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제 14 강 : 제 5 장 - 환경 (4) : 에너지, 지구 온난화, 공공정책
임 바울  2016-07-12 09:54:25, 조회 : 1,202, 추천 : 201

제 5 장 환경 (4) : 에너지, 지구 온난화, 공공 정책

A. 에너지 자원과 에너지 사용
  
        때때로 사람들은 순진하게도 에너지 자원들이 고갈될 것이라고 가정을 한다. 세계 에너지 생산에 대한 전체 그림을 가지기 위해서, 에너지가 다른 여러 가지 곳에서 나온다는 것을 먼저 이해할 필요가 있다. 다음의 도형(圖形)은  전 세계에서 일정한 기간 안에 사용된 에너지 분포도를 보여주고 있다.





* 제일 아래 흑색 부분 : oil 33.4%
* * Geothemal Energy (지열 에너지) :0.5%

        1. 풍력 ( Wind Power)


           바람에 의해서 생산되는 에너지는 1998년 이후, 점차적으로 증가하여 왔다. 지구 풍력 에너지 협의회에 의하면, 2008년에 풍력에 의한 전체 세계 에너지 용량은 121 기가 와트(gigawatt; 10억 와트)이며, 2007년도부터 29% 증가하였다. 그러나 풍력 용량은 좋은 수단은 아니다. 바람을 의지할 수는 없기 때문이다. 생산된 실제 에너지는 용량의 20% 정도 밖에 되지 않을 것이다. US 에너지 국(局)에 의하면, 현재 풍력은 미국 전기의 1.9% 정도 된다고 말한다. 풍력은 가능성이 있지만, 세계 전체 에너지 기여도는 매우 작다. 세상의 모든 나라가 잘 사용을 하지 않고 있기 때문이다. 바람은 매일 부는 것이 아니고, 강도가 매번 다르기 때문이다. 또 에너지가 방출이 되고, 자연 경관을 해치는 커다란 풍차가 설치되어야 하는 풍력 발전소는 매우 방대한 지역(또는 방대한 바닷가)을 필요로 한다.


        2. 수력 발전소 (Hydroelectric Power )


           현재 미국은 전체 에너지의 5.7%, 또는 247,509,974 BTU를 강에 있는 수력 발전소 댐에서 얻고 있다. 그러나 그 양은 더 이상 확장되지는 않을 것이다. 이미 에너지를 얻을 수 있는 수력 발전소들이 설치되었기 때문이다. 모든 개발도상국에서도 상황은 유사하다. 수력 발전소가 생산할 수 있는 전체 에너지는 6.6% 이상으로 증가하지는 않을 것이다.


        3. 기름(Oil)


           새로운 기술과 더 많은 탐구 때문에, 우리는 계속해서 새로운 오일 매장지와 다른 에너지 자원들을 발견하고 있다. 예를 들면, 다음의 숫자는 알려진 오일 매장지와 연간 생산량을 비교한 표이다. 오일 사용이 증가되면서, 세상에 알려진 오일 매장지도 여러 배로 증가하였다. 이것은 사람들이 새로운 오일 매장지를 새롭게 발견하고 있기 때문이다.


        게다가 오일 값이 상승하면서, 좀 더 어려운 지역에 있는 오일도 경제적으로 개발하기에 적합해졌기 때문이다. 역청탄 (Tar sand ; 휘발성 물질이 많이 포함된 석탄)과 혈암(Shale : 혈암(頁岩)은 주로 입자의 크기가 작은 진흙이 퇴적되어 형성된 퇴적암의 일종이다)에서 추출하는 오일을 포함시킨다면, 남아있는 오일의 양은 전 세계가 5천년 이상을 사용할 수 있다. 물론, 우리들은 다른 에너지도 사용해야 할 것이다. 앞으로 25년 또는 50년 동안 이루어질 새로운 기술은 지금 생산되고 있는 세계 에너지양을 훨씬 능가하게 될 것이다.





        미국이 외국 오일의 의존도를 두 가지 방법으로서 줄여나가는 것은 현명하다. (1) 국가가 실재로 가능한 대체연료 사용을 증가해야 한다. 여러 경우에, 오일을 기본으로 하는 가솔린과 디젤 연료는 매우 높은 에너지 용량과 안정된 운반성 때문에 앞으로 얼마 동안은 선호도가 높을 것이다. 차나 비행기에 석탄을 연료로 사용할 수 없고, 전기 배터리는 대부분의 차나, 또는 큰 트럭 그리고 비행기 등에게 오랫동안 필요한 에너지를 제공할 수 없기 때문이다. 오일은 상대적으로 여전히 싸고 풍성하다. (2) 국가는 자체적으로 더 많은 오일을 공급해야 할 것이다. 특히 캘리포니아 또는 플로리다 해안에서 멀리 떨어진 바다 오일 매장 물을 개발하는 일에 주력해야 할 것이다. 해안가에서 멀리 떨어짐으로서 사람의 시야에서 벗어나 있거나 또는 과거처럼 매력적인 열 대섬으로 꾸미는 것도 한 가지 방법이다. 미국은 알라스카 국가 야생 거주지에 있는 풍성한 자원 개발에 박차를 가해야 한다. 이곳은 사람이 살수 없는 장소이고, 매년 사우디아라비아에서 수입하는 양에 해당하는 매우 많은 오일이 매장되어 있다. 내무부는 하루에 1.3 M 배럴을 공급할 수 있다고 한다. 지금 미국은 사우디아라비아에서 하루에 1 M 배럴을 수입하고 있다. 추가적으로, 콜로라도와 같은 서부 지역에는 매우 방대한 오일 매장지가 있다. 매일 46,000 배럴 이상을 제공할 수 있다고 한다. 이것은 매우 유익하며 미국인들에게 많은 유익을 줄 수 있다. 오일의 의존도를 줄임과 동시에 공급을 증가함으로서 오일 값을 내릴 수가 있기 때문이다.


        이것뿐만 아니라, 우리의 오일 정제소의 용량을 확장해야 한다. 지난 28년 동안 정제 용량이 계속해서 줄이고 있기 때문이다. 이렇게 됨으로서 오일 값이 인위적으로 조작이 되고 있다.  오일 정제소가 그들 용량의 69%만을 작동했던 1981년과, 2004년 사이에 정제소가 324개에서 153개로 줄어들었다. 석유 연구소의 Laurence Gold stein은 말하기를, “오늘날 미국에는 여분의 정제소가 없다.” 또한 우리들은 여러 주정부(특히 애리조나 주)를 설득함으로서 표준화된 가솔린을 팔 수 있게 하여야 한다. 다른 주로 오일을 팔 때에  해당 주정부가 특별하게 부여한 기준 때문에 과외의 돈이 소모됨으로서, 오일 값이 상승하고 때때로 오일의 부족을 어떤 주는 겪을 수 있기 때문이다.


        4. 석탄(Coal)


           석탄은 널리 사용되고 있는 에너지 중에 하나이다. 현대 석탄 연소 발전소는 예전보다 상대적으로 매우 깨끗하고 효과적이 되었다. 세상에서 이용할 수 있는 전체 석탄 자원은 앞으로 1500년 동안 사용하기에 충분하다.


        5. 천연 가스(Natural Gas)


           천연가스는 가정용 난방으로 훌륭한 에너지 자원이다. 전기 발전소를 가동할 때에 널리 사용된다. 어떤 지역은 자동차와 버스를 운영하는 일에 천연가스를 사용하고 있다. 그러나 천연가스를 파는 주유소가 많지는 않다. 실온에서 액체 상태보다는 가스 상태로 있는 것이 파이프를 통해서 운반하기가 훨씬 쉽다. 액체의 형태로 유지하기 위해서는 압력을 가해야 한다. 따라서 특별한 압력 펌프가 있어야 하고, 그것을 사용하는 차에는 매우 두껍고, 무겁게 보강한 연료 탱크가 있어야 한다. 이것은 매우 깨끗하고, 오일로부터 생산된 가솔린보다 값이 비싸지 않다.


        6. 원자력 발전소 (Nuclear Power)


            핵발전소는 또한 훌륭한 에너지 자원이다. 1그램(1온스의 1/28)의 우라늄 235는 3t의 석탄의 에너지를 생산한다. 핵발전소는 거의 어떤 오염도 만들지 않는다. 그러나 방사성 폐기물은 안전하게 저장될 필요가 있다. 이것은 미국에서 논쟁거리가 되었다. 그러나 많은 나라는 이미 스스로 이 문제를 풀었으며, 미국에서도 전혀 문제가 되고 있지 않다. New Mexico의 상원 Pete Domenici 는 말하기를, “프랑스의 핵폐기물을 처리하기 위한 150L의 캔은 1년 동안 4명의 식구를 갖고 있는 360,000 가정의 전기를 공급하고 남은 폐기물을 담을 수 있다”고 하였다. 비교해보면, 150L은 40 gal 드럼통에 해당한다(또는 40 gal 온탕기; water heater). 매년 약 1M 사람을 위하여 사용되고 나온 핵폐기물은 이 사이즈에 담을 수가 있다. 미국은 지금 프랑스와 다른 나라에서 사용하고 있는 핵무기 재가공의 방법을 채택할 것을 요구한다.


        US 핵폐기물 처리 국에 따르면, 프랑스는 특별하게 건축된 핵연료 저장소에 1년 동안 저장을 한다. 사용된 핵연료는 La Hague와 Marcoule에 이전이 되고, 거기에서 2년에서 3년간 저장된다. 프랑스는 또한 독일, 벨지움, 일본 그리고 네덜란드를 위해서 핵폐기물을 처리해주었다. 연료와 방사성 폐기물은 지하 400M-1000M에 묻힌다. 일본에서, 폐기물은 300M 지하에 묻힌다. 프랑스에서 사용하는 전기의 76.8%가 핵발전소에서 나온다. 일본은 핵발전소를 통해서 약 25.6 %의 전기를 공급하고 있다.


        미국에서는 현재에 104개의 핵발전소가 가동 중에 있다. 미국에서 생산되는 전기의 20%를 차지한다. 수백 개의 핵발전소가 1970년도 중반까지 설치될 계획이었다. 그러나 끊임없는 법적 규제 때문에, 1975년 이후로 어떤 핵발전소도 설치되지 못하였다.


        왜 그런가? 핵에너지에 대해서 배우기 위해서 수년간을 공부한 상원 Domenici는 US 상원 에너지 자원 위원회의 전 위원장이었다. 미국의 실패는 이런 장애물을 두 가지 이유 때문에 바뀔 수 없었다고 하였다; (1) 많은 미국인은 핵이라면 무조건 두려움을 가진다. (2) 핵에너지 반대자들이 뻔뻔하게 진리와 상관없는 거짓된 정보를 계획적으로 전달하기 때문이다. 사람들이 공통적으로 갖는 인상과는 달리, 1979년 3월 29일에 펜실베이니아에 있는 “Three Mile Island Nuclear Generating Station”에 냉각 장치 오류의 사고는 공장 직원이나 또는 이웃에게 어떤 사망이나 해를 입히지 않았다. 사고를 겪은 발전기는 수리와 긴 법정 싸움 뒤에 1985년 10월에 재가동되었다.


        우클라인의 한 도시 체르노빌의 원전사고는 어떤가?  소련에서, 체르노빌 원자로는 1986년 4월 26일에 끔찍한 사고로 부서졌다. 그러나 이것은 공산주의 체제하에 명백한 공사부실과 유지 때문이다. 미국, 프랑스, 영국, 일본 그리고 중요한 핵발전소를 갖고 있는 나라에서는 결코 허락될 수 없는 안전장치를 무시하였기 때문이다. 미국 핵 통제 위원회에 의하면, “US 원자로는 다른 설계이며, 폭넓은 원자로 정지 여유도(원자로 정지 때 미임 계도의 크기. 이 크기는 보통 제어봉이 1개 작동하지 않아도 충분히 정지동작을 할 수 있도록 설정된다)의 강한 충격을 이기는 구조로서 체르노빌과 같은 사고를 방지하기 위한 운영통제를 가지고 있다.”


        2010년 2월 16일에 거의 30년 만에 미국에서 새로운 핵 원자로 설치를 위한 8B를 약속하였다. 이런 시작이 더 많은 새로운 원자로를 설치할 수 있게 되기를 바란다.


        고속 증식 원자로라 불리는 특별한 개발과 함께, 지구는 14,000년 동안에 쓸 우라늄을 갖고 있다. 핵에너지를 생산하는 또 다른 방법이 있다. 핵분열에 의한 것이 아니라 핵융합에 의한 것이다. 이것을 위한 연료는 우라늄이 아니다. 일반적인 소금물에서 추출을 한다. 따라서 공급은 무한하다. 그러나 이 방법은 아직까지 상용화하는 수준까지는 성공하지를 못하였다. 기술적인 해결책이 언제 있을지를 아직까지는 모른다. 비록 핵융합을 아직은 성공하지 못한다고 할지라도, 핵분열은 앞으로 몇 천년동안 전체 미국의 필요한 에너지를 충분히 공급할 수 있다. 헐리웃의 소설, The Green의 로비와 방송을 통한 반대 활동에 의해서 근거 없는 두려움을 국민들이 갖도록 방해를 하지 않는다면 에너지 공급에는 전혀 문제가 없다. 이런 두려움은 전혀 정당화될 수 없다. 1952년에 시작을 한 핵에너지는 모든 에너지보다 가장 안전한 것으로 증명되었다.


        7. 태양 에너지


          풍력 에너지와 태양 에너지의 가격이 최근에 상당히 떨어졌다. 그러나 여전히 널리 사용되고 있지는 않다. 경제적으로 석탄, 천연가스, 오일, 수력 에너지, 그리고 핵에너지에 비하면 경쟁력이 떨어진다. 태양전지(Solar cell)의 발전으로 태양 에너지는 가격이 더욱 알맞게 되었으며, 수요가 증가하고 있다. 태양 에너지는 너무 자주 흐린 날씨를 갖고 있는 많은 지역에서는 불가능하며, 물론 저녁에는 전기를 생산할 수 없다. 이것은 낮에 생산된 에너지를 커다란 배터리에 저축할 필요가 있다. 태양에너지는 지금까지 가능한 에너지 중에서 가장 크다. 매해 지구에 떨어지는 태양 에너지의 양은 현재 지구 전체가 사용하고 있는 에너지의 7,000배에 해당한다.


        8.결론


          결론으로, 지구에 있는 사람들이 사용하기에 충분한 양의 에너지가 있다. 다시 한 번 말하자면, 이것은 놀랄만한 일이 아니다. 하나님이 지구에 우리를 두었다면, 우리가 현명하게 그가 준 자원들을 사용한다면, 그때 우리는 하나님께서 우리에게 주신 업무를 수행하도록 하기 위해서 우리가 발견할 수 있는 많은 에너지 자원들을 제공하였다고 생각하는 것은 매우 합리적이다.


        에너지 사용을 줄이려고 하는 것은 매우 좋은 것이라고 생각하는 것은 합리적이지 않다. 에너지는 사람의 일과 동물의 일을 대신하는 것이다. 에너지는 경제 성장을 가능하게 해주는 것이다. 하나님이 제공한 이들 에너지의 사용을 증가시킬 때에,  물건을 수백 마일 떨어진 곳으로 운반을 하기 위해서 트럭을 사용하고, 밭을 갈기 위해서 트랙터를 사용하고, 세탁기를 사용하고, 접시 닦는 기계를 사용하고, 더운 여름에 에어컨을 틀어 시원한 방에서 살고, 추운 겨울에 히터를 작동함으로서, 우리들은 에너지 사용을 증가시키고, 우리가 소비하는 시간과 손으로 하는 일들을 절약하게 됨으로서 더 많은 다른 일들을 성취할 수 있다. 우리가 시간이 많아지게 되면 창조적이고 더 가치 있는 일들에 우리들의 시간을 사용할 수 있게 될 것이다. 이런 모든 에너지 자원을 사용하는 것은 하나님이 인류에 제공한 훌륭한 재능이다. 하나님의 형상으로 만들어진 피조물로서 인간은 어떤 동물보다 뛰어난 위치에 놓여졌다. 더욱 더 많은 에너지를 사용할 수 있도록 인류에게 능력을 주신 하나님에게 감사를 드려야 한다. 하나님께서 우리들에게 혜택을 주기위해서 우리들을 이 땅에 두었다. 돈을 절약하기 위해서 에너지 사용을 줄인다면, 물론 현명한 것이다. 예를 들면 빈방에 있는 불을 꺼야 한다. 그러나 에너지 사용을 줄이는 것은 일의 성취도가 적음을 의미한다. 또는 똑같은 일을 마치기 위해서 더 많은 시간을 투자해야 한다. 세탁기를 사용하지 않고 손빨래를 한다고 생각해보라. 또는 생활을 질을 떨어뜨리는 것이다. 예를 들면 겨울에 집에서 춥게 지내는 것과 같다. 히팅이나 에어컨을 틀 여유가 있으면서도 사용하지 않는 것은 결코 선한 것이 아니다. 지구에 풍성한 에너지를 하나님께서 주었기 때문에, 시간을 낭비하는 것이다. 과거 수백 년 동안, 모든 자원 중에서 가장 중요한 것은 에너지 자원을 발견하고 새로운 에너지를 발명하고 여러 가지 업무를 수행하기 위한 효과적인 방법을 찾는 인간의 창의력이다. 인간의 창의력은 새로운 에너지 자원을 발견하고, 미래에 좀 더 나은 방법으로 에너지를 사용함으로서, 과거에 지구에 남아있는 에너지의 양을 너무 과소평가한 것처럼, 지금도 남아있는 에너지의 양에 대한 예상을 너무 부정적으로 평가하고 있다. 좀 더 나은 기술적인 진보가 이루진다면, 남아있는 에너지의 양은 현재의 예상을 훨씬 뛰어넘어 오랫동안 지속될 것을 인식하게 될 것이다.



        ** 9. 지열 에너지(Geothemal Energy)


      땅 속에는 마그마의 활동, 방사성 동위원소의 붕괴, 태양에너지의 축적에 의해 매우 많은 에너지가 들어 있다. 이 에너지는 난방과 급탕용 온수의 생산이나 전기의 생산에 이용할 수 있다. 지열에너지는 오래 전부터 온천의 형태로 이용되어 왔다. 난방이나 급탕용으로 본격적으로 이용된 것은 20세기에 들어와서이고, 전기 생산용으로는 주로 20세기 후반기부터 이용되었다.



          a. 내용


             지각에는 고온의 마그마가 존재한다. 이것이 지각을 뚫고 대기로 분출되면 화산이 된다. 그러므로 화산 지역의 지층은 온도가 높고 이로 인해 가열된 지하수와 지표수가 자연스럽게 온천수로 이용될 수 있다. 대표적인 지역은 화산지대에 위치한 아일랜드, 일본, 필리핀이다. 이들 지역에서는 온천이 발달되어 있을 뿐만 아니라, 고온의 물을 이용해서 난방과 전기생산을 하고 있다.


          필리핀에서는 지열발전으로 전체 전기의 20% 이상을 생산한다. 지열발전은 땅속의 뜨거운 기운으로 물을 끓이거나 다른 액체를 끓여서 그 증기로 발전터빈을 회전시켜 전기를 얻는 방식이다. 화산지대가 아닌 곳에서는 지하 1000미터 이하에 존재하는 뜨거운 암반층의 에너지를 끌어올려서 전기생산과 난방용으로 이용한다. 이미 프랑스에는 이러한 암반층의 에너지를 수천가구의 주택에 난방용으로 공급하는 지역난방 시설이 있고, 독일에서는 최근에 암반층 에너지를 이용한 지열발전소가 건설되었다.


           지열 이용의 또 한가지 형태는 열펌프를 땅속에 묻어서 땅속 에너지를 끌어올리는 것이다. 이때는 땅속에 관을 묻고 관 속에 액체를 통과시켜서 에너지를 흡수하거나 방출하게 만든다. 겨울에는 액체가 땅속 에너지를 흡수해서 열펌프에 전달해주면 여기서 에너지가 모여져 난방용으로 이용된다. 여름에는 건물안의 뜨거운 열기를 열펌프의 액체가 흡수해서 땅 속으로 전해준다. 이렇게 해서 차가와진 액체는 다시 열펌프로 가서 열기를 흡수하여 건물을 식혀주는 일을 한다.


           b. 의의와 평가


                   지열의 잠재량은 매우 큰 것으로 추정된다. 독일의 경우 2050년까지 독일 전체의 열에너지 중에서 25% 가량을 지열로 공급할 수 있는 것으로 조사되었다. 아일랜드의 경우는 거의 모든 에너지를 지열로부터 얻는 것이 가능하다. 아일랜드에서는 지열로 수소를 생산해서 자동차 연료로 이용하려는 준비를 하고 있다. 한국도 지열 자원은 적지 않다. 수십년의 계획을 세워서 지하수층을 파괴하지 않는 지열 기술을 개발하고 보급하면, 값이 오르기만 하는 석유나 가스로부터 벗어나는 시기를 앞당길 수 있을 것이다



<<제 14 강 연구 문제 >>


1. 세계 에너지 사용 현황을 보면서 우리가 앞으로 개발하고 발전시켜야 할 잠재력을 갖고 있는 에너지는 무엇이라고 생각하는가?

2. Geothermal 에너지란 무엇인지 설명하라

3. 풍력 에너지의 단점을 설명하라

4. 오일 에너지의 장점이 무엇인가?

5. 미국의 기름값이 합리적인가?

6. 원자력 에너지의 미래는 어떤가?

7. 에너지 사용을 줄이려는 노력은 정당한가?

8. 에너지에 대한 공부를 통해서 얻어지는 결론이 무엇인가?




P.S. 이 책은  Wayne Grudem의 "Voting as a Christian"의 제 5 장 "The Environment: Energy, Global Warming, and Public Policy"를 번역한 것입니다


P.S; ** 지열 에너지에 대한 내용은 웨인 그루뎀의 책에서 내용을 설명하고 있지 않고, 단어와 전체 사용량만 소개하고 있습니다. 위에 언급된 내용은  "[네이버 지식백과] 지열에너지 [地熱에너지] (한국민족문화대백과, 한국학중앙연구원)"에서 발췌한 것입니다.




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