경제성장을 발목잡는 에너지 딜레마

미래의 지도자에게 말하는 ‘에너지’의 진실!

『대통령을 위한 에너지 강의』는 미국연방정부 과학고문 리처드 뮬러의 에너지 정책에 대한 경고를 담은 책이다. 우리가 에너지에 대해 잘못 알고 있는 것을 돌려놓으려는 저자의 노력을 엿볼 수 있다. 에너지라는 자연의 산물에 대해 자연과학적 사실과 자연과학적 연구를 바탕으로 우리에게 에너지의 자연 그대로의 본 모습이 어떠한 것인지 상세히 설명한다. 저자는 에너지 문제를 해결하는 국가가 미래를 주도할 수 있다고 강조했다. 미래의 대통령이라면 꼭 알아야 할 에너지 내용을 다루면서 에너지 실체를 논하면서도, 현실성 있고 생생한 조언을 아끼지 않는다. 가족과 여행하며 투명비닐봉지에 물을 담아 태양에너지를 활용해 샤워하거나, 풍속과 출력 밀도 공식으로 풍력발전으로 생성될 수 있는 전기량을 계산하는 등 에너지 전문가로서 모습을 보여주기도 했다.

추천의 글 -허은녕 서울대학교 에너지시스템공학부 교수
감사의 말
서문
책을 시작하며
제1부 에너지 재난
제1장 후쿠시마 원전 사고
제2장 멕시코만 석유 유출 사고
제3장 지구온난화와 기후변화

제2부 에너지 전망
제4장 천연가스 횡재
제5장 액화에너지 안보
제6장 셰일오일
제7장 에너지 생산성

제3부 대안에너지
제8장 태양광에너지
제9장 풍력
제10장 에너지 저장
제11장 원자력의 폭발적 증가
제12장 핵융합
제13장 바이오연료
제14장 합성연료와 최신 화석연료
제15장 대체연료: 수소, 지열, 조력, 파력
제16장 전기자동차
제17장 천연가스자동차
제18장 연료전지
제19장 청정석탄

제4부 에너지는 무엇인가?
제5부 미래 대통령을 위한 조언
찾아보기

책 제목에 있는 ‘대통령을 위한’이라는 수식어로 인하여 이 책이 국가정책이나 국제적 분쟁 등에 대한 저자의 국가에너지정책에 대한 제안을 피력한 것으로 생각한 독자들이라면 이 책을 읽으면서 적잖이 당황하게 될 것이다. ‘서문’에 소개된 우리가 일반적으로 알고 있는 것과는 크게 다른 내용을 정리해놓은 부분이나, 책이 진행되면서 나타나는 원자력이나 기후변화에 대한 저자의 글에서 나타나는 강한 어조에서 독자들은 상당한 불안감을 느낄 수도 있을 것이다. 이는 저자가 이 책을 쓴 목적이 에너지정책을 바꾸어보자고 하는 목적이 아니고 에너지가 가지고 있는 자연 그대로의 모습, 즉 과학적 사실을 대중에게 전달하고자 했기 때문이다. 원서의 부제인 ‘The Science behind the Headlines(신문기사 제목 뒤에 숨겨진 과학적 사실)’가 바로 이러한 저자의 집필 의도를 말해준다.
-추천의 글, 6~7쪽쓰나미로 인한 가장 큰 희생자는 후쿠시마 해안에 있던 제1원자력발전소였다. 해수를 냉각수로 사용할 수 있다는 이유로 해안에 설치된 발전소다. 지진으로 인해 원자로(reactor)에 있던 2명의 작업자가 사망했고, 다른 사람들은 쓰나미에 의해 사망했다. 몰아친 쓰나미의 높이는 15미터였던 것으로 보인다. 그러나 몇 시간, 몇 주, 그리고 몇 달이 지나자 이 파괴된 핵발전소의 최종적인 피해자는 수천에서 수만 또는 그 이상으로 증가했다. 발전소는 대규모의 지진에도 살아남도록 설계되었지만, 아무도 15미터짜리 쓰나미는 예상하지 못했다. 원자로는 심각하게 파손되었다. 내부의 우라늄이 원자폭탄처럼 폭발하진 않았을까?
아니다. 아무것도, 쓰나미도, 소행성의 충돌도 (테러리스트들이 점거하더라도) 후쿠시마 원자로를 핵폭탄처럼 폭발시킬 수는 없다. 공학적 문제가 아니라 원자로 자체의 물리적 특성 때문이다. 핵폭탄 같은 걸 만들어내려면 수많은 우라늄이 있어야 한다. 만약 그렇지 않다면, 더 많은 국가와 테러 집단이 벌써 그런 무기를 가졌을 것이다.
-제1장 후쿠시마 원전 사고, 30~31쪽우리가 무엇을 할 수 있을까? 대부분의 이산화탄소는 개발도상국에서 배출될 것이다. 미국을 비롯한 부유한 나라는 더 이상 조정할 것이 없다. 에너지 정책은 이런 변화를 반영해야 한다. 고비용의 수단은(완전 전기자동차와 같은) 개발도상국이 채택하기 위한 충분한 경제력을 확보하기 전까지는 가격을 낮춰야 제대로 영향력을 발휘할 수 있다. 심지어 전기자동차를 도입하더라도 거기에 쓰는 전기를 석탄 발전소에서 가져온다면 가솔린을 쓰는 것보다 CO2 배출량이 더 많아서 실패하게 되는 경우도 있다. ‘우수’한 해결책이라도, 계획된 비용과 비용 절감 가능성을 고려해야 한다. 가난한 국가들이 따라할 수 없다면 좋은 방법이라고 할 수 없다. 가장 좋은 방법은 전 세계가 단기간에 석탄에서 천연가스로 옮겨가는 것이지만, 일단 개발도상국이 다른 에너지 공급원에도 관심을 가질 수 있을 때까지 천천히 실행해야 한다.
-제3장 지구온난화와 기후변화, 101쪽태양전지 분야는 매우 경쟁적이며 급속히 성장하고 있는 분야다. 비용이 몹시 빨리 낮아지고 있기 때문에 어떤 것이 승리할지는 태양전지의 가격보다는 설치비, 유지비, 가정용 전압 변환기 비용, 수명 및 효율성을 포함하는 여러 기준에 의해 결정될 것이다. 설치와 유지비용은 임금이 낮은 중국과 같은 개발도상국에서 더욱 낮은 경향이 있다. 이 때문에 나는 이런 국가들에서 태양력발전이 급격히 증가할 것으로 추측한다. 이는 온난화를 우려하는 사람들에게는 희소식이다. 왜냐하면, 주로 개발도상국에서 미래의 온실가스가 배출되기 때문이다. 우리가 이런 온실가스 배출에 규제를 가하게 된다면, 이산화탄소를 배출하지 않고도 개발도상국들이 사용할 수 있는 에너지 기술이 필요하다. 태양력이 이런 기술이라 볼 수 있다. 그러나 명심해야 할 부분은 중국의 태양전지 생산율(전지의 연간 최대 생산량 1기가와트는 평균적으로 8분의 1기가와트와 동일하다)과 새로운 석탄발전소(연평균 50기가와트 이상) 사이에 엄청난 격차가 존재한다는 점이다.
-제8장 태양광에너지, 207쪽배터리로 운행하는 자동차가 지구온난화에 어떤 영향을 미치는가? 전기자동차는 현재 주로 화석연료에서 에너지를 얻는다. 석탄을 때는 발전소의 전기로 달리는 자동차는 송전망과 다른 손실을 포함할 때 휘발유 자동차보다 더 많은 이산화탄소를 대기 중에 버린다. 효율성 개선이 높은 비용을 정당화하는가? 아니면 전기자동차를 늘리는 데 소비한 돈(예를 들어, 보조금이나 환급금)이 향상된 인프라(송전망), 태양열, 바람, 원자력 장려(예를 들어, 그러한 연료를 위한 시장을 만드는 캘리포니아 AB32와 같은 입법 행위를 통해), mpg(CAFE) 표준 개선에 소비한 것보다 나은가? 그것은 대통령이 씨름해야 할

에너지 위기의 시대, 대통령이 알아야 할
에너지에 대한 모든 것!
UC버클리 물리학 교수, 美연방정부 과학고문
리처드 뮬러의 파격 에너지 강의!▶ 내용 소개전작 『대통령을 위한 물리학』에서 날카롭고 도발적인 질문으로 독자들을 매료시켰던 그가 『대통령을 위한 에너지 강의』로 다시 찾아왔다. 이번엔 에너지다. 에너지 관련 재난으로 포문을 여는 이 책은 초반부터 무척 도발적이다.“후쿠시마 원전 사고와 멕시코만의 석유 유출 사고는 생각보다 큰 사고가 아니었으며 그 때문에 에너지 정책의 근간이 바뀔 필요는 없다.”후쿠시마 원전 사고는 원자력발전에 미래가 없다는 걸 의미하는가?
에어컨을 틀지 않고 대중교통을 이용하면 지구온난화를 늦출 수 있을까?
미래의 지도자라면 에너지에 대해 반드시 알아야 한다! 2011년 3월 동일본 대지진으로 인해 해안에 설치된 후쿠시마 제1원자력발전소의 원자로가 파손되는 사고가 발생했다. 사고가 발생한 지 3년이나 지났지만 여전히 일본 하면 방사능을 떠올릴 정도로 전 세계 사람들은 방사능에 예민한 반응을 보이고 있다. 물론 그럴 만한 이유가 있긴 하다. 세슘으로부터 나온 방사능은 서서히 붕괴되기 때문에 초기에는 양이 적고 느리게 방출되지만 이는 방사능이 더 오래 지속되고(세슘의 반감기는 30년이다) 더 오랫동안 주위를 떠돈다는 뜻이다. 아무도 모르는 사이에 퍼져 발전소 주변에 자리를 잡을 수도 있고, 동물이나 사람들이 먹을 수도 있는 데, 그럴 경우는 뼈에 축적된다. 우리는 1986년 체르노빌 사태를 통해 이러한 교훈을 배웠다. 하지만 리처드 뮬러는 후쿠시마 사고는 상황이 전혀 다르다고 주장한다. 체르노빌처럼 원전이 폭발한 것도 아니고, 후쿠시마 공무원들이 신속하게 주민대피명령을 내리고, 식품 유통도 차단했다. 무엇보다 후쿠시마 사고로 인한 방사능 피폭량은 미국 콜로라도 덴버 지역의 자연방사선 농도와 같은 양이며, 사람들을 방사능 공포로 몰아넣은 책임은 언론에 있다고 비판한다. 이제 원자력발전은 에너지 대안이 될 수 없다고 보는 게 맞을까?
지구온난화는 에너지와 관련된 가장 큰 이슈다. 많은 사람들이 지구온난화로 지구환경이 변화하면 인류가 멸망할 것이라고 예측한다. 반면 기후변화는 언론의 주목을 받아 돈줄이 풀리길 바라는 과학자와 정치가가 벌이는 사기극이라고 주장하는 사람들도 있다. 진실은 무엇일까? 2007년 발표된 IPCC(기후 변화에 관한 정부간 패널) 4차보고서에 따르면 지난 50년간 지구의 온도는 0.64℃ 상승했다. 물론 1800년대 후반 이래로 지구가 따뜻해지고 있지만 초기 온난화의 일부 또는 전체는 태양의 세기 변화에 기인한다고 단언했다. 인간이 지구온난화에 끼친 영향이 너무 적다는 사실이 놀라운데 과학도조차 이러한 사실을 알고 있는 사람이 거의 없다. 물론 우리가 걱정해야 하는 것은 과거 온난화의 양이 아니라 앞으로 다가올 훨씬 큰 폭의 온난화다. 이에 리처드 뮬러는 2009년 딸과 함께 ‘버클리 지구(Berkeley Earth)’라는 비영리단체를 설립하고 온난화 문제를 집중적으로 연구하기 시작했다. 그리고 2011년 3월 미국 의회에서, 지난 250년에 걸쳐 인간에 의해 유발된, 관측 가능한 온난화의 경향을 계산해내고 과학적으로 증명하여 유명세를 타기도 했다.
리처드 뮬러는 늘 미디어에서 만들어내는 뉴스를 볼 때 경계해야 함을 지적해 왔다. 미래의 대통령이라면 뉴스 기사에 속지 않고 여러 이익집단의 상충되는 요구를 돌파하고 적절한 정책을 내놓아야 한다고 주장하며, 주요 에너지 이슈를 통해 리더가 어떻게 정책 결정을 내려야 하는지 보여준다. 보좌관이 내미는 ‘나이든 지도자가 이해하기 쉽도록 정리한 몇 장짜리 보고서’만 보고 나라를 이끌 수는 없으니 반드시 에너지에 대해 정확히 알고 있어야 한다는 것이다.경제성장의 속도를 늦출 것인가,
지구온난화의 속도를 늦출 것인가?국제 정세에서 에너지의 역할은 결코 간과될 수 없다. 에너지와 경제가 불가분의 관계에 있기 때문이다. 부유한 국가의 사람들은 더 많은 에너지를 사용한다. 에너지가 경제를 키우는 걸까? 아니면 경제 성장에 따라 에너지 사용이 늘어나는 걸까? 양쪽 다 일리가 있다. 공장을 운용하려면 에너지가 필요하고, 부유한 사람들은 냉난방기를 살 여유가 있다. 특히 중국과 인도 같은 개발도상국은 에너지 소비가 급격하게 증가하고 있다. 개발도상국은 지구환경 오염의 주범이 되었고, 특히 중국은 연간 이산화탄소 배출량의 44%를 차지하며 주범으로 낙인찍혔다.
중국은 가난, 부실한 건강, 불충분한 교육 그리고 제한된 기회를 극복하는 중이다. 중국의 지도자가 지구의 온도 변화를 피하기 위하여 성장의 속도를 늦출까? 게다가 중국의 저성장은 정치적 불안을 유발할 가능성도 있다. 중국의 인구는 지방에서 도시로 어마어마하게 이동하는 중이며, 중국 정부는 일자리를 제공하려 하고 있다. 정치학자들은 연간 7% 아래로 국가성장률이 저하되면 중국의 지도자들이 위기를 느끼게 될 것이라고 말한다.
2040년까지 중국은 최강의 경제대국이 될 것이고, 미국을 따라잡을 때까지는 절대로 성장률을 포기하지 않을 것이다. 경제 성장의 속도를 늦추는 것은 지구온난화 및 에너지 위기를 대처하는 상책이 아니다. 서구 선진국가들이 아시아의 개발도상국을 도마에 올려 논쟁을 벌일 수는 있겠지만 그들에게 제재를 가하거나 강력한 조치를 부과할 수도 없다. 결국 지구의 온도는 새로운 경제 부국에 의해 좌우될 것이다. 물리학자이자 미 국방, 과학 정책 전문가 리처드 뮬러 교수의 파격 에너지 특강!
지금까지 우리가 에너지에 대해 알고 있던 것은 모두 틀렸다!
미래의 지도자가 될 과학 인재라면 반드시 읽어야 할 책!뮬러는 미래 중요기술로 에너지 생산성(효율성), 합성연료(가스·석탄을 액체로), 하이브리드 자동차, 셰일오일, 셰일가스, 스마트그리드를 선정했다. 이어 잠재력 큰 기술로 태양전지, 바이오 연료, 풍력, 연료전지, 원자력, 플라이휠, 배터리를 꼽았다. 큰 도움이 안 되는 기술에는 수소경제, 전기자동차와 플러그인 하이브리드, 옥수수 에탄올, 태양열, 지열, 파력·조력, 메탄 하이드레이트, 조류 바이오연료 등을 포함시켰다. 그리고 이를 자연과학자의 입장에서 분석한다. 『대통령을 위한 물리학』에서 말했듯이, 리처드 뮬러는 보통 사람들의 문제가 ‘잘못된 내용을 너무 많이 알고 있기 때문’이라고 보고 있다. 『대통령을 위한 에너지 강의』에는 우리가 에너지에 대해 잘못 알고 있는 것을 돌려놓으려는 한 물리학자의 노력이 담겨 있다. 이 책은 자연과학을 연구하는 물리학자가 에너지라는 자연의 산물에 대해 ‘자연과학적 사실’과 ‘자연과학적 연구’를 바탕으로 우리에게 에너지의 자연 그대로의 본 모습이 어떠한 것인지 상세히 설명하고 있다. 에너지 문제는 이미 외교, 정치, 경제 그리고 각종 이익집단과 복잡하게 얽혀버려 그와 연관된 참 모습을 보여주는 글과 책이 드문 현실에서, 『대통령을 위한 에너지 강의』는 쉽고 명쾌한 과학책이라고 할 수 있다.
《미래의 대통령을 위한 물리학》 강의가, 과학 명문인 UC버클리 재학생들이 선정한 최우수 강의로 선정되면서 명강의자로 인정 받은 리처드 뮬러는 일반인들이 쉽게 이해할 수 있는 자료와 사례를 바탕으로 글을 풀어간다. 무엇보다 직접 에너지 연구에 참여하고 있고, 미국 연방정부의 정책전문가로 활동한 바 있어 그가 내놓는 에너지 정책에 대한 조언이 생생하고 현실성 있다. 가족과 여행하며 투명비닐백에 물을 담아 태양에너지를 활용해 샤워하며 태양열발전의 효용에 대해 고민하고, 풍력발전용 터빈 날개 앞에서 사진을 찍으면서도 풍속과 출력 밀도 공식으로 풍력발전으로 생산될 수 있는 전기량을 계산해 정책 조언을 하는 것은 그가 현실감 있는 에너지 전문가이기에 가능하다.
리처드 뮬러는 미래의 대통령이 알아야 할 에너지에 관련된 내용을 빠짐없이 다루고 있다. 물론 순수한 자연과학자의 입장에서 에너지 문제의 실체를 논하고 있어, 적지 않은 파장과 논쟁을 불러일으킬 것으로 보인다. 그러나 그동안 정치사회적 이슈와 에너지 문제를 혼재하여 논한 탓에 논점이 흐릿해진 지금 우리에게 새로운 관점을 제시하고 있어 사회에 신선한 자극이 될 것이다. 지금껏 들어보지 못한 놀라운 정보로 가득한 이 책은 읽는 내내 흥미진진함으로 가슴을 두근거리게 만든다.▶ 추천의 글
『대통령을 위한 에너지 강의』는 물리학자가 바라본 에너지의 본질에 대한 성찰의 산물이라고 할 수 있다. 자연과학을 연구하는 학자가 에너지라는 자연의 산물에 대하여 ‘자연과학적 사실’과 ‘자연과학적 연구’를 바탕으로 우리에게 에너지가 실제로, 자연 그대로의 모습으로, 어떤 것인지 보여주고 있다. 이 책은 복잡한 에너지 문제를 일반인도 흥미롭게 읽을 수 있도록 다양한 사례와 그림 자료를 덧붙여 상세하고 친절하게 설명하고 있다. 에너지와 에너지기술에 관심 있는 사람들은 물론 특히 에너지 분야를 연구하고자 하는 젊은 학생들에게 일독을 권하고 싶다. 보다 전문적인 공부에 들어가기 이전에 그간 잘못 알고 있었던 사실들을 상당 부문 바로잡는 데 큰 효과가 있을 것이기 때문이다. 지난 20여 년간 에너지·자원경제학 및 기술경제학 분야에 종사한 감수자의 입장에서 보면 이 책은 과학자의 시각에서 에너지와 에너지 문제의 뿌리와 근원이 어디 있는지 다시 한 번 일깨워주는 책이다. 과학적 사실이 가지는 생명력이 풍부한 이 책은 앞으로 상당 기간 동안 좋은 참고서적으로 사용될 것이다.
- 허은녕(서울대학교 에너지시스템공학부 교수)『대통령을 위한 물리학』의 저자인 과학자 뮬러는 청정 에너지 기술을 고려하여 증권 분석가, 환경 운동가 그리고 잠재적 투자자들의 상충되는 요구를 어떻게 돌파하고 적절한 정책을 만들어낼 것인지에 대해 로드맵을 제시하고 있다. 중요한 경제·환경 이슈에 대해 유용한 정보를 담아 종합 토론을 벌이고 있다.
- 「커커스 리뷰(Kirkus Review)」UC버클리의 저명한 물리학자인 뮬러는 이 책에서 기초물리학과 기초 경제학이론을 통해 미래 에너지에 대해 말하고 있다. 그는 미래의 대통령에게 에너지 보존과 하이브리드 자동차, 합성연료, 스마트그리드 전력 분배에 관한 논쟁점에 초점을 맞출 것을 촉구하고 있다.
- 「포린 어페어스(Foreign Affairs)」최초로 지구온난화를 입증하여 유명해진 물리학자 리처드 뮬러의 이 책은 논쟁을 불러일으킬 만한 에너지 정책에 관한 과학 입문서다. 석유와 셰일가스를 둘러싼 잘못된 정보, 과대 광고 그리고 지역산업에 대해서 신랄하게 비판하고 있으며, 후쿠시마 원전 사고와 멕시코만 석유 유출 사고에 대한 글에서는 에너지 정책을 수립하는 사람들에게 새로운 관점을 제시한다.
- 「퍼블리셔스 위클리(Publishers Weekly)」