[MonthlyNow] ‘원자력의 날’을 맞아 생각해 보는 에너지 이야기
[MonthlyNow] ‘원자력의 날’을 맞아 생각해 보는 에너지 이야기
  • 김예진 기자
  • 승인 2020.11.17 09:01
  • 댓글 0
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생명체가 스스로의 신체를 유지하고 활동을 해나가는 데 필요한 힘이 에너지다. 에너지가 없으면 인간은 움직일 수 없으며 생활을 영위할 수 없다. 인간뿐 아니라 움직일 수 있는 모든 것은 동력(動力)인 에너지가 필요하다.

질량을 가진 모든 구체적 물체들은 에너지를 가진다. 동력을 확보하고 동력을 이용한 효과를 얻어야 할 때에도 에너지는 그 핵심을 담당한다. 우리의 일상에서 에너지는 도처에 존재한다. 주방에서 물을 끓일 때, 난방을 위해 가스보일러를 작동할 때, 전열 기구 사용 시, 한 여름 에어컨을 켤 때, 자동차를 운행하기 위해 기름을 주입할 때 등 원활한 생활을 위한 모든 측면에 에너지원이 필요하다.

에너지원은 에너지로 사용 가능한 자원을 지칭한다. 에너지원은 열에너지, 빛에너지, 운동에너지를 얻을 수 있는 화석연료와 핵분열 및 대체에너지로서 수력발전, 태양에너지, 풍력에너지, 조력에너지, 지열에너지 등을 포괄한다.

에너지를 선택할 때 비용과 편리성 등 각자 고려하는 바가 다를 수 있다. 국가가 시행하는 에너지 정책은 거시적 차원에서 환경 문제와 안전성, 지속 가능성을 고려한다. 국가 산업 경쟁력 측면에서도 안정적 에너지 공급은 매우 중요한 사안이다.

일본 정부가 최근 후쿠시마 원전 오염수 해양 방출 강행의 뜻을 밝힌 가운데, 환경 위협에 대한 우려와 함께 원자력 안전에 대한 관심이 고조되고 있다.

 

에너지원의 변천과 문명의 진보

인간은 문명 발달을 통해 다양한 에너지원을 개발해 왔다. 초기의 인류는 불을 발견하여 음식을 조리했고 숯을 구워 사용하였으며 철을 녹여 에너지를 얻었다. 사냥과 유목을 하던 인류가 정착하여 농경생활을 하게 되었고 시간이 흐름에 따라 석탄, 석유 등 화석연료를 발견, 사용하게 된다.

1776년 영국의 기술자, 제임스 와트(James Watt : 1736~1819)가 증기 기관을 발명하였다. 이는 최초로 인간의 물리적 힘의 한계를 극복하게 된 사건이다. 제임스 와트가 개발한 증기 엔진은 회전력을 내는 것으로 산업 생산에 직접 활용할 수 있었다. 증기 기관 발명 이전에는 동물의 힘과 수력, 풍력 등 자연의 힘을 활용해 왔는데 증기 기관 발명 이후 면직물 생산 같은 공산품 산업에 비약적인 발전이 이루어졌다.

공장 대량 생산이 증가하자 공장 엔진 제조를 위해 철 생산량도 늘어났다. 공장을 짓기 위해 건설도 활발해졌고 시멘트 생산도 급증하였다. 기계의 사용으로 생산성이 증가하며 많은 인구가 도시로 유입되었다. 증기 엔진은 기차, 선박 등 운송수단을 발전시켜 사람과 물자의 이동이 원활해졌다. 전 세계의 물리적 거리가 좁혀졌고 빠른 속도로 도시화가 이루어졌다. 산업 측면에서는 농 · 어업 등 1차 생산에 종사하던 인구들이 2차 산업에도 종사하게 되었다. 아울러 생활수준의 향상과 함께 3차 산업 종사자 수도 증가했다. 1차 산업 혁명은 인류의 과학 기술 발전과 문화 · 문명의 진보를 가져왔다.

증기 엔진의 발전에 이어 1800년대 중반, 전기가 발명되었다. 회전 운동을 기반으로 전기를 생산, 공급하는 기술이 토머스 에디슨( Thomas Alva Edison : 1847~1931)과 니콜라 테슬라 (Nikola Tesla : 1856~1943)에 의해 1870년대에 개발되고 실용화되었다.

기존의 증기 엔진에서는 연소할 때 가스가 배출되지만 전기 에너지를 사용하는 전기 엔진은 깨끗한 동력원이었다. 전기 에너지의 활용으로 인류는 제2차 산업 혁명의 전성기를 맞았다. 라디오, TV, 냉장고, 컴퓨터 등 전기 에너지원을 활용하는 다양한 전기 제품의 발명은 인류의 삶을 한층 더 편리하고 풍요롭게 해주었다.

 

에너지 사용량 증가와 생활의 발전

우리는 매일 에너지원을 사용하는 생활을 영위한다. 아침에 하루를 시작해서 잠자리에 들기까지 일상의 반복된 루틴에서 에너지원을 이용하는 제품을 사용한다. 출근 준비를 위한 헤어드라이어의 사용, 현대인의 필수품인 휴대폰, 이동 수단인 대중교통, 업무를 위한 컴퓨터 활용에 이르기까지 인간의 삶 매 순간마다 에너지의 사용은 밀접한 관계를 형성한다. 산업발전과 더불어 인류가 사용하는 에너지의 양은 지속적으로 증가되어 왔다. 에너지 사용량은 경제생활의 풍요를 판단하는 지표로도 사용된다.

e-나라지표 (e-나라지표: 국가정책 수립, 점검 및 성과측정 등을 목적으로 중앙행정기관이 선정하고 관리하는 주요 지표인 나라지표를 제공하는 웹 기반의 통계정보시스템)를 참조하여 에너지 수급 현황을 살펴보기로 한다. 에너지경제연구원 에너지 통계연보를 인용한 2018년도 우리나라 에너지 수급 현황에 따르면 1차 에너지 (1차 에너지: 천연상태의 가공되지 않은 상태에서 공급되는 에너지로 석탄, 석유, 천연가스, 수력, 원자력, 태양열, 지열 등을 말함.) 는 전년대비 1.8% 증가한 307.5백만 toe를 기록했다. (에너지 수급 현황 표의 수치는 열량(, TOE)으로 환산한 것을 사용.)

석유소비는 국제 유가의 상승, 석유화학 원료용 소비 감소로 2014년 이후 4년 만에 0.7% 감소 전환되었다. 석탄 소비는 발전용과 제철용 소비 감소로 증가세가 둔화하며 전년 대비0.9% 증가하였다. 또한 천연가스 (LNG) 소비는 원자력 발전량 감소분 대체 효과, 난방용 수요 증가 등으로 전년 대비 16.2% 증가함을 알 수 있다.

최종 에너지 (Final Energy) 란 유효에너지로 변환되기 위해 소비자에게 제공되는 에너지인데, (1차 에너지 중 직접 에너지로 사용되는 것은 그 자체, 일정한 전환 과정을 거쳐서 다른 형태의 에너지로 전환되는 것은 그 산출물로서, 일명 2차 에너지라고 부름) 최종 에너지 소비는 전년대비 1.2% 증가한 232.7백만 toe를 기록했다.

20171차 에너지 공급 국제비교표를 보면 우리나라 에너지 소비 규모는 세계 9위 수준이다.

 

기후 변화 시대, 유용한 에너지 원자력

1970년대 80년대, 우리나라는 석탄을 직접 생산했으나 지금은 화석연료 대부분을 수입에 의존한다. 따라서 화석 에너지의 자급률은 낮으며 원자력 발전소에서 생산하는 전력으로 자체 생산 에너지를 수급하고 있다. 현재 원자력 발전은 연료비가 낮기 때문에 발전 비용이 저렴하고 탄소 유해물 배출이 없기에 생태계를 위협하지 않아 환경 보존에 유익하다.

물질의 가장 작은 단위인 원자는 그 내부에 엄청난 에너지를 보유한다. 원자력 발전에는 원소 우라늄이 사용된다. 우라늄의 원자핵은 다른 원소의 원자보다 불안정하므로 핵분열을 일으키기 쉽다. 우라늄과 같은 핵연료 물질의 원자가 더 작은 원자로 쪼개지며 에너지를 발생시키는 핵반응을 핵분열이라 한다. 핵분열 시 생성되는 핵분열 생성물들의 질량의 합이 우라늄보다 작아지는데 이때 일부의 질량이 에너지로 변한다. 이 에너지는 물을 수증기로 만들고 이 수증기는 터빈을 회전시켜 전기를 생산한다. 이렇게 핵분열 에너지를 이용해 전기를 생산하는 것이 원자력 발전이다. (에너지 상식사전이찬복 지음, MID , 2019, P178)

우라늄 1kg의 핵분열에 의해 생성되는 원자력 에너지는 가솔린 1kg이 연소하여 생성되는 화학에너지의 170만 배이다. 원자력 생성 에너지의 양이 훨씬 크기 때문에 필요한 에너지를 장기간에 걸쳐 안정적으로 공급할 수 있다.

 

우리나라 현행 원자력 안전 정책

우리나라는 2017년 기준, 24기의 원자력 발전소를 운영하고 있고 연간 약 1,411kWh 전기를 생산한다. 2017년 통계 기준 국내 전체 전력의 27%를 공급하고 있다.

원자력 발전은 우라늄 핵분열로 인해 많은 방사성 물질이 생성되므로 철저하고 안전한 관리가 요구된다. 방사능은 냄새도 없고 색도 띠지 않으므로 감지할 수 없기에 더욱 큰 주의가 필요하다.

과거 1986년 구소련의 체르노빌 원자력 발전소의 사고와 2011년 발생한 후쿠시마 원전 사고가 아직도 우리에게 큰 경종을 울리는 사건으로 남아있다. 세계 최악으로 기록된 체르노빌 원전 사고는 외부 유출을 봉쇄하는 격납 용기가 없던 탓으로 많은 양의 방사능이 유출된 바 있다. 일본 후쿠시마 원전 사태는 지진과 대형 쓰나미에 기인한 사고였다.

원자력 발전의 안전 문제가 매우 주요한 현안이기에 정부는 원자력안전위원회를 두어 원전의 가동과 건설, 안전성 관리에 주력한다. ‘원자력안전위원회2019안전’, ‘소통’, ‘현장’ 3가지 키워드를 핵심 가치로 삼아 원자력 안전 규제를 통해 국민을 안심시키려는 데에 노력을 기울인다. 가동 원전의 점검은 물론 원자력과 방사선 안전 관리뿐 아니라 현행 규제시스템의 합리적 개선과 안전 수준 향상을 그 목표로 한다. 아울러 생활에서 사용되는 가공제품의 안전까지도 관리하는 현장 중심의 정책을 추진하고 있다.

1114일과 15일 이틀간, 자력안전위원회 (위원장 엄재식) 한국 원자력 안전재단 (이사장 김혜정) 3차 원자력 안전 종합계획 (‘22~’26)수립을 위한 국민 참여단 워크숍을 개최하였다. 이날 워크숍에서 120명의 국민 참여단이 원자력 안전의 미래와 향후 정책방향에 대한 분임별 논의를 거쳐 의견을 모았다. 국민 참여단이 제안한 비전과 정책방향을 바탕으로 내년 상반기까지 각계 전문가와 지역주민 · 관련 단체 등의 관계자가 분과별 논의를 통해 주요 전략 과제를 만들어 나갈 계획이다.

에너지 경제연구원의 202011월 발간 <에너지 통계 월보>에 따르면 2020년 올해 상반기(1월에서 8) 우리나라 에너지 수입 의존도는 92.7%이며 최근 3개년 간 수입 의존도는 평균 93% 정도로 높은 비중을 차지하고 있다. 에너지 수급 문제는 국제 정치, 경제, 안보와도 밀접한 관련을 가진다. 에너지원의 공급과 관련된 분쟁과 담합은 국가 경제에 커다란 영향을 끼치고 있다. 국가 산업의 경쟁력 측면에서도 적절한 비용의 에너지 공급은 매우 중요한 과제이다.

앞으로 전개될 제4차 산업혁명 시대에는 에너지 수요가 더욱 증가할 전망이다. 지구 안전을 위한 친환경 에너지원의 개발과 에너지 효율성을 높이기 위한 노력이 요구된다. 국가가 펼쳐 나가는 정책적 노력과 함께 국민 개개인도 에너지 절제를 위한 개인적 차원의 호응이 더욱 절실히 필요한 시점이다. 지구의 미래, 국가의 미래, 국민들의 행복하고 안전한 미래를 위하여.

 


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