- 수소경제의 숨겨진 진실
- 태양경제의 함의와 그리드패리티
- 튜브경제의 대강과 일자리창출
- 베세토튜브와 태양경제의 합목적성
- 수소경제의 숨겨진 진실
수소경제(hydrogen economy)란 용어가 대중들에게도 확산되기 시작한 것은 문명비평가이자 환경철학자로 잘 알려진 제레미 리프킨(Jeremy Rifkin)의 2002년 저서 <수소경제>를 통해서 이며 화석연료의 고갈에 따른 대체재로 수소를 지목하고, 이를 통해 수소 기반의 경제가 도래할 것이라고 주장했다.
수소를 미래에너지로 보는 이유는 우선 화석연료 중 가장 먼저 고갈될 것으로 전망되는 석유를 대체할 수 있고, 더 나아가서는 석유뿐만 아니라 다른 화석연료도 대체할 수 있다. 즉, 에너지 체계를 화석연료 중심에서 벗어날 수 있게 하는 대안으로 수소가 제격이라는 것이다.
그는 수소가 지구상에서 가장 풍부하게 얻을 수 있는 자원이고, 환경문제를 유발시키는 화석연료를 대체할 유일한 대안이라고 선언하며, 수소경제 실현을 위한 새로운 에너지공동체의 개념을 제시하였다.
기획재정부가 2018년 8월 13일 혁신성장의 로드맵 격인 ‘혁신성장 전략투자 방향’에서 3대 전략투자 분야로 ‘수소경제’를 언급하면서 수소경제에 대한 관심이 점차 높아지고 있다. 당장 국회에서는 수소를 법으로 규정하고 관리하기 위한 에너지기본법부터 개정해야 한다는 목소리가 높다.
국가 연구기관인 녹색기술센터가 정의한 수소경제란 수소를 에너지원으로 사용해 석탄, 가솔린, 가스 등의 화석연료를 대체하는 것을 의미한다. 화석연료의 환경오염문제, 자원고갈문제 등을 수소로 해결하자는 차원에서 2000년대 초 등장한 말이다.
기재부는 국내 수소차나 연료전지 등 수소경제 관련 상용기술이 세계적 수준이므로 정부가 이를 뒷받침할 인프라만 잘 조성하면 글로벌 수소경제를 선도할 수 있다는 장밋빛 전망을 제시했다.
하지만 수소경제에 대한 청사진만 있는 건 아니다. 환경단체들은 수소경제의 핵심인 ‘수소’가 화석연료나 원자력 등 다른 에너지를 통해 만들어내야 하는 가공 에너지라는 점을 들어 이미 십수 년 전부터 수소경제의 지속 가능성에 의문을 제기해 왔다.
기재부가 꺼내든 수소경제 투자방안의 경우 사실상 수소연료전지자동차를 지원하기 위한 인프라 구축과 다를 바 없어 특정 대기업을 지원하기 위한 목적 아니냐는 지적도 나온다.
기재부가 3대 전략투자 분야로 재차 수소경제에 힘을 실어주면서 문재인 정부에서는 이제 수소경제가 대세가 되는 분위기다. 산업통상자원부는 연말까지 수소경제 구현을 위한 종합적인 계획안을 만들어 발표할 예정이다. 2019년 예산안에서 확정된 수소경제 투자금액은 1100억원으로 2018년(422억원) 대비 갑절 이상 늘었다.
이미 13년 전인 노무현 정부 시절인 2005년 9월, 수소경제 구현을 목표로 한 종합계획안이 발표된 바 있다. ‘친환경 수소경제 구현을 위한 마스터플랜’인 이 계획안은 당시 산업자원부(현 산업통상자원부)가 작성해 대대적으로 발표했다.
이 계획안에는 수소경제의 장밋빛 전망에서부터 수소경제를 구현하기 위한 구체적인 수소 생산, 유통, 수송, 수소연료전지자동차 및 연료전지 개발 투자, 연료전지차 보급 등 세부안이 총망라돼 있다. 당시 수소경제가 전세계적으로 알려지기 시작한 것은 부시 전 미국 대통령이 2001년 취임하면서 에너지 자립 등을 이유로 수소경제를 언급하면서 부터이다.
당시 정부는 마스터플랜에서 2020년 국내 수소차 보급을 200만대로 추정했다. 2020년을 14개월 가량 앞둔 현재 수소차 보급은 200만대는커녕 1000대에도 못미치고 있다. 이마저도 국가가 수소차 한 대당 수천만 원의 막대한 보조금을 줘가며 보급시킨 결과다.
2020년까지 2800개 이상 건립하겠다던 수소스테이션(충전소)도 현재 기준으로는 전국에 10개가 안 된다. 수도인 서울에도 겨우 2개의 충전소가 있을 뿐이다. 2020년부터는 신재생에너지로 수소를 생산하겠다는 계획도, 가정용 전력의 상당 부분을 연료전지로 대체하겠다는 계획도 발전용 연료전지 개발사업이 별다른 성과를 못내면서 모두 실현되지 않았다.
수소기술은 비효율적인 에너지 ‘이용’ 기술
현재 연료전지를 포함한 수소관련 기술은 화석에너지를 청정하지도 못하며 매우 비효율적이다. ‘청정’ 연료라고 주장되는 수소의 대부분(96%)은 현재 천연가스(48%), 석유(30%), 석탄(18%)을 원료로 하여 증기개질이라는 환경적으로 바람직하지 못한 공정을 통해 생산되고 있다.
이 과정에서 화석자원을 연소할 때와 같이 이산화탄소가 발생하고 이는 대기로 흘러 들어가 지구온난화를 야기한다. 나머지 적은 양(4%)의 수소가 물을 전기분해하여 생산되고 있는데, 이 전기분해 과정에 필요한 전기는 대부분 화석자원이나 원자력에서 나온 것이라는 것을 생각해보면 이 또한 매우 비효율적이며 오염이 발생한다.
이미 전력망이 있는데도 불구하고 전력망을 통해 전력을 공급하지 않고 앞으로는 집집마다 연료전지를 통해 열과 전력을 얻을 것이라고 수소옹호자들은 주장한다. 그러나 발전소에서 만들어진 전력을 전력망을 통해서 직접 공급하는 것이 아니라, 그 전력으로 수소를 만들어서 압축 혹은 액화 과정을 거쳐 수소파이프라인이나 수소탱크트럭으로 수소를 공급하고, 그 수소로 연료전지를 이용하여 열과 전력을 얻는다는 것은 큰 에너지 손실을 피할 수 없다.
전력망으로 송전할 때 일어나는 에너지손실은 5~10%정도인데 반해, 일련의 복잡한 에너지변환을 거치는 연료전지 시스템에서는 그 손실이 75~80%에 이르게 되기 때문이다. 연료전지 자체의 효율(50%)만을 내연기관의 효율(25%)과 단순비교하는 것은 어리석은 일이다.
또 수소는 미래의 수송 에너지로 칭송되고 있는데, 연료전지자동차나 수소내연기관자동차을 이용할 때 필요한 수소를 생산하여 공급하는 데도 똑같이 에너지 손실을 피할 수 없다. 수소를 생산하고 포장하고 수송하고 변환하여 저장하고 그것을 다시 이용하는 전제 과정을 두고 따져보아야 하며, 그럴 경우 연료전지는 내연기관보다 효율적이기 힘들다.
여전히 무색무취의 폭발가능한 수소를 안전하게 보관하고 감지해야하는 것도 해결해야할 기술적인 난제이다. 수소는 화석자원에 비해 단위 부피당 에너지의 크기가 작아 자동차 연료로 쓰기에는 연료탱크의 크기가 매우 커져야하는 한계 또한 여전히 해결되지 않고 있다.
수소는 천연가스의 성분인 메탄보다 단위부피당 에너지밀도가 3.2배나 작은데, 이는 수소자동차는 같은 거리를 움직이기 위해 가스차보다 3.2배나 자주 충전하거나 연료탱크가 3.2배나 커야한다는 것을 뜻한다. 만약 더 많은 수소를 저장하기 위해 액화를 할 경우 그 액화과정에만 에너지의 50%가 손실되고 만다.
수소는 에너지 공급원이 아니라 에너지 운반체이다….
Q: “수소를 어디에서 얻습니까?”
A: “무한한 물을 전기분해하여 얻습니다.”
Q: “그러면, 그 전기분해에 필요한 에너지는 어디에서 얻습니까?”
A: “???”
위의 간단한 질문과 답변은 수소가 에너지원이 아니라 에너지를 저장하고 이용하는 ‘운반체’에 불과하다는 것을 묘사하며, 수소는 자연 상태에서 직접 얻을 수 없으나 에너지원을 사용하여 우리가 원하는 목적에 맞는 에너지 형태로 전환되어 통용되는 에너지통화(energy currency)임을 상징한다.
해와 바람에서 얻어지는 재생가능에너지는 생산된 곳 가까이에서 바로 쓰고, 남는 게 있다면 물을 전기분해하여 수소로 저장하고 필요시 열과 전기로 바꾸어 유용하게 쓸 수 있다. 수소는 우리가 재생가능에너지를 풍부하게 이용할 수 있을 때가 되어야 그 부산물로 활용될 수 있는 것이다.
그 전에는 수입한 천연가스를 분해하여 얻는 것이므로 수소는 화석연료이다. 수소가 중요하지 않다는 것이 아니라 에너지를 효율적으로 쓰려면 그 역할이 부분적이어야 한다는 것이다. 앞으로 태양광, 풍력, 바이오매스에서 얻는 재생가능전력으로 물을 전기분해하여 수소를 얻더라 소중한 에너지를 비효율적으로 쓰는 것밖에 되지 않는다.
이러한 수소기술의 문제는 수소가 우주에서 가장 가벼운 원소라는 변하지 않는 사실에서 말미암은 것인데, 그래서 해결되기 매우 어려운 근본적인 한계를 가지고 있다. 따라서 ‘수소경제’를 이루기 위해서는 기술적인 난제들이 존재하며, 이러한 난제들로 인해 ‘수소경제’로의 전환은 사실상 매우 힘들며, 수소기술에 대한 성급한 투자는 큰 낭비만 초래하게 될 것이 분명하다.
수소경제의 비판
‘수소경제’의 중심이 될 수소는 어디서 무한정 솟아나는 자원이 아니다. 물을 전기분해해야만 수소가 만들어진다면, 전기 없이는 ‘수소경제’도 성립하지 않는다. 전기는 석탄, 석유뿐 아니라 원자력으로도 만들 수 있다.
만일 원자력이나 석유로 전기를 생산하고 이 전기로 수소를 만든다면 석유·원자력 중심의 경제가 바뀌지 않을 것은 분명하고 기후변화, 고유가, 핵폐기물 같은 골칫거리들이 사라지기는 커녕 오히려 더 심각해진다. 석유와 원자력을 수소로 바꾸는 과정에서 손실이 발생하고, 손실을 메우기 위해 이들 연료를 더 많이 태워야 하기 때문이다.
석유로 전기를 만들고 이것으로 수소를 생산해서 연료전지 자동차에 투입하는 경우 석유는 세 번의 변환을 겪는다. 반면에 석유가 직접 자동차 연료로 투입되면 변환은 한번밖에 일어나지 않는다. 에너지는 변환될수록 손실이 커진다.
화석연료로 전기를 만들면 60%의 에너지가 허공으로 사라진다. 전기로 수소를 만들면 절반의 에너지가 사라진다. 자동차로 주입된 수소 에너지는 자동차의 운동에너지로 바뀌면서 다시 절반이 없어진다. 원래 화석연료에 들어 있던 에너지의 10%만 자동차를 굴리는 데 이용되는 것이다.
이에 비해서 석유를 직접 자동차에 투입하는 경우는 30% 이상의 에너지가 자동차의 운동에너지로 바뀐다. 석유를 수소로 바꾸어서 자동차를 굴리면 석유를 직접 자동차에 투입하는 경우보다 3배나 많은 양의 석유가 소비되는 셈이다.
그렇다면 석유를 직접 연료로 쓰지 수소로 바꾸어 쓸 이유가 있겠는가? 약간의 이유는 있다. 연료전지 자동차가 도입되면 도시의 대기오염이 줄어들 수 있기 때문이다. 그렇지만 도시에서 필요한 수소를 얻기 위해 다른 곳에서 화석연료를 3배나 더 태워야만 한다면, 도시에서 대기오염이 줄어드는 득보다는 다른 지역의 오염이나 기후변화 같은 실이 훨씬 클 것이다.
환경단체 들도 수소경제가 과연 지속 가능한 모델인지에 대해 근본적인 의문을 제기하고 있다. 수소경제의 핵심인 수소 자체가 천연가스나 석유 등 기존 화석연료로 만들려면 반드시 다른 에너지가 필요하다는 점은 수소경제의 최대 단점이자 난관이다.
수소경제가 결국은 특정 대기업들에만 혜택을 주게 될 것이라는 비판도 존재한다. 기재부가 발표한 수소버스 등 수소차 보급 확대와 인프라 확충은 모두 대기업이 주도하는 사업이다. 수소차는 현대차의 완벽한 독점사업으로 정부는 수소차 보급을 위해 넥쏘 구매자들에게 판매가(6800만원)의 40%가량을 지원한다는 방침이다.
‘수소경제’를 많은 사람들은 새롭고 친환경적인 산업발전 패러다임으로 생각하고 있으나 진정한 의미의 ‘수소경제’는 성립될 수 없다. 수소는 앞으로 꽤 오랫동안 천연가스의 분해를 통해 생산될 것이고, 그 다음에는 태양광발전이나 풍력 발전응 이용해서 만들어질 것이다.
수소를 만들어 쓰는 것보다는 전기를 직접 사용하는 것이 유리하기 때문에, 전기가 남아도는 경우에만 수소로 바뀔 것이다. 그렇다면 ‘수소경제’ 찬양자들이 이야기하듯 수소가 중심 연료가 되는 일은 일어나지 않는다.
미래는 수소의 시대가 아니라 햇빛 에너지의 시대가 될 것이다. 일년 동안 지구로 들어오는 빛에너지는 인류가 일년에 소비하는 에너지의 1만5천배나 된다. 이 에너지를 잘 이용하기만 하면 석유경제가 만들어낸 문제를 일거에 해결할 수 있고, 새로운 경제 시대도 열린다.
그러므로 우리에게 필요한 것은 ‘수소경제’ 선언이 아니라 ‘태양경제’ 이다. 산업문명의 경제성장이 종말을 맞이한다고 인류 삶의 종말은 아니다. 자연은 때로 느리고 점진적으로, 때로는 사납고 파괴적으로 변화한다. 그래도 삶은 계속된다.
석유 고갈은 불가피하게 에너지 수급뿐만 아니라 화석연료를 근간으로 하는 산업문명 전반의 구조개혁을 필요로 한다. 본질적으로는 인간 중심의 경제성장 이데올로기를 벗어나 인간과 자연·기술과 환경이 함께 공존할 수 있는 새로운 ‘생태문명’으로 전환을 요구하고 있다.
에너지원을 바꾼다는 것은 한 사회의 가치와 제도가 총체적으로 바뀌어야 한다는 것을 의미한다. 지속가능한 ‘생태문명’은 석탄, 석유, 원자력 등 곧 고갈되는 재생불가능한 화석연료 에너지원에서 “무한정한 태양에너지”의 활용 여부에 달려 있다.
태양에너지(solar energy)만이 오염도 없고 지속가능한 문명을 가능케 한다. 태양 에너지는 지구의 기후에 힘을 주고 생명을 지탱시키는 태양에서 발산되는 열과 빛 형태의 복사 에너지를 말한다. 햇빛에서 열이나 전력을 얻는 에너지원, 곧 재생 가능한 에너지이다.
태양에너지가 고갈되려면 앞으로 약 50억년이 걸린다. 짧은 인류의 역사와 비교했을 때 거의 무한대라고 할 수 있고 태양에너지는 공짜다. 화석연료는 공기나 물을 오염시키고 우리의 건강을 위협하며 지구온난화 현상을 불러왔다. 하지만 태양에너지는 이런 걱정을 할 필요가 없다.
태양에너지를 이용하는 분산형 에너지망, 베세토·글로벌튜브와 같은 탈석유이후의 지속가능한 교통망과 같은 저비용 공공재를 기후변화로 인한 재앙이 닥치기 전에 빨리 만들지 않으면 지구인의 삶의 질이 크게 떨어질 것이다.
석유가 고갈된 이후의 우리 후손은 다시 말과 낙타를 타야 할까? 비행기 대신 바람으로 움직이는 범선(帆船)으로 해외여행과 교역을 하던 19세기 이전으로 교통수단으로 다시 돌아가야만 할까? 아마도 우리 후손들은 석유가 고갈되더라도 다시 낙타와 범선을 타지는 않을 것이다.
인류의 무한한 지혜와 지식 및 창의력은 자원의 한계를 뛰어 넘었다. 22세기 탈 석유시대에는 항공 교통모드는 종말을 고하게 되고 신재생 에너지를 사용하는 관도(管道, Tubeway)모드의 지속가능 교통 시스템(Sustainable transport system)이 등장하게 될 것이다.
빠르고 저렴한 운송수단은 오염을 낮추고 이산화탄소 배출량을 급격히 줄여줄 뿐만 아니라 고도로 연결된 사회를 낳을 것이다. 관건은 최소의 비용으로 5대양 6대주를 연결하는 진공튜브 건설과 최소 에너지로 음속에 가까운 속도를 구현하는 것이 될 것이다.
“베세토튜브연구회”에서 주창하는 베세토·글로벌튜브는 탈석유(Post Oil)와 생태문명(生态文明) 시대의 글로벌 운송 시스템을 목표로 한다. “튜브피아 (Tubepia)”를 표징(表徵)하고 “튜브경제(管經濟, TubeEconomy)를 시현하여 생태경제(Ecological Economy)를 진흥하는 “평화프로젝트“이다.
- 태양경제의 함의와 그리드패리티
20일 동안 지구에 내리쬐는 태양에너지는 지구상의 전체 석탄, 석유, 천연가스가 만들어내는 에너지를 모두 합한 것과 같다.
태양은 지구 전체 인구가 1년간 소비하는 에너지를 단지 40분 만에 지구로 방출하며, 하루 동안 지구에 내리쬐는 태양에너지는 70억 세계 인구가 27년간 사용하는 에너지보다 많다.
지구가 1년 동안 받아 들이는 태양에너지는 전 세계의 연간 에너지 소비량(559.8EJㆍ2012년 기준)의 6,877배인 385만 엑사줄(EJ)이다. 1줄은 1뉴턴(N)의 힘으로 물체를 1m 움직이는데 필요한 에너지로 EJ는 1줄의 10억배의 10억배에 해당하는 에너지 단위다.
게다가 향후 50억년 뒤 태양이 소멸하기 전까지 제한 없이 이 엄청난 에너지를 사용할 수 있다. 그만큼 공급이 안정적이고, 폐기물도 발생하지 않아 태양광 발전은 대표적인 재생에너지로 꼽힌다.
태양광발전의 역사
무한하게 쓸 수 있는 태양광을 에너지로 활용하려는 연구는 19세기부터 시작되었고 1839년 프랑스 물리학자 알렉산드르 베크렐은 특정 물질이 태양 빛을 흡수해 자유롭게 움직이는 전자를 방출하는 광전효과를 처음 발견했다.
1954년에는 미국 벨연구소가 세계에서 처음 실리콘 태양전지(전환효율 4%)를 만들었으며 1958년 위성에 태양전지가 탑재되었다. 오늘날 위성뿐 아니라 우주개발을 위한 동력원으로 태양전지가 널리 쓰인다.
2011년 8월 발사된 미국항공우주국(NASA)의 무인 목성 탐사선 주노는 약 5년간 28억㎞를 비행해 목성 근처에 도달했다. 목성 궤도에 진입한 주노는 1만8,698개 태양전지로 이뤄진 20m 길이 날개에서 태양광 발전으로 전기를 얻어 현재도 목성을 탐사하고 있다.
현재 태양광 발전에 널리 쓰이는 실리콘 태양전지의 전환효율은 종류에 따라 보통 20% 안팎이고, 현재 26%까지 보고되고 있으며 실리콘 태양전지가 이론적으로 낼 수 있는 최대 전환효율은 약 29%다.
1954년 개발된 최초 태양전지보다 에너지 전환효율이 크게 향상됐고, 지구온난화 해결책으로 재생에너지 산업이 급성장하면서 태양광 발전의 경제성도 빠르게 개선되고 있어 일사량이 많은 곳에선 이미 화력발전보다 가격 경쟁력이 더 높은 지역도 등장하고 있다.
화석에너지의 궁극적인 대체 수단은 태양에너지가 될 것이라는 주장에 힘이 실리면서, 이제 그것이 언제 대체될 것인지에 대해 세계인들의 관심이 집중되고 있다. 에너지원이 대체되기 위해서는 가격 수준의 역전이 발생해야 한다.
현재 시점에서 태양에너지는 화석에너지에 비해 가격 경쟁력이 낮다. 태양에너지의 발전단가는 kWh당 15~40센트로 전력 생산에 사용되는 에너지원 중 가장 높은 수준이며 지역별 발전단가의 차이도 매우 크다.
석탄이나 천연가스의 kWh당 발전단가가 5센트 내외 수준에 불과하며 지역별 발전단가의 차이가 좁은 것과 대비된다. 높은 가격 수준과 지역별 큰 가격 편차는 태양에너지가 화석에너지를 대체하기 위해 극복해야 할 두 가지 핵심 과제를 단적으로 보여준다.
태양에너지는 발전 비용 면에서 아직 가장 비효율적인 에너지원이다. 발전단가가 높으며 지역별 편차도 심하다. 그러나 전체 지구 표면이 수용할 수 있는 태양에너지의 7천분의 1만 전기로 전환해도 전 인류의 전력 수요를 모두 충당할 수 있다는 엄청난 잠재력 때문에, 가능한 모든 방법을 동원하여 그 가격을 조기에 낮추려는 노력이 범지구적으로 강화되고 있다.
그리드패리티(Grid Parity)란?
그리드 패리티는 신재생에너지원에 의해 생산된 전력의 가격이 화석에너지로 생산된 전력의 가격과 같아지는 수준을 의미한다. 그리드 패리티는 솔라 패리티(Solar Parity)라 불려지기도 한다.
현재 태양에너지의 가격은 전력을 생산하는 에너지원중 가장 높지만 시간이 흐를수록 가파르게 낮아지고 있으며, 지역에 따라 석탄·천연가스 등에 기반한 기존 전력의 가격 수준만큼 낮아질 가능성이 제기되고 있다.
태양에너지 시장의 확대는 관련 산업의 새로운 기회 요인으로 작용하면서 환경 친화적이고 지속 가능한 성장 패턴의 정착을 유도할 것이며 소수의 특정 지역들을 제외한 범지구적인 관점에서 볼 때, 그리드 패리티의 본격적인 도래 시점은 현실적으로 아직 가깝지 않은 것이 사실이다.
하지만 조만간 그리드 패리티가 달성되는 지역들이 하나 둘씩 생겨나고 기술 등 관련 지식 교류가 활발해짐에 따라, 태양에너지를 중심으로 하는 경제 구조로의 전이(轉移)는 시간이 지날수록 빠르게 진행될 가능성이 높다. 태양 경제는 이러한 과정 속에서 점진적으로 구축될 것이다.
그리드 패리티를 앞당기려는 노력들이 계속되면서 과연 언제 화석에너지 기반 경제(Fossilized Economy)에서 태양에너지 기반 경제(The Solar Economy)로의 전환이 이루어질 것인지 에 대한 관심도 높아지고 있다.
그리드 패리티가 의미하는 바와 같이, 태양에너지에 기반한 전력의 가격이 화석에너지에 기반한 전력의 가격과 같아지면서 정부의 지원 없이도 민간 부문에서의 태양에너지 수요가 급증한다면, 이는 본격적인 녹색 성장(Green Growth)의 기폭제가 될 것이다.
2016년 기준으로 시간당 1메가와트(㎿)를 생산할 때 드는 전 세계 평균 태양광발전 단가는 2012년 184달러에서 2016년 99달러로 크게 줄어 들어 일사량이 많은 페루(48달러)ㆍ멕시코(36달러)ㆍ두바이(30달러)에선 석탄화력발전(40~80달러)보다 저렴하다.
오는 2025년이면 태양광 발전 단가가 원전보다 싸질 것으로 전망되며 30메가와트(㎿) 태양광발전의 균등화 발전비용은 2025년 원전의 균등화 발전비용 상한액보다 낮아진 뒤 2030년에는 원전 균등화 발전비용의 하한액보다도 적어질 것으로 전망됐다.
그러나 우리나라는 국토의 65%가 산림이어서 태양전지를 설치할 수 있는 공간이 많지 않고, 일사량이 적어 경제성이 떨어지는 점이 해결해야 할 과제가 많다. 탈(脫) 원자력 발전을 선언한 문재인 정부의 에너지 전환 정책의 선봉에 선 것도 태양광 발전이다.
문재인 정부는 태양광ㆍ풍력발전 등을 늘려 2030년까지 발전량의 20%를 재생에너지로 공급(현재 7%)하겠다는 계획이다.
- 튜브경제의 대강과 일자리창출
튜브경제(Tube Economy)는 베세토튜브와 글로벌튜브(汎球管道, Global Tube)건설을 의미한다. 튜브경제는 철강·비철금속·플랜트·설비·전기전자·정보통신기술(ICT)·건설·엔지니어링 등 전통 굴뚝산업과 한계산업의 연착륙을 지원하는 반도체 이후 신성장동력 산업이다.
베세토튜브(besetotube, 北首东管, ベセトチューブ)는 중국, 한국, 일본국 수도인 베이징(北京,Beijing)↔서울(首尔,Seoul)↔ 도쿄(东京,Tokyo) 2,177 km 구간에, 삼상궤도(Three Phase Track) 방식의 진공 자기부상 튜브를 육상과 해저에 건설하는 국제협력 프로젝트이다.
상기 노선에는 시속 1,000 ~ 2,000 km의 극極초고속 자기부상 튜브셔틀(tube shuttle) 운행으로, 韓·中·日국민·인민·신민의 친선과 우의를 증진하는 “평화프로젝트“이며, 서울↔베이징 (도쿄)간 약 30분~1시간 주파와 베이징↔도쿄간 약 1~2시간대 주파를 목표로 한다.
튜브경제(管經濟, TubeEconomy)는 경세제민의 길
세계경제는 구조적으로 성장의 종말을 고할 수 밖에 없다. 위기의 근원에는 유한한 지구의 유한한 자원과 오염처리능력을 고려할 때 화석연료를 대체할 에너지는 없고 그것을 채굴하는 데 드는 에너지 비용이 갈수록 높아져 에너지 가격은 점점 폭등할 것이다.
4차산업혁명이 더욱 진전되면 로봇과 인공지능(AI), 3D프린터 등이 현재 인간 일자리를 90%를 대체하는 디스토피아(Dystopia)가 도래할 수 있다. 2050년이 되면 국가나 세계기구가 인위적으로 일자리를 창출하지 않으면 대형 일자리는 소멸될 것이다.
이러한 디스토피아의 사회는 불만과 불안이 팽배하고 더 악화되면 폭동으로 이어질 수도 있다. 미래 석유고갈 이후 생태문명 시대의 대형 인프라 프로젝트는 ‘인류 삶의 질 향상과 지구촌의 마실길’인 베세토·글로벌튜브가 될 것이다.
“삼상궤도와 삼위일체협치(거버넌스) 및 튜브본위제 삼위일체 암호화폐 발행으로 건설비를 조달”하는 베세토튜브와 글로벌튜브(汎球管道, Global Tube)라는 새로운 교통수단을 구축한 데는 대략 50~100년의 기간과 2~3조 달러가 넘게 소요될 것이다.
일자리 증발이 예견되는 4차산업혁명 시기에 약 1억명 이상의 고용이 창출되는 “베세토·글로벌튜브“의 튜브노믹스(Tubenomics)는 제3의 길이다. 그 길은 동아시아·지구촌 평화와 공동번영을 시현하여 “세상을 경영하고 세계시민의 후생을 증진“하는 현대판 경세제민(經世濟民)의 길이다.
튜브경제는 산업문명의 쌀’인 철강산업의 연착륙을 돕는다.
철(鐵, Fe)은 지구에서 알루미늄 다음으로 흔한 금속이며 지구를 구성하는 원소 중 가장 비중이 높다. 철(Fe)은 건축 구조물, 기계, 선박, 가정용 기구, 가전제품, 자동차 등에 폭넓게 사용될 만큼 용도가 많아 `산업문명의 쌀`이라고 부른다.
철은 지구를 이루는 가장 주요한 원소로 지구 중량의 32.07%를 차지하고 지구 중심핵에 가장 많이 분포하며, 지각의 5.63%를 차지한다 사람의 몸에도 약 3~5ｇ이 함유된 철(Fe)은 지구 자기장을 형성하는 데 중요한 역할을 하고 있다.
인류 문명의 태동기에 돌이 부족하지 않음에도 청동기와 철기문명시대로 전환하였다. 약 4000년 전부터 시작된 쇠를 추출하고 이용하는 제철기술의 개발과 혁신은 전쟁기술은 물론 각종 도구 특히 농업생산에 커다란 변화를 가져왔다.
철을 이용한 각종 도구들이 개발되어 생활을 혁신하며 이후 산업혁명기까지 철은 가장 중요한 금속으로 인류역사를 선도하게 된다. 전쟁무기로도 단단한 철은 중요해 철기를 먼저 개발 사용한 국가들이 침략전쟁에서 비교우위를 접하게 되었다.
최근 ‘미국 우선주의’를 내세운 트럼프 대통령의 철강에 대한 반덤핑 관세폭탄 등의 고율의 관세 부과로 국내 철강업체는 큰 어려움에 봉착하고 있다. 유럽 또한 EU 역내시장으로 유입되는 외국산 철강이 국내 산업에 피해를 미치고 있다며 세이프가드를 발동했다.
미국 주도의 보호무역주의와 고율의 관세폭탄 등의 무역전쟁은 세계 각국으로 뻗어 나가고 있다. 고용창출과 후방 연관산업의 규모가 큰 굴뚝산업인 제조업을 되살리려는 미국과 유럽 등 선진국의 정책기조는 어느때보다 강고해 지고 있다.
미국에서 시작된 보호무역 장벽이 EU(유럽연합)으로 확산하면서 수출길은 점점 좁아지고, 국내 수요도 내리막길을 걷고 있다. 여기에 온실가스 감축 문제, 전기 요금 인상 움직임까지 겹치면서 전망은 더욱 어둡다.
2015년 세계철강협회(World Steel Association)가 발표한 자료에 따르면 국가별 조강 생산국 순위에서 1위 중국, 2위 일본, 3위 미국 4위 인도, 5위 한국, 6위 러시아, 7위 독일의 순이다.
1인당 국가별 철강 소비량은 한국(1천130.1㎏)으로 1위, 대만 2위, 체코 3위, 일본 4위, 중국 5위, 독일 6위의 순이며 2017년 전세계 조강 생산량은 16억8940만t이 었다.
베세토·글로벌튜브는 1 km 당 대략 7만 t의 철·비철금속이 소요될 것이다. 2,177 km의 베세토튜브는 약 1.5억 t으로 2년치의 한국 생산량 혹은 1년치 중국 수출물량 혹은 일본 생산량 수준이 될 것으로 예측된다.
2016년 세계 철강 공급과잉은 7억3천만t으로 우리나라 수출의 24배 수준의 심각한 상황이다. 미국과 EU 등의 철강수입규제는 주요수출국인 중국, 일본, 러시아, 한국 등이 대상이다. 철강 공급과잉의 근본 원인인 과잉생산 문제를 해결하지 않는 한 보호무역을 지속될 것이다.
지구상에 풍부하고 경제적이며 재활용이 가능한 철강으로 극極초고속 튜브망을 건설하고 무한한 태양에너지(태양광, 풍력, 파력 등)와 수소에너지를 동력원으로 하는 전기차와 베세토튜브 및 글로벌 튜브망은 수송부문의 온실가스 배출량(23~25%)을 급격히 줄여줄 것이다.
“석기시대가 종말을 고한 것은 돌이 부족했기 때문이 아니다. 언젠가는 석유의 시대도 종말을 고하겠지만, 그것이 석유가 부족하기 때문은 아닐 것이다.” –자키 야마니/사우디아라비아 전 석유장관
“인류가 석기 사용을 중단한 것은 청동과 철이 더 뛰어난 재료였기 때문이다. 마찬가지로 다른 에너지 기술이 더 나은 혜택을 줄 수 있다면 석유 사용은 중단될 것이다,” -비외른 롬보르도/회의적 환경주의자 저자
- 태양경제와 베세토튜브의 합목적성
석유정점과 기후변화가 가져올 상황을 우리는 보다 정확하게 살펴보아야 한다. 지금의 첨단 산업 문명도, 근본적으로는, 값싼 석유로 인해 가능했고, 첨단 과학 기술의 대부분은 석유를 포함한 화석에너지를 ‘이용’하는 것에 불과하다.
석유는 인간이 ‘발견’한 것이지 ‘발명’한 것이 아니라는 것을 생각해 볼 때, 석유에 의존하고 있는 기술로 석유 고갈 문제를 해결하겠다는 발상 자체가 근본적으로 문제가 있다. 에너지를 최대한 아껴 쓰고 나머지는 재생가능에너지를 적극적으로 이용하여, 지금의 화석·원자력의 중앙집중적인 에너지 시스템을 지역 환경에 맞는 재생가능에너지에 기반한 분산적인 에너지 시스템으로 전환하는 것 말고는 방법이 없다.
재생가능에너지로의 전환, 정직한 ‘태양경제’만이 해답이다
거의 모든 에너지자원을 수입하고 있는 우리나라는 지금의 심각한 상황을 명확하게 인식하고 하루빨리 에너지전환을 이루기 위해 서둘러야 한다. 일부 전문가들에 의해 우리를 구원해줄 무궁무진한 ‘청정’ 에너지원으로 칭송되고 있는 수소에 대한 환상을 걷어 내어야 한다.
우주에 있는 75%의 원소가 수소이나 지구의 표면은 무게를 기준으로 할 때 산소 (46.6%), 규소 (27.7%), 알루미늄 (8.1%), 철 (5%), 칼슘 (3.6%), 나트륨 (2.8%), 마그네슘 (2.1%), 칼륨 (2.6%), 수소 (1.4%) 등으로 원소들이 실제적으로 배분되어 있어 수소가 지구의 1.4% 밖에 안 된다는 사실과 “수소가 우주에서 가장 풍부한 원소이다”라는 말이 의미하는 바는 전혀 다르다.
대부분의 발전소들은 화석연료를 태워서 전기를 얻고 있다. 즉 대부분의 전기는 탄소 산화물, 질소 산화물, 황 산화물을 배출하는 석탄을 태움으로써 얻어지고 있는 것이다. 따라서, 전기를 이용하는 것 자체는 오염을 일으키지 않으나, 전기를 생산하는 과정은 큰 오염을 일으키고 있다.
수소 또한 화석연료로부터 얻어진다. ’증기개질’ 공정을 통해 천연가스, 석유 또는 석탄으로부터 직접 수소의 94%가 제조되며, 나머지 6%는 ‘전기분해’ 공정을 통해 생산되고 있다. 하지만 이 전기분해 공정 역시 화석연료로부터 생산된 전기를 사용하고 있다.
그러므로 전기를 만들어 내는 발전소와 마찬가지로 수소를 제조하는 공정은 환경을 오염시키는 것이다. 전기를 발전해 내는 것이나 수소를 생산해 내는 것 모두 환경을 오염시킨다. 전기나 수소가 청정에너지라는 말은 이런 점에서 볼 때 전혀 근거가 없는 말이다.
물로부터 수소를 얻기 위해서는 전기분해를 통해서만 가능한데 이는 엄청난 양의 전기에너지를 소모하는 방법이다. 혹은 수소는 ‘증기개질’이라는 방법을 통해 천연가스나 다른 화석연료로부터 만들어 질 수 있다. ‘증기개질’은 화석연료(대부분 천연가스)를 ‘수소의 원재료’와 변형 프로세스를 구동시키는 에너지원으로 사용한다.
하지만 생산된 수소로부터 얻을 수 있는 에너지는 원래의 천연가스에 있는 에너지에 비해 매우 적다. 허황된 ‘수소경제’가 아니라 ‘태양경제’에 기반하여 에너지전환을 이룩하는 일이 임박한 에너지 위기에 대한 유일한 해결책이다.
베세토튜브와 생태문명
생태문명은 인간과 자연의 조화로운 발전의 산물이다. 과거 서방국가의 경험을 보면 생산 과잉과 자본 과잉이 발생했을 때 그 위험을 개도국에 전가하거나 전쟁으로 해결했다. 1930년대 미국의 대공황 발생은 세계2차대전을 촉발시켰다.
생태문명을 건설하기 위해 친자본에서 친인간 정책으로 발전 전략을 새롭게 조정하여야 한다. 한정된 자원으로 산업화, 정보화, 도시화 그리고 농업의 현대화 추진 과정에서 많은 갈등과 모순이 발생했다.
미국 혼자서 매년 전세계 에너지의 25%를 소비하고 있으며 미국인의 1인당 에너지 사용량은 7921Kg으로 세계 1인당 평균 사용량 1631Kg의 5배, 이산화탄소 배출량은 19.1톤으로 세계평균 4.9톤의 4배에 달하고 있다.
신흥국인 인구 14억의 중국과 13억의 인도의 산업화가 더욱 진전되어 미국 수준에 도달하려면 5~6개의 지구가 있어야 한다는 전문기관의 전망을 고려하면 생태문명으로의 전환은 필연적으로 인류 모두의 과제가 아닐 수 없다.
한국·중국·일본 3국은 최근 GDP 및 무역 규모에서 알 수 있듯이 이미 세계경제의 주요 원동력으로 자리 잡았다. 탈 산업화시대로 생태문명이 꽃 필 21~22세기는 군사력과 기축통화 발권력으로 유지되는 패권국은 과거 로마제국과 같이 자취를 감출 것이다.
22세기 생태문명 시대의 지속가능한 인류의 삶은 지구자원을 약탈하여 소비하는 산업혁명 이후 근대 산업화 시대의 이데올로기와 이를 추동하는 정치 경제적 체제에서 벗어나는 전환적 발전을 목표로 하여야 한다.
산업혁명기 증기기관의 발명으로 촉발된 근대 육상, 해상, 항공 교통시스템은 모두 화석연료에 의존하고 있어 다량의 온실 가스를 배출할 뿐만 아니라 석유고갈에 따라 지속 가능하지 않는 교통 시스템이다.
탈산업화시대(Post-industrial society)와 생태사회(Eco Society)에 대비한 새로운 운송체제의 개발과 구축은 석유로 파티를 즐길 수 있는 우리 세대에서 반드시 준비하여야 하는 시대적 과업으로 새로이 등장할 교통수단은 반드시 석유고갈 이후에도 지속 가능한 교통모드일 수 밖에 없다.
베세토튜브와 아시아슈퍼그리드
22세기 생태문명 시대의 지속가능한 인류의 삶은 지구자원을 약탈하여 소비하는 산업혁명 이후 근대 산업화 시대의 이데올로기와 이를 추동하는 정치 경제적 체제에서 벗어나는 전환적 발전을 목표로 하여야 한다.
에너지 부족은 이미 당면한 문제다. 가장 먼저 에너지 소비를 최소화하려는 노력이 필요하다. 당연한 듯 소비되고 있는 에너지에 대해 지금과 같은 과도한 소비가 필요한지 고찰해봐야 한다. 선박은 너무 느리고 비행기는 과다한 온실가스를 지구 상공에 배출하여 자연을 통한 회복보다 빠른 속도로 바다와 대기를 오염시키고 있다.
한국은 분단국가로 육상교통과 에너지망에 있어서 고립된 ‘섬’과 같다. 신재생 에너지를 늘리면 기후 탓에 안정성이 떨어질 수 있어 유럽과 같이 이웃 국가간 전력을 주고 받는 그리드망이 필요하며 베세토튜브(besetotube)와 연계하여 중국과 몽골의 고비사막, 러시아 연해주의 풍부한 토지와 태양광과 풍력발전을 활용하는 것이 바람직할 것이다.
몽골 고비사막에 부는 바람과 태양광으로 생산할 수 있는 전력은 3TW(테라와트)에 이른다. 1TW는 1㎾의 10억배로 3TW면 아시아 전체에 공급해도 충분한 전력량이라는 게 전문가들 분석이다. 한마디로 비축량에 경제성까지 갖춘 신재생에너지는 화석연료 고갈에 따른 우려와 기후변화 등 갖가지 부작용을 씻어버릴 수 있는 에너지원이다.
한반도에 있어 북방 몽골고원과 동시베리아 지역은 풍수적으로 혈(穴)의 뒤에 위치하여 중심축이 되어 주는 산인 주산(主山, 鎭山)지역으로 비보풍수가 필요한 지역이다. 확대되고 있는 사막화를 방지하고 초원으로 복원하기 위해서는 사막녹화가 필수적이다.
‘바람을 막고 물을 얻는다’는 장풍득수(藏風得水)와 같이 황사를 예방하기 위한 사막녹화와 병행하여 초대규모 태양광과 풍력발전 단지를 건설하는 것은 햇빛과 바람과 같은 태양 에너지를 수확하는 것으로 도선국사(道詵國師)의 비보(裨補)풍수와 그 맥이 통하는 프로젝트이다.
수소경제보다 태양경제와 튜브경제가 먼저다!!!
베세토튜브(besetotube)는 러시아·몽골에 풍력·태양광 단지 만들고 한·중·일의 전력망을 연결해 안정적이고 효율적인 전력수급체계를 구축하는 아시아 광역전력망인 슈퍼그리드(Super Grid)와 사할린 시베리아 유전가스 지대를 연결하는 송유관과 천연가스 공급망과 연계할 수 있는 대규모 기반시설 구축 프로젝트이다.
신재생 에너지 기반의 ‘슈퍼그리드’는 장래 경제적으로도 합리적인 수준인 그리드 패리티(Grid Parity)를 확보하고 이산화탄소 배출 감축에도 크게 기여할 것이다.
베세토·글로벌튜브와 같은 미래 기반시설 프로젝트는 이집트의 피라미드, 중국의 만리장성, 인류를 달과 화성에 보내는 일과 같이 인류의 성취목표와 다음 세대의 목표 기준을 높일 것이다.
아무런 준비없이 석유와 천연가스 등 화석연료가 고갈된다고 생태문명(生态文明)은 도래하지 않는다.
베세토튜브와 글로벌튜브는 석유가 점점 고갈되더라도 그 충격을 충분히 감당할 수 있고 석유로 좀 더 파티를 즐길 수 있는 우리 세대에서 시작해야 한다. 지금부터 준비하고 시작해야만 탈석유 시대와 생태문명 시대를 살아가야 할 우리 후손들이 완성할 수 있는 과업이다.
한·중·일 3국이 아시아 패러독스’를 극복하여 베세토튜브(北首东管, besetotube)를 기반으로 아시아튜브(ASEAN), 태평양튜브(NAFTA), 북극해튜브(EU)로 연장되는 글로벌튜브(汎球管道, Global Tube)를 완성하는 과업은 서구 근대를 초극(超克)하고 진정한 아시아의 시대로 함께 나아가는 “제3의 길”이다.
