“풍력·태양광으로 RE100 실현? 환경적으로 불가능” 연구

한동훈
2022년 06월 21일 오전 10:11 업데이트: 2022년 06월 21일 오전 10:11

에너지 전문가들 재생에너지 투자수익률 연구
풍력·태양광, 연료 안들지만 원자재 많이 들어
재생에너지, 전반적으로 따지면 탄소 다량 배출

세계 주요국이 기후변화 대응을 위해 풍력, 태양광 등 친환경 재생가능 에너지로의 전환을 추진하고 있지만, 이렇게 전환하는 데는 비용이 많이 들고 친환경적이지만은 않다는 연구 결과가 나왔다.

캐나다의 민간 비영리재단 ‘캐나다 과학·교육센터”에서 발행하는 ‘경영과 지속가능성 저널’ 6월호에 실린 연구에서는 친환경 재생가능 에너지를 통한 전기 생산에 드는 총비용(FCOE)과 그에 따른 투자에너지수익률(eROI)에 대해 분석했다(연구 링크).

이에 따르면, 풍력이나 태양광은 기존 화석연료에 비해 저비용이 아니며 보급률이 오를수록 오히려 비용이 상승하는 것으로 나타났다.

이 연구는 비용 요인을 연료·운전·수송·저장·백업·배출·재활용 등 10가지로 선정해, 단위 서비스당 재료 투입량, 설비 수명, 에너지 투자 수익률 등 3가지 지표로 평가했다.

연구 주요 저자이자 에너지 경제학자인 라스 쉐르니카우(Lars Schernikau) 박사는 5월 한 유튜브 강연에서 “에너지 시스템이 환경에 끼치는 영향은 ‘가치 사슬(value chain)’ 전체를 봐야 한다”고 말했다.

세계 석탄 무역 분야 전문가인 쉐르니카우 박사는 에너지 분야의 ‘가치 사슬’은 “원자재 생산에서부터 가공, 수송, 이용, 재활용까지이며, 각 단계에서 환경에 미치는 영향을 고려해야 한다”고 말했다.

그는 또 “에너지 효율, 재료 효율, 공간 요건, 폐기물 요건, 동식물 영향, 건강·안전 영향 등 비(非)배출 문제도 고려해야 한다”고 덧붙였다.

대기오염 물질은 연료 사용으로 발생하는 ‘배출물질’과 장비의 마찰, 마모 등으로 발생하는 ‘비배출물질’도 존재한다. 비배출물질로 인한 오염도 가볍지 않다. 자동차의 경우 타이어나 브레이크의 마모로 인한 미세먼지가 배기가스보다 심각하다는 연구도 있다.

쉐르니카우 박사는 “흔히 풍력이나 태양광을 ‘탄소(CO2)제로’라고 하지만, 전체 가치 사슬을 따져보면 많은 양의 CO2를 발생시키고 있다”고 말했다.

풍력이나 태양광은 1테라와트(TW=1000기가와트)의 전력을 생산하는 데 필요한 물질도 기존 에너지보다 월등히 많이 소요된다.

연구에 따르면, 석탄·천연가스·우라늄 발전에는 연료 외에 약간의 시멘트와 철강이 필요하다.

하지만, 풍력·태양력 발전은 최소 7~8배, 최대 수십 배의 시멘트·철강·유리가 필요하며 납과 플라스틱, 실리콘 등의 물질도 사용된다.

에너지별 1테라와트당 소요되는 물질량(단위 톤). | ‘Full Cost of Electricity “FCOE” and Energy Returns “eROI”’

위 그래프에서 우측 3개는 태양광·풍력·지열 발전에 필요한 물질량을, 왼쪽 3개는 석탄·천연가스·원자력 발전에 필요한 물질량을 나타낸 막대그래프다. 가운데는 수력발전인데, 댐 건설 등으로 인해 시멘트 소요량이 매우 많음을 나타내고 있다.

재생에너지, 사회 전체 지탱하기엔 효율 낮아

연구에서는 또 다른 중요한 개념인 ‘투자에너지수익률(eROI)’에 대해서도 언급했다. 이는 에너지 수집 시스템의 에너지 효율을 본질적으로 측정하는 것이다.

스위스의 취리히 연방공대 연구원 유언 먼즈(Euan Mearns) 박사의 연구에 따르면, 현대적 생활에는 최소 5~7 eROI가 필요하지만 태양광 발전이나 풍력 발전의 대부분은 eROI가 3정도로 낮아 사회 전체를 지탱하기에는 충분한 효율을 내지 못한다.

먼즈 박사는 풍력이나 태양광은 그 속성상 끊김없는 발전이 어렵기 때문에, 모든 태양광 패널이나 풍력발전기에는 백업이나 축전 시스템이 필요해 비용이 높아진다는 점도 지적했다.

쉐르니카우 박사는 “만약 세계가 100% 풍력, 태양광, 바이오매스로 움직이고 있다면, 우리는 지금 여기까지 오지도 못했을 것”이라며 “다들 에너지 부족에 허덕이게 될 것이다. 이것은 이미 시장에서 발생하고 있는 일”이라고 말했다.

그는 “풍력이나 태양광 발전은 에너지 효율이 가장 나쁘다. 투입되어야 하는 모든 재료, 필요한 조치를 생각할 때 100% 재생에너지 전환(RE100)이 환경적으로 실행 가능한 것인지 의문이다”라고 했다.

이어 세계적 전략컨설팅 회사인 보스턴 컨설팅 그룹의 예측을 소개하며 향후 8년간 발전량 8.7테라와트 규모의 풍력과 태양광 발전 시설이 건설될 것이라고 밝혔다.

이는 지난 2019년 풍력·태양광 설비 규모 1.5테라와트와 비교하면 2배 이상의 인프라 확충이 필요한 수준이다.

또한 그는 “2040년까지는 다시 2배로 늘려야 하고, 2050년까지 7, 8테라와트가 더 추가될 것으로 본다”며 그에 소요되는 막대한 에너지와 원자재, 자금을 생각할 때 “이것이 어떻게 친환경적일 수 있는지 묻지 않을 수 없다”고 했다.

그는 이 같은 설비 확대가 2050년까지 지속될 수 없으며, 그 전에 에너지와 원자재, 자금이 바닥나고 그에 따른 비참한 경제적, 환경적, 사회적 상황에 놓이게 될 것이라고 경고했다.

한편, 미국 조 바이든 대통령은 기후변화 대응을 최우선 과제의 하나로 삼고 있다. 그는 취임 전 2050년까지 100% 청정에너지로 전환하는 공약을 내걸었다. 작년 12월에는 2050년까지 연방정부의 탄소 배출량을 제로(0)로 만들라는 행정명령에 서명했다.

에포크타임스는 미국 에너지부에 논평을 요청했다. 쉐르니카우 박사 등 연구논문 저자들에게도 연락했으나 이들은 논평을 사양했다.

* 이 기사는 해리 리 기자가 기여했습니다.