2-1.  에너지 자원

 

에너지란 ‘변화를 일으키는 능력’으로서 모든 생물의 생명을 유지시켜 주는 원천인 동시에 인류문명의 원동력이다. 세상의 모든 일이 일어나는 데에는 반드시 에너지가 필요하다.  공을 던지는데도 무언가 힘이 작용해야 하는 건 물론이고 자동차, 기차, 비행기, 배등을 움직이는 힘이 곧 에너지이다.  인류는 불을 사용할 줄 알면서부터 에너지 혜택과 기술 문명의 찬란한 빛을 받게 되었으며 풍요로운 삶을 누리게 되었다.  에너지원의 변천은 그 시대의 인간생활과 경제, 사회발전에 커다란 영향을 주어 왔었다.  아주 오랜 옛날 우리 인간들은 가장 원시적이고 기본적인 동력인 인간의 손과 발을 이용하던 시대를 거쳐 소나 말 같은 동물의 힘을 이용하게 되었고 이어서 바람이나 물 같은 자연의 힘을 이용한 풍차나 물레방아가 이용되었다.  그러나 이러한 에너지는 인간이 필요할 때 언제나 마음대로 쓸 수 있는 것은 아니었다.  18세기 중엽 영국의 와트(Watt)가 증기기관을 발명하였으며, 그 후 많은 과학자들의 노력 덕분에 사람들은 쉽게 훨씬 많은 에너지를 얻을 수 있게 되었고 사람들의 생활을 크게 바꾸어 놓았다.  이 시기의 변화를 산업혁명이라고 하는데 이때에는 석탄이 가장 중요한 에너지원이 되었고 오늘날에는 원자력에너지, 태양 에너지 등을 이용하는 새로운 에너지 혁명이 일어나고 있는 단계에 와 있는 것이다.

 

에너지원에는 여러 가지가 있으며, 특징 또한 제각기 다르게 나타난다.  석유는 다른 에너지원에 비해 용도가 다양하고 취급이 용이하다는 등의 많은 장점을 지니고 있지만 전세계적으로 매장량이 한계를 보이고 있고, 지역적으로 편중되어 있다는 단점이 있다.  석탄은 비교적 매장량이 풍부하고 가격도 저렴하지만, 채탄 수송 등의 어려움과 환경오염원이라는 오명을 쓰고 있고, 천연가스는 석유와 비슷한 특징을 갖고 있지만 가격이 비싸고 지역적으로 편중된 유한한 자원이며, LNG 기지 건설 등에 따른 거액의 투자가 필요하다는 단점을 가지고 있다.  석유, 석탄 등 화석연료의 무분별한 사용으로 지구의 대기는 급속히 오염되고 있으며, 지구온난화, 산성비로 인한 산림의 황폐화, 생태계파괴 기상이변현상이 나타나고 있어 지구의 안전을 위협하고 있다.  태양력이나 풍력 같은 자연에너지원은 환경을 더럽히지 않는 깨끗한 에너지원이나 에너지 밀도가 낮아 아직까지 대용량 에너지원으로는 적합하지 않으며, 낙도와 같은 소규모 지역에서 간헐적으로 사용할 수밖에 없다는 약점을 갖고 있고 앞으로 해결해야 할 경제적, 기술적 과제가 많이 남아 있다.  원자력 에너지는 이산화탄소와 같은 환경오염물질의 배출이 없어 환경보전 차원에서 유리한 에너지이지만 방사성 물질을 다루기 때문에 안전성의 확보가 전제되어야 한다.  이 때문에 선진국 몇몇 나라에서는 새로운 대체 에너지원으로 핵융합에 시선을 돌리고 있다.  지구상 모든 생명체의 에너지 공급원인 태양은 핵융합반응에 의해 막대한 에너지를 끊임없이 방출하고 있다.  핵융합 에너지는 연료비 비율이 낮고 발전원가에 큰 영향을 받지 않아 가장 경제적인 에너지로 꼽히고 있으며 화석에너지의 고갈문제 해결과 폐기물 등 환경문제를 유발하지 않는 깨끗하고 또 대형 방사능 유출사고가 없는 안전하면서도, 다른 대체 에너지원과는 달리 고밀도·대용량의 무한한 에너지 개발 가능성을 가지고 있다.  다만 핵융합 에너지를 상용화하기 위해서는 해결해야 할 어려운 기술적 문제가 남아있다는 점이다.

 

 

 

 

표 2-1. 에너지 자원의 종류와 특징

 

 

 

 

 

 

2-2.  세계의 에너지 수요예측

 

인류역사가 시작된 이래 지금까지 소비한 에너지 양은 석유 5,600억 배럴 또는 천연가스 40조m³로 추산하고 있다.  이중 1850년부터 1950년까지 100년 동안에 지구촌이 소비한 에너지의 절반 가량을 소비하였으며, 그 후 100년간(1950년∼2050년)에는 이의 8배에서 10배에 달하는 에너지를 사용할 것으로 전망하고 있다.  이는 에너지 비의 기하급수적 증가를 의미하며, 이처럼 막대한 에너지소비량의 대부분을 석유, 석탄 등 화석연료에 의존하려고 하는 실정이다.  특히 석유는 공급원이 정치적으로 불안정한 중동지역에 집중적으로 매장되어 있어, 세계의 에너지수급 사정은 불안한 상황이다.  1970년대의 석유위기가 닥쳐와, 전세계적으로 경제가 일대 혼란을 겪었던 사실이 이를 말해주고 있다.  그러나 1990년 걸프사태 이후 세계 에너지자원의 전반적인 정세는 대체로 안정기조를 유지하는 가운데 에너지소비 역시 꾸준한 수준의 증가세를 유지하고 있다.  앞으로 에너지 소비량을 기준으로 할 때, 에너지 매장량은 앞으로 석유 45년분, 천연가스 62년분, 석탄 217년분의 사용량밖에 남지 않았다는 것이 전문가들의 계산이다.  이미 보존량의 한계가 드러나고 있는 것이다.  최근 개발도상국들의 적극적인 경제개발 추진, 특히 동남아시아를 비롯한 중국, 동구권 국가 등 공산권 국가들의 경제성장으로 세계의 에너지 수요는 앞으로도 계속 늘어나 2010년에는 1990년의 약 1.5배가 될 것으로 예상하고 있어 사용 가능 연수는 더욱 단축될 것으로 보인다.

 

그림 2-3. 현재 에너지별 사용 비율

 

 

그림 2-4. 세계 1차 에너지원별 소비 현황 (단위 : 백만TOE)

 

 

표 2-2 . 세계 1차 에너지 수요 전망 (단위 : 백만TOE)

 

 

 

 

 

 

2-3.  우리나라 에너지 현황

 

우리 나라는 에너지 부존자원이 부족하여 총 에너지의 90% 이상을 수입에 의존하고 있다.  국내 에너지 소비의 60%이상을 차지하는 석유는 전량 수입하고 있다.  에너지원별 수급에 있어서도 1960년대는 주로 무연탄이 주종을 이루었으나 근래에는 경제규모 확대와 산업구조의 고도화로 수입에너지인 석유, 유연탄, 천연가스, 원자력 위주로 수급체계가 바뀌고 있다.  따라서 에너지원의 수입의존도와 석유의존도는 더욱 심화되고 있으며, 이러한 추세는 앞으로도 계속될 전망이다.

 

 

그림 2-5. 각 나라별 에너지 수입 의존도

 

 

 

 

 

 

2-4.  늘어나는 전력수요

 

고도화된 산업사회와 21세기의 첨단 정보사회에서 많이 사용되는 전기는 경제활동을 뒷받침하는 동력원으로 우리 나라의 전력 소비 증가율은 최근 10년간 연평균 10% 이상씩 계속 증가해 왔으며, 앞으로도 제조업설비 투자 증가, 지하철 추가개통 및 철도의 전철화, 여름철 에어컨 사용 증가 등으로 매년 약 400∼500만 KW의 발전설비 증설이 필요한 것으로 전망되고 있다.  우리 나라는 1970년 이후 에너지 소비형 중화학공업 육성과 공급위주의 저에너지 가격 정책으로 매년 에너지소비량이 10% 가까이 증가해 왔다.  그 결과 석유 한 방울 나지 않는 나라에서 1997년에만 242억 달러 어치의 에너지를 수입하였으며, 석탄수입 세계 2위, 석유수입 세계 4위라는 자랑스럽지 못한 기록을 가지고 있다.  최근 IMF 구제금융으로 인한 산업체 부도, 경기침체 등이 계속되면서 에너지수요 성장이 둔화되고 있으나 경제회복과 함께 앞으로 성장세가 회복될 것으로 보인다.  이렇게 되면, 선진국대열에 들어서기 위해 경제와 산업전반이 활성화되면서 에너지 수요는 다시 늘어날 것으로 예상된다.

 

그림 2-6. 우리나라 연도별 에너지 총 소비량 (단위 : 1,000TOE)

 

 

 

 

 

 

2-5.  장기 전원 개발계획

 

   계속 늘어나는 전력수요에 맞추어 안정적으로 전력을 공급하는 일은 매우 중요하며 화력ㆍ수력ㆍ원자력 등 여러 가지 에너지원의 기술적ㆍ경제적 특성을 살린 최적 운용으로 안정적인 전력 공급력을 확보하는 것이 에너지 정책의 주요 과제가 되고 있다.  우리 나라 전원개발계획을 보면 1995년부터 2010년까지 유연탄 발전소 29기, 원자력발전소 19기를 비롯하여 천연가스, 석유발전소 등 총 122기 5700만 KW의 발전설비를 새로 건설하고 36기 650만 KW의 노후 발전소를 폐지, 2010년의 총 발전 설비는 7955만 KW로서 1995년 설비용량 3천 219만 KW의 2.5배가 되는 것으로 계획되었다.  우리나라는 에너지부존자원이 극히 미약한 반면, 산업화가 급속히 진전되면서, 막대한 에너지가 필요하게 되었습니다.  안정적인 에너지원 개발 없이는 우리나라의 경제발전은 불가능하다.

 

 

 

 

 

 

2-6.  핵융합에너지의 필요성

 

최근 환경문제가 전 세계적인 문제로 떠오르면서 태양력이나 풍력 같은 자연에너지 개발에 관심이 모아지고 있다.  지금까지 개발된 대체 에너지로는 태양광 발전, 석탄이용기술, 파력발전, 연료전지, 풍력 등이 있으나, 잠재적 활용 가능성은 크지만, 에너지 밀도가 낮고 간헐적으로 밖에 이용할 수 없는 등의 단점을 가지고 있어 실용화하는 데는 많은 어려움이 따른다.  태양열이나 풍력은 햇빛이 비치거나 바람이 부는 시간이 아니면 발전이 안되므로 반드시 보조설비를 갖추어야 하며 집열판이나 풍차를 설치하려면 넓은 공간이 필요한데, 국토가 좁고 산이 많은 우리 나라에서는 그만한 땅을 확보 하기가 쉽지 않다.  조수간만의 차를 이용하는 조력은 서해안에 일부 개발 가능한 지역이 있으나 현재로서는 경제성이 없는 것으로 나타났다.  이 때문에 몇몇 나라에서는 새로운 대체 에너지원으로 핵융합에 시선을 돌리고 있다.  지구상 모든 생명체의 에너지 공급원인 태양은 매초 4조Watt의 100조배(4×10²⁶)에 이르는 에너지를 핵융합 반응에 의해 방출하고 있다.  이 에너지량은 현재 지구상에서 생산되고 있는 총 전력량의 1조배 이상이나 되는 막대한 양의 에너지이다.  이와 같이 모든 에너지원인 항성들 내부에서 가벼운 원소들의 핵융합 반응에 의해 막대한 에너지가 발생되고 있다는 과학적 사실이 1930년대에 이르러 알려지기 시작하였다.  또한 핵융합 에너지는 화석연료의 유한성과 원자력이 갖는 환경오염의 문제를 극복할 수 있다는 점에서 미래의 에너지로 불리는 것이다.  특히 연료비 비율이 낮고 발전원가에 큰 영향을 받지 않아 가장 경제적인 에너지로 꼽히고 있다.  핵융합에너지는 화석에너지의 고갈문제 해결과 폐기물 등 환경문제를 유발치 않는 깨끗하고 또 대형 방사능 유출사고가 없는 안전하면서도, 다른 대체 에너지원과는 달리 고밀도ㆍ대용량의 무한한 에너지 개발가능성을 가지고 있다.  한 예로 연료 1g당 핵분열 반응으로는 석유 2ton(9drum)과 맞먹는 에너지를 발생시키고 핵융합 반응으로는 석유 8ton(50drum)이상을 가지는 에너지를 발생시킨다.  이렇게 되면 인류의 에너지에 대한 걱정은 완전히 사라지게 될 것이라 기대하고 있다.

 

 

그림 2-7. 1000MW 에너지에 해당되는 연료 사용량