에너지 동향과 신재생에너지 발전 방향 <1>
에너지 동향과 신재생에너지 발전 방향 <1>
  • 박창형 한국신재생에너지협회 부회장
  • 승인 2015.10.12 02:40
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박창형 한국신재생에너지협회 부회장

[한국에너지]

에너지의 역사


에너지는 인류 문명의 발전에 가장 커다란 기여를 했다고 해도 과언이 아니다. 식생활을 바꾸고 따뜻한 환경을 만들어 내는 등 인류의 일상생활에 편익을 주면서 사회, 경제, 문화 등 모든 분야에 걸쳐 중요한 역할을 했다. 에너지를 빼놓고 인류 문명의 발전을 감히 논한다는 것 자체가 무리다.


그러면 과연 에너지는 인류가 언제부터 이용하기 시작했을까? 에너지원별로 그 발전 과정을 살펴보고자 한다.



우선, 인류가 에너지를 처음 사용한 것은 불의 형태다. 인류의 역사를 거슬러 올라가 현생 인류의 기원을 약 20만년 전으로 볼 수 있는데, 부싯돌 등 도구를 이용하여 불을 만들어 낸 것은 약 1만 5천년 전으로 볼 수 있다. 이전까지는 자연 현상에서 발화되는 불을 이용했다가 비로소 신석기 시대에 들어서면서 지구상 동물 가운데 유일하게 인간만이 다른 수단을 가지고 불을 만들어 낸 것이다. 이 불을 이용하여 음식을 만들고, 도기를 굽고, 연장을 만들면서 본격적인 문명의 진화를 이루어 왔다.


그 다음 등장하게 된 에너지원은 석탄이다. 석탄은 1800년대 인류 문명 발전의 돌파구가 된 산업혁명에 동력으로 사용되면서 산업이 비약적으로 발전되는 전기를 마련하였다. 기차, 배 등 증기기관, 방적기 등 기계류를 작동시키며 이전까지 생각지도 못했던 분야에 에너지가 이용되면서 산업의 패러다임을 바꾸어 나갔다. 그리스 시대에도 대장간 원료로 석탄을 이용한 기록이 있기는 하지만 본격적으로 대량의 석탄을 상업적으로 활용한 것은 산업혁명이라고 볼 수 있다.


그 다음 들 수 있는 것이 전기이다. 전기는 18세기부터 이론적 연구와 실험실적 장치로 전기를 발생시키는 과정을 거쳤지만, 본격적으로 사용한 것은 미국 발명가 에디슨이 1879년 필라멘트 전구를 발명하면서 밤에는 물론 낮에도 햇빛이 들지 않는 곳에 어둠을 밝힌 데에서 부터다. 이어 절삭기, 터빈 등 산업용 기계나 TV, 냉장고, 에어컨, 컴퓨터 등 생활기기로 이어지면서 인류 문명을 획기적으로 도약시키는데 기여하게 된다.


우리나라는 전구를 발명한 8년 뒤인 1887년에 경복궁에 석탄을 에너지원으로 하여 전구가 설치된 것이 최초이다. 혹자는 불과 전기의 발견이 인류 최
대의 발견이라고 평가하기도 한다. 그 다음으로는 석유의 등장이다. 석유도 석탄과 마찬가지로 오래 전부터 등화용으로 사용되었지만, 석유가 에너지로 대량 사용하게 된 것은 1901년 미국 텍사스 주에서 유전이 개발되고서부터다.

처음에는 등화용이었지만 1883년 벤츠가 가솔린 자동차를 최초로 발명하면서 그 연료를 공급하기 위해 정유공장이 들어서게 된다. 1900년대 중반부터는 석유로부터 정제된 납사(휘발유 성분과 비슷)로부터 각종 플라스틱, 비닐류, 페인트, 섬유, 다양한 화학물질 등의 생산으로 그간 인류가 사용하지 못했던 소재나 원료가 탄생되면서 이제는 세계에서 물량면에서 금속이나 목재보다도 더 사용하게 되었지만 다량의 쓰레기와 유해물질 배출로 인해 환경 오염 등의 부작용도 발생했다.


그럼에도 불구하고 이러한 석유는 그간 주 에너지 원이었던 석탄보다 편리하고 상대적으로 오염물질 배출도 적으며, 에너지 효율도 높다는 등 장점이 많아 석탄의 자리를 빠르게 메꾸게 되었다. 중동 유전이 본격적으로 개발된 시기가 1920년대로 불과 1세기도 안되지만 금세기 내에는 석유가 고갈될 것이라는 전망이 나오고 있으니 석유가 없는 세상을 맞이할 준비를 해야 할 정도로 인류는 화석에너지를 소비하고 있다.

이어 출현한 것이 새로운 형태의 에너지인 원자력이다. 그간의 에너지 형태는 자연에 존재하는 대량의 자원을 이용하였지만, 그리 흔치 않은 우라늄 등 방사능 물질을 이용하는 고도의 기술이 수반되는 원자력 이용 에너지가 탄생하게 된다. 인류 최고의 천재 과학자인 유태계 아인슈타인 박사의 이론적 배경을 바탕으로 1942년 이태리 물리학자 페르미가 미국 시카고 대학에 플루토늄 원자로를 최초로 개발하였고, 이어 1945년 일본 나가사끼와 히로시마에 그전에 없던 가공할 만한 대량 살상용 무기인 원폭을 투하하여 일본의 항복을 받아내며 세계 2차대전을 손쉽게(?) 종식시키는 위력을 발휘했다. 미국이 1954년에 원자력 잠수함 노틸러스호에 이어 영국이 1956년에 최초로 상업용 전력 생산용으로 ‘콜더홀 1호기’ 를 세웠으며, 우리나라는 1970년 경남 양산에 고리 원전이 들어선 것이 최초이다. 이와 같이 원전의 역사는 불과 60년이 채 안되는 셈이다.


또 하나의 에너지원으로 신재생에너지를 들 수 있다. 재생에너지란 햇빛,물, 바람,지열, 생물유기체 등으로부터 재생가능한 에너지를 얻는 것인데, 그 종류는 태양광, 풍력, 태양열, 지열, 수력, 바이오, 해양 에너지 등 8종이다(우리나라는 이에 더해 연료전지, 수소에너지, IGCC를 추가하여 신재생에너지라고 한다). 재생에너지는 자연에 무한히 존재하는 자원을 이용하기 때문에 한정된 석탄, 석유, 우라늄과 같은 원료를 이용하는 에너지와는 그 개념이 다르며 화석연료로부터 발생되는 온실가스가 거의 없는 친환경 청정에너지이고 화석연료처럼 고갈될 우려가 없는무한정의
지속가능한(sustainable) 에너지일 뿐아니라 에너지의 자립도를 높일 수 있는 고마운 에너지이지만 아직까지는 타 에너지에 비해 비싼 것이 흠이다.

재생에너지의 역사는 나무 장작 등이 바이오 에너지의 일종이므로 가장 오래된 역사를 지녔다고 볼 수 있고 풍력발전기의 전신인 풍차는 발전용은 아니지만 9세기경부터 곡식을 빻거나 물을 퍼내는데 이용되었기 때문에 오래된 에너지라고도 볼 수 있다.


또 세계 최초의 발전소는 1868년 영국에서 댐을 막아 물의 낙차를 이용한 수력발전소이므로 수력의 경우에도 역사가 깊다고 할 수 있다. 하지만 세계적으로 재생에너지 산업에 대한 투자의 90% 이상이 태양광 발전과 풍력 발전에 집중되어 있는 까닭에 재생에너지 분야를 논할 때 이 두 분야를 위주로 거론하는 것이 일반적이다.

태양광 발전은 빛을 전기에너지로 전환시키는 셀이 주요 부품으로 그 제조과정이 반도체 공정과 유사한데, 1954년 실리콘 태양전지가 최초로 개발되면서 우주선에 장착된 이래 1980년대 중반부터 유럽에서 상업 발전용으로 실용화되기 시작하였고, 풍력발전은 1920년경 미국에서 바람개비(blade)를 이용한 풍력발전기가 상용화되면서 보급되기 시작하였다.


따라서 태양광 발전의 역사는 30년, 풍력 발전의 역사는 50년으로 원자력 에너지 역사보다도 짧다고 할 수 있으므로 실질적으로 재생에너지는 가장 젊은 에너지로 볼 수 있다.


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