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지구환경을 파괴시키지 않고 에너지를 지속적으로 공급할 수 있는 대체에너지로 풍력 조력 지열발전 등이 고려되고 있다.

에너지는 산업발전의 원동력임과 동시에 우리 생활수준을 향상시키는데 필수적인 요소다. 난방 취사는 물론 우리가 사용하는 모든 제품은 에너지가 없으면 움직일 수 없다. 때문에 에너지수요는 매년 증가하고 있으며(그림1), 특히 개발도상국의 소비량은 급격하게 늘어나고 있다.

우리나라의 경우도 전력수요 증가율이 GNP(국민총생산) 성장률을 웃돌고 있을뿐더라(표1), 국민 1인당 전력사용량도 매년 증가하고 있다(표2).
 

에너지소비의 증가는 환경파괴라는 이면적 현상을 일으킨다. 석유와 석탄의 연소는 산성비의 원인이 되고 원자력은 방사성 오염물질을 만들어낸다. 자동차 배기가스 또한 지나칠 수 없는 오염원이다.

에너지 소비로 야기되는 오염물질 생성의 주범은 탄소의 배출이다. 이 양은 연간 50억t 이상. 그 결과 대기중에 축적된 이산화탄소는 온실효과(greenhouse effect)를 일으켜, 21세기에 들어서면 지구 기온을 수도 이상 상승시킬 것으로 전문가들은 예상한다.

화석연료의 허와 실

석탄 석유 천연가스를 중심으로 한 화석연료가 에너지공급에서 차지하는 비중은 전세계적으로 80%를 넘고 있다.

이 중에서 석유의 비중은 대단히 높다. 지금까지 밝혀진 원유의 확인매장량 중 4분의 3은 석유수출국기구(OPEC)에 집중돼 있다. 이런 반면에 OPEC 이외 지역의 매장량은 매년 감소한다. 현재 국제 원유가가 안정돼 있어 큰 문제가 되고 있지 않지만, 이러한 석유자원의 지역적 편중 현상은, 앞으로 선진국이나 개발도상국 모두에게 경제적 부담을 지울 것임이 분명하다. 실례로 1987년에 미국은 4백억달러에 달하는 석유를 수입했는데, 이는 같은 해 무역적자액의 3분의 1 수준. 이러한 사정은 욱일승천의 기세로 경제성장을 이룩하고 있는 개발도상국들도 마찬가지다.

화석연료 가운데 가장 오염물질의 배출이 적고 이산화탄소 발생량이 절반 수준밖에 안되는 천연가스는, 최근 수송원료나 전력용으로 사용이 급격하게 늘어나면서 새로운 에너지원으로 각광을 받고 있다. 더욱이 천연가스 자원은 앞으로 40년 이상 사용가능할 만큼 양이 풍족한 것으로 평가돼, 단기적으로 석유를 대체할 수 있는 양질의 발전연료로 전문가들은 내다보고 있다.

그러나 천연가스도 매장량의 70% 가까이는 중동국가와 소련 지역의 지하에 묻혀 있어, 석유와 같이 국가간에 전략자원화 할 가능성이 높다.
세계의 석탄 매장량은 모두 약 9천5백억t. 이중 절반이 양질의 것으로 추정된다. 현재 수준대로 채굴된다 해도 2백50년 이상은 사용할 수 있는 양이다.

그러나 석탄은 연료로서 문제가 많다. 채굴을 위해서 지표를 파괴해야 하고 연소시에 이산화탄소를 비롯, 많은 오염물질을 배출하기 때문이다. 연소효율의 개선, 석탄의 가스화 등 기술적 측면에서 대책이 마련되지 않는 한, 석유소비를 어느 정도 제한하지 않으면 안된다. 최근 석탄복합발전과 같은 '클린코울(clean coal) 형태의 석탄이용 기술개발을 통해, 대부분의 오염물질 배출을 억제하고는 있지만 이산화탄소의 양은 감소시키지 못하고 있다.

가능성의 대체에너지들

일부 에너지 전문가들 사이에는 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원으로서, 현재 세계 전력량의 15% 이상을 차지하고 있는 원자력을 염두에 두고 있다. 원자력은 이산화탄소나 산성비의 원인이 되고 있는 오염물질을 배출하지 않는다. 그러나 드리마일섬 사건이나 체르노빌원전 사고 이후 원자력발전에 대한 신뢰는 흔들리고 있다. 더욱이 핵무기와 관련된 의구심이 원전 주변에 짙게 깔리면서 1978년 이후 미국은 한기의 원자로도 발주하지 않았다. 다중안전장치를 갖춘 원전건설비용의 증가도 원전을 달갑지 않게 여기는 이유중의 하나. 원자력을 사회적으로 무리없이 받아들이기 위해서 반드시 해결해야 할 문제중의 하나는 방사성폐기물의 처리다.

원자력발전이 핵분열을 이용한 것이라면 핵융합발전은 반대로 핵융합에서 오는 에너지를 활용한다. 핵융합 원료인 중(重)수소는 바다속에 무한정으로 존재할 뿐더러 방사성 오염물질도 전혀 발생치 않는다는 것이 특징. 그러나 핵융합이 가능하기 위해서는 초고온을 만들어줘야 하므로 아직 실용화단계는 아니다. 핵융합발전이 실용화되기 위해서는 50년 이상의 세월이 지나야 할 것으로 예상된다. 최근 전기화학적 방법으로 상온에서 핵융합이 일어났다는 보고가 일부에서 있었으나 아직까지 실험실 수준이며 이론적으로 검증되지 않은 상태다.

태양은 무공해 대체에너지로 부각되고 있는 무한정의 에너지원으로 건설 및 이용가격도 점차 싸지고 있는 유망주다. 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지는 이미 전자계산기 손목시계 인공위성의 전원으로서 이용되고 있다. 현재 발전가격은 1KWh를 생산하는 데 30센트까지 내려와 있다. 앞으로 마이크로일렉트로닉스 기술과 반도체 기술이 발전해 광전(光電)변환효율의 개선 등이 이루어진다면 경제성은 더욱 좋아질 것으로 전망된다. 태양열발전에 관한 내용은 '과학동아' 89년 9월호에 자세히 소개돼 있다.

태양열발전과 함께 4대 무공해 대체에너지 발전이 다음에 소개될 풍력 조력 지열발전이다. 이들은 아직 뚜렷한 발전형태로 자리잡고 있지는 않으나 지역에 따라서는 경제성 있는 대체에너지로 주목받고 있다. 태양열발전을 비롯한 이들 3가지 발전은 일단 개발이 되면 태양계가 존속하는 한 계속 이용할 수 있고 발전의 부산물로 어떠한 공해물질로 배출하지 않은다는 공통점이 있다.