[과학칼럼] 에너지 문제를 푸는 방법

입력: 2006년 08월 17일 17:58:54

〈전승준/ 고려대 교수·화학과〉

에너지 확보는 최근 전 세계적으로 국가의 가장 주요한 문제 중 하나이다. 특히 현재까지 이용되는 에너지 중 가장 얻기 쉽고 사용하기 쉬운 석유의 최근 가격이 급속히 상승하고 있다.

때문에 높은 석유가격은 우리나라와 같이 전적으로 수입에 의존하는 경우 국가 경제에 큰 타격을 줄 수 있다. 세계 경제 팽창에 의한 에너지 수요의 증가는 에너지 부족 문제를 더욱 심화시킬 수 있다.

그러면 이러한 에너지 문제를 어떻게 해결할 수 있을까에 대하여 가능한 방법을 짚어보기로 하자. 크게 두 가지로 나누어 생각할 수 있다.

하나는 기존에 이용하는 에너지 형태를 안정적으로 확보하는 방안이고, 다른 하나는 과학과 기술적 능력을 동원하여 새로운 에너지 확보 기술을 개발하여 실용화하는 방안이다.

첫 번째 방안은 국가적 에너지 산업정책과 관련이 있고 우리나라는 에너지의 해외 의존도가 97%에 이르기에 외교적 능력도 중요하다. 현재 사용되는 주요 에너지원은 석유, 천연가스 같은 천연화석 연료와 원자력 에너지다.

원유와 천연가스, 원자력 원료는 에너지의 안정적 확보, 환경친화적 사용, 사용의 효율화 등 정책적 이슈를 고려해야 할 것이다. 특히 장기적으로 안정적 에너지 확보를 위하여 제2의 중동이라는 카스피해 주변국과 시베리아의 개발 참여는 매우 중요한 외교적 이슈가 될 것이다.

－장기적 관점서 대체재 연구－

두 번째의 에너지 확보 기술 개발은 중·장기적 관점 방안이라 할 수 있다. 이것은 첫 번째의 단·중기적 관점 방안과 비교된다. 최근 원유 값의 급등으로 전 세계는 석유를 대체할 수 있는 에너지원을 찾는 연구에 더욱 박차를 가하고 있고, 미국에서도 에너지 문제를 더욱 중요한 이슈로 부각시키고 있다.

올해 부시 대통령은 연두교서에서 바이오 연료 생산을 위한 연구 개발에 지원하겠다고 언급하였다. 과학적인 관점에서 에너지는 2개의 예외 없는 법칙에 의하여 기술된다. 하나는 우주의 에너지는 일정하게 보존된다는 것이고, 또다른 하나는 우주의 엔트로피는 항상 증가한다는 것이다.

에너지 보존의 법칙을 잘못 이해하면 에너지의 양이 일정하게 유지되기에 에너지 부족 문제는 생기지 않을 것이라고 생각할 수 있다. 하지만, 엔트로피의 증가 법칙에 의하여 인간의 모든 활동에 의하여 유용한 에너지 원은 지속적으로 감소하고 있고 이러한 에너지원을 생산하려면 축적되는 에너지 이상의 에너지가 소모되어야 한다.

20세기 초중반 핵 에너지의 존재와 사용방법을 알기 이전에는 지구 상의 모든 에너지원은 태양 에너지를 사용하여 축적되었고 현재도 태양 에너지를 어떻게 하면 효율적으로 축적할 수 있을까 연구하고 있다.

예를 들어 석유는 수억년 전 해양생물로부터 만들어진 것으로 추측되고 있는데 태양으로부터의 에너지를 광합성에 의하여 축적한 해양생물이 오랜 시간 지하에서 화학적으로 분해된 결과이다.

최근 이용하는 풍력발전도 태양 에너지가 지구의 대기를 일부 데우면 부분적으로 대기압의 차이에 의하여 대기 이동인 바람이 불게 되어 큰 바람개비를 돌려 전기를 얻는다.

－자급률 제고 집중적 투자 필요－

핵 에너지의 발견은 20세기의 재앙과 축복을 동시에 갖다 주었다. 원자폭탄은 수많은 인명을 빼앗기도 하였지만 원자력 발전을 통하여 우리나라의 경우에도 발전용 에너지의 거의 절반을 생산하고 있다.

에너지 문제 해결에 과학적 연구는 매우 중요하기에 전 세계적으로 각 국가가 주도하여 예산을 투입하고 있다. 우리나라도 예산을 투입하고 있는데 정부와 과학자가 필히 염두에 두어야 할 것이 있다.

우리나라의 한정된 예산 및 연구인력으로 선진국에서와 같이 가능성을 타진하는 모든 연구를 할 수는 없다. 따라서 기본적인 원칙에 의하여 집중적인 투입이 필요할 것 같다. 그 원칙은 현재 우리나라의 에너지 자급률이 3%인 것을 획기적으로 끌어올릴 수 있는 방안이어야 한다고 생각한다.