는 형편이어서 앞으로도 추가 유가 상승 가능성은 여전히 존재한다. 과거에도 1·2차 오일 쇼크처럼 유가가 급등한 경우, 세계 경제의 전반적인 인플레이션과 경기 하락을 가져온 전례가 있어, 유가 상승을 바라보는 세계 각국은 금세기에 대한 어두운 마음을 거두지 않고 있다.
밑바닥이 보이는 화석연료
현재 인류가 사용하는 에너지의 대부분은 화석연료(석탄, 석유, 천연가스 등)에 의존한다. 화석연료는 말 그대로 과거 지구상에 살던 동식물이 오랜 시간 동안 변성되는 과정을 거친 연료이기 때문에 그 매장량에 한계가 있다. 또한 화석연료는 제레미 리프킨이 『엔트로피』에서 지적한 것처럼 손쉽게 사용이 가능하지만, 일단 사용하고 나면 다시는 재사용이 불가능하다는 단점을 지니고 있다.
지난 1999년 에너지관리공단의 조사에 따르면, 현재 수준으로 화석연료를 계속 사용한다면 짧게는 40여년, 길어도 200여년이 지나면 지구상에 매장된 모든 화석연료가 바닥이 날 것으로 예측하고 있다. 특히 원유의 부존량 부족은 심각한 수준이어서, 이 상태로 지속되다가는 석유를 연료로 본격적으로 사용하여 세계 경제의 초석을 닦기 시작한 19세기 중반부터 채 200년도 지나지 않아 몇 억 년 이라는 시간을 갖고 생성 되어진 원유를 인류가 모두 써 버리게 되는 것이다.
화석연료 중에서도 특히 원유의 고갈 정도는 매우 심각하다. 2003년 기준으로 확인된 원유 매장량은 1조 1,477억 배럴인데 반해, 1일 평균 사용량은 7,800만 배럴이며 해마다 1.6%씩 사용량 증가세가 기록되고 있어 현재 지구촌의 우리 젊음이 들이 노년에 접어들기도 전에 원유가 바닥날 것으로 전문가들은 내다보고 있다
에너지 부존량은 점점 한계에 다다르고 있지만, 전 세계의 에너지 소비량은 블릭스 경제성장과 친디아의 급성장, 제3세계의 화석연료 사용의 증가가 폭발적으로 늘어나고 있어 에너지 부족문제를 더욱 가속화시키고 있다. 미국 에너지정보청(EIA:Energy Information Administration)의 보고에 따르면, 2030년까지 에너지 소비의 증가 추세는 과거의 증가폭을 오히려 웃도는 수준으로 예측되었다. 이는 지구가 보존하고 있는 한정된 화석연료의 고갈을 더욱 부추기고 있다. 빠른 시일 내에 에너지 부족분을 메울 만한 대체 에너지를 개발하지 않으면 인류의 미래는 어두울 수밖에 없다.
지구 온난화를 가속시키는 환경파괴 화석연료
에너지 자원의 고갈이라는 커다란 이슈 외에도 우리가 화석연료를 대체할 다른 에너지원을 찾아야 하는 이유는 존재한다. 그 것은 탄소화합물을 연소시켜 에너지를 발생시키는 화석연료는 탄소를 함유하고 있기 때문에 연소 과정에서 필연적으로 이산화탄소가 발생하여 지구 온난화를 가속 시켜 지구의 생태계를 교란, 인류의 삶을 황폐화 시키는 주범으로 지목받는 대기 오염 이다.
미국 해양대기국과 스크립스 해양학 연구소의 장기 프로젝트에 따르면, 1958년에는 310ppm에 불과했던 이산화탄소 농도가 해마다 조금씩 높아져 2005년에는 381ppm에 이르렀음을 알 수 있다. 산업혁명 전의 대기 중 이산화탄소 농도는 약 280ppm에 불과했으며 이 수치는 1만 년 전 이후 거의 변동이 없었다는 것으로 미뤄볼 때, 산업혁명, 즉 인간이 화석연료를 대규모로 사용하던 시점부터 이산화탄소의 대기 중 농도가 급격히 증가했음을 알 수 있다.
그리고 같은 기간 동안 대기의 온도는 0.6~2℃ 상승하였으며, 이로 인해 지구는 북극의 빙하 유실, 대규모 허리케인의 발생, 급작스런 폭우와 극심한 가뭄, 해류의 변화 등으로 인한 쓰나미 현상은 인류에 또 다른 재앙으로 다가오고 있다. 또한 지구온난화는 지구상에 존재하는 모든 생명체의 멸망을 에고하고 있다.
이산화탄소 외에도 화석연료는 연소 과정에서 부산물로 질소산화물, 탄화수소, 일산화탄소, 황산화물 등을 배출시킨다. 질소산화물과 탄화수소는 안개와 합쳐져 뿌연 스모그를 만들어 내는데, 이와 같은 이산화탄소 배출량 증가는 대기오염을 가속화시켜 호흡기 질환으로 인한 기관지염이나 폐렴을 일으켜 심한 경우 목숨을 앗아갈 수도 있다. 인류의 건강문화에 커다란 재앙으로 다가 올 것이 자명하다.
지구상에서 현재까지 대기오염에 의한 가장 큰 스모그 사건은 1952년 12월 영국 런던에서 발생한 스모그사건으로, 불과 4일 동안 진행됐던 스모그로 인해 다음해 2월까지 8000여명의 사람들이 호흡기 질환과 합병증으로 숨지는 참담한 비극을 일으켰다. 또한 대기오염물질인 일산화탄소는 체내의 헤모글로빈과 결합해 사람을 질식 상태에 빠지게 하며, 황산화물과 질소산화물은 빗물에 녹아 산성비를 만들어 대기뿐 아니라 초목과 토양까지 그 오염 범위를 확장시킨다.
이처럼 화석연료는 사용량이 증가 속도가 가증 될수록, 인류에게 있어 무서운 재앙으로 다가 올 것은 필연적으로 지구 존립에 대한 부정적 의미를 부여 할 것으로 본다. 이에 대한 범지구적 대응책이 있어야 하며 자국의 이해를 넘어 모든 인류가 공유해야 할 것으로 본다.
화석연료의 사용에 따른 환경오염의 심각성으로 인해 국제사회는 지구 환경 보호 움직임이 활발하게 논의 되어 왔다. 이러한 지구촌의 인식들이 국가 간에 생존의 문제로 자리 잡으면서 1997년 12월 일본 교토에서 개최된 기후변화협약 제3차 당사국총회에서 교토의정서가 최종 채택되었으며, 2005년 2월 16일 공식 발효되었다.
교통의정서에 따르면 선진 38개국은 2008년에서 2012년 사이에 온실가스 총배출량을 1990년 수준보다 평균 5.2% 감축해야 하는 것으로 결정 했다. 이에 지구촌의 모든 국가들은 대체에너지를 개발하기 위한 국가의 모든 역량을 집중시키고 있다.
일찍이 대체에너지 개발에 뛰어든 선진국
교토 의정서의 발효에 따른 선진 국가들은 오래전부터 준비해온 대체에너지라는 보도를 꺼내들고 개발도상국, 제3세계에 블루오션이라는 경제적 카드를 들이 되고 있다. 오래전부터선진 각국은 지구 온난화에 대하여 장기적 계획을 수립하여 왔으며, 이런 모든 상황을 종합적인 카테고리를 설정 주도면밀하게 진행하여 왔음을 교토의정서 발효 시점의 감축대상국가의 면면을 보면 알 수 있다.
화석연료를 대체할 새로운 에너지 개발이 시급한 때 이를 극복 할 에너지가 대체에너지이다. 대체에너지란 각 국가별로 정의하는 내용이 조금씩 다르지만, 대체로 에너지원이 화석 연료나 원자력에 기반을 두지하지 않으며, 고갈될 가능성이 거의 없고 오염 물질 배출이 거의 없는 깨끗한 에너지를 의미한다. 최근에는 단지 기존의 에너지를 대체하는 의미의 대체에너지라는 단어 대신, 환경 친화적이고 무한 재생이 가능한 에너지라는 의미에서 ‘재생에너지’라고도 불리고 있다.
수소, 연료전지, 태양광 및 태양열, 바이오매스, 풍력, 지열, 해양, 폐기물 재생 등이 속하는 대체에너지는 재생 가능한 지속성, 이산화탄소 및 오염물질을 발생시키지 않는 친환경성, 편중되지 않은 공공성 등을 장점으로 지녀, 미래의 에너지 자원으로 각광받고 있으며, 미래의 국가 경쟁력을 가름 할 수 있는 잣대로 한 국가의 운명을 좌우지 할 수 있는 중요한 바로 미터이다.
대체에너지에 대한 개발은 이미 오래전에 선진국에 의하여 시작되었다. 세계에너지기구(IEA: International Energy Agency)의 발표에 따르면 2005년 대체에너지 개발에 투자된 금액은 전 세계적으로 380억 달러에 이른다. 이는 1995년의 70억 달러, 2000년 140억 달러에 비하면 비약적으로 급등한 수치이다. 또한 각국 정부는 안정적 에너지 공급을 위하여 정책을 내 놓고 이로 인한 환경적 설정에 의해 이산화탄소 배출 규제와 오염 방지 대책 수립 등과 어울려 대체에너지 시장은 2020년에는 5천억 달러, 2030년에는 1조 달러 규모로 성장할 것으로 내다보고 있어 그 성장 속도가 매우 가파름을 알 수 있다.
이러한 대체에너지 시장에 적극적으로 뛰어들고 있는 것은 지구온난화를 막기 위해서는 인류가 피해 갈 수없는 필연적인 것으로 기술개발에 역점을 두어야 할 것이다. 대체에너지 개발의 선두격인 독일은 2050년까지 전체 에너지의 50%를 대체에너지로 충당한다는 중장기 계획아래, 2000년 연방재생가능에너지법을 통과시키고 풍력, 태양광산업 개발과 보급을 위해 정부가 대 국민 홍보와 기술력을 갖추기 위한 노력을 하고 있다.
또한 선진 세계 각국은 저마다의 특성을 살린 대체에너지 개발에 나서고 있으며, 스웨덴의 경우에는 풍부한 삼림자원을 바탕으로 생물학적 에너지인 바이오매스(biomass)의 개발에 지속적인 관심을 가지고 개발에 나서고 있다. 태양열이 가장 많은 스페인은 태양에너지 조례를 도입해 새로 짓는 건물은 온수의 60%를 태양에너지로부터 충당하도록 법적으로 규정하여 운영 하고 있는 등 대체에너지 개발에 대한 세계 각국의 총성 없는 환경친화적 재생에너지를 만들기에 국가에너지를 집결하고 있다.
새로운 블루오션인 대체에너지 시장
뒤 늦었지만 우리나라 역시 대체에너지의 기술 개발에 정부 및 기업들이 온힘을 다해 노력하고 있다. 특히 대체에너지 시대의 시작은 우리나라에 매우 좋은 기회가 될 수 있다. 삼면이 바다인 우리나라는 부존자원의 혜택도 없이 모든 에너지를 수입에 의존하고 있어 국가 경제의 흐름을 좌우지해 왔으며 국민 경제에 막대한 영향을 미쳐 왔다.
화석연료 중 가장 많은 부분을 차지하는 원유의 경우, 대부분 중동 지역에서 수입, 이로 인해 중동 지역의 정치적 변화가 일어날 때 마다 안정적인 에너지 확보에 큰 어려움을 겪는 경험을 반복해 왔다. 그러나 대체에너지는 매장량이 아닌 기술력의 차이가 에너지원 개발에 가장 큰 영향을 미치므로, 우리나라처럼 천연자원이 부족한 국가에게는 더없이 적합한 에너지원으로 주목되고 있다.
이에 지식경제부는 ‘에너지 비전 2030’을 통해 2030년까지 국내 에너지 소비량의 35%를 자립적으로 충당하고, 이를 위해 총에너지원에서 대체에너지가 차지하는 비율을 2005년 2.1%에서 2030년에는 9%까지 늘려 나갈 계획을 발표한바 있다.
하지만 우리의 대체에너지 개발 노력은 그 관심에 비해서는 아직 저조한 실정이다. 세계에너지기구에 따르면 1990년에서 2004년까지 15년간 대체에너지 개발에 투입한 비용은 미국 35억 달러, 일본 21억 달러에 이른다.
그러나 같은 기간 우리나라에서 대체에너지 분야에 투자한 비용은 1억 3900만 달러에 그쳐 이들 국가들에 비해 턱없이 부족하다. 에너지 자립도가 매우 낮은 우리의 현실에 비추어볼 때, 대체에너지 개발에 대한 적극적인 기술개발에 대한 전폭적인 정부의 지원책이 필요하며 중소기업이 갖고 있는 에너지 절감 기술에 정부의 전폭적안 지원이 필요 하는 시점이다.
대체에너지개발은 이제 거스릴 수 없는 국제사회의 대 명제로 자리 잡고 있다. 그러나 우리의 현실은 국민적 관심사에서 벗어나 있으며 이데오르기적 사회병폐 논리에 국력을 소모 시키고 있는 아쉬움이 있다. 현재 국제사회는 살아남기 위한 치열한 총성 없는 전쟁을 치르고 있다. 그러나 우리의 현실은 대체에너지에 대한 관심은 선진 국가에 비해 매우 낮은 것이 현실이다. 또한 대체에너지 개발에는 천문학적인 초기비용 투자가 필요한 현실에 우리나라는 대기업 중심으로 기술개발이 집중적으로 이루어지고 있는 이유는, 현재의 기술로서는 투자비용에 비해 얻어지는 대체에너지의 양이 기대치에 못 미치는 것도, 한 이유 일 수 있다.
그러나 대체에너지의 기술개발의 필요성은 이제 미룰 수 있는 상황이 아니며, 국가의 생존이 걸린 국제사회의 질서로 자리 잡아 가고 있다. 대체에너지 개발 분야는 아직 개발 할 많은 부분이 있으므로 이에 대한 연구 개발에 총력을 기우려야 할 것으로 본다.
대체에너지 개발․보급 필요성으로는 우리나라 에너지자립도가 3% 미만으로 자원빈국으로에너지해외의존도 97.6%, 연간 에너지수입액 : 376억달러(2000년 기준)이며 연간 에너지사용량은 192,626천TOE(1인당 4.07TOE, 2000년 기준)이다. 석유, 가스, 석탄 등 화석에너지의 지역편중과 고갈 위험, 원자력 발전의 사고 위험성과 경제적 한계, 국제적 환경규제(CO2 저감대책 등) 강화 활용, 분산형 전원공급, 안보/사회적 기여, 대체에너지 관련 산업 육성과 세계시장 진출이다.
해외 대체에너지 개발의 기술 동향 및 전망
미국 캘리포니아 산호세는 지금도 미국 벤처 및 IT산업의 메카이기는 하지만 반도체나 소프트웨어 분야에선 더 이상 큰 수익을 기대하기 어렵다는 판단 때문에 청정에너지 산업개발에 역량을 기울이고 있으며, 그 중에서 년 중 300일 이상 맑은 날을 유지하는 지역특성에 맞게 태양광발전에 집중하고 있다.
태양광발전은 벤처캐피털들의 가장 큰 관심을 받는 분야로서 이 지역 소재 기업인 선파워는 지난해 고유가와 대체에너지에 대한 관심으로 주가가 급등했으며 고가소재인 실리콘대신 신소재로 기술을 선보인 마이아솔과 나노솔라 등도 1억 달러가 넘는 투자 유치에 성공했다.
이 같은 변화로 인해 산호세는 실리콘밸리가 ‘솔라(태양)벨리’가 될 것이라는 전망이 나오고 있으며, 실제로 인텔의 경우 실리콘밸리에서 가동 중인 반도체 공장의 가동을 중단하였으며, 반도체 기술이 태양광산업에 유용하다고 보고 지금까지 축적한 반도체 기술을 활용해 태양광 발전에 자금을 투입하고 솔라 벨리 조성에 앞장서고 있다.
미국벤처캐피털협회는 2007년 1∼9월 벤처캐피털들이 태양광발전 바이오연료 등 청정 기술 벤처기업에 투자한 금액이 26억 달러로 2006년 한 해 투자액 18억 달러를 크게 앞지른 것으로 보고했다.
캘리포니아 주정부도 산호세를 솔라벨리로의 전환시키기 위해 많은 자금을 투입하고 있다. 캘리포니아 주정부가 태양열 등 대체에너지 개발에 집중하는 이유는 치솟는 유가도 이유가 있지만 2001년 전력수급의 문제로 주민들이 큰 불편을 겪고 이 과정에서 주지사가 교체되는 등 우여곡절이 겪었기 때문이다.
현재 캘리포니아는 오는 2020년까지 모든 주택 가운데 50%를 태양열 주택으로 전환 할 계획이다. 이를 위해 10년간 매년 1억 달러씩 모두 10억 달러를 태양열 주택 보급 촉진 자금으로 사용할 예정이다.
자국의 산업보호를 위하여 지구온난화 문제에 미온적인 미국조차 태양광등 청정에너지 기술개발과 보급에 국가 에너지를 집중하고 있는 것은 미래의 산업동력이 대체에너지원 밖에 없다는 것을 직시하고 있기 때문이다.
미국의 GE는 지난2002년 ‘엔론윈드’를 인수 세계 풍력발전 2위로 뛰올랐다. 또한 2년 뒤 2004년 독일 지멘스가 ‘보너스 에너지’를 인수하여 풍력업계의 6위의 자리를 차지하였다. 영국의 정유업체 BP는 차세대 바이오 연료로 가광 받고 잇는 부탄올(butanol)개발에 총력을 기울이고 있다. 부탄올의 장점은 에탄올보다 더 많은 양을 가솔린과 섞을 수 있어 경제적 파급 효과가 크다. 특히 OECD 국가의 대체에너지 공급비중은 우리나라 보다 높은 수준이며 특히 풍력, 태양광 등의 대체에너지 시장은 연평균 20～30%대로 급성장하고 있다. OECD 국가의 대체에너지 비중은 지속적으로 증가 전망(3.9%(’93)→4.7%(’10)되며, 장기적으로 화석에너지원을 능가하는 주 에너지원으로 부상할 것으로 전망 된다. 또한 과감한 연구개발 및 보급정책 등 관련 산업육성에 힘쓰고 있는 미국, 일본 및 EU 중심으로 국제 분업의 산업구조 형성이 예상된다.
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