앞선 게시글에서 이야기했듯, 에너지는 인간에게 음식과 같은 역할을 한다.
에너지 없이 인류는 생존이 불가능하다.
하지만 화석연료는 지구온난화 등 기후문제를 유발해 인류생존에 악영향을 끼칠 것 같아보인다.
현재 인류는 에너지를 사용해서 성장해야하지만 에너지를 사용하면 사용할 수록 자신들과 미래 인류의 건강을 해치는 딜레마에 빠져있는 것이다.
그렇기에 우리는 더이상 화석연료에 의존하지 않고, 청정에너지 개발에 힘을 쓰고 있다.
그러나 석유, 석탄를 갑자기 끊어버리면 경제가 멈추게 되기에 바로 끊을 수는 없다. 그래서 석유와 석탄의 수요는 줄이고 천연가스로 대체하며, 화석연료의 비중을 점차적으로 줄여가는 중이다.
청정에너지는 태양광과 풍력을 필두로 나아가고 있다. 그 효율이 놀랄 정도로 많이 올라왔다.
따라서 그 수요가 꾸준히 증가해 왔으며, 특히 유럽은 친환경 발전의 비중이 화력발전의 비중을 넘어섰다.
이와같은 기사를 보면 친환경 에너지의 효율성 문제가 대폭 개선되었음을 알 수 있다. 그러나 친환경 에너지의 문제가 효율만은 아니다.
바로 간헐성의 문제다.
태양광의 경우 여름과 겨울의 일조량이 다르고, 낮에만 발전이 가능하다. 따라서 전기를 저장할 수 있어야 한다. 그러나 전기에너지는 저장하기가 매우 어렵다. 전기에너지는 배터리에 저장된다. 현재 우리가 사용하는 전지는 2차전지 중에서도 리튬 이온배터리가 대다수다.
리튬이온배터리의 장점은 고밀도의 에너지를 저장가능하며 고전압이 가능하고, 자가 방전(사용하지 않을때 전기가 빠져나가는 것)정도가 작다는 점이다. 그래서 남는 전기를 저장하는데 탁월하다.
그러나 단점때문에 문제가 생긴다. 바로 과충전시에는 매우 불안정해 진다는 점이다. 과충전이 되면 내부 전극에서 쇼트가 나거나 축전지에 충격을 받으면 폭발 할 수 있다. 즉, 폭발위험이 있다.
이런 문제들 때문에 과도한 전력이 발생하는 여름의 낮과 같은 경우에는 남는 전기를 일부 버린다.
아래는 독일의 풍력에너지로 인한 체코와의 갈등이다.
위 기사를 보면 알 수 있듯이, 재생에너지는 간헐성을 해소하는 것이 필수다.
현재 찾아본 바로는 해답은 세가지 정도가 있는 것 같다.
1. ess
2. 수소
3. 비트코인
1. ESS(Energy Storage System), 전기차
ESS는 말그대로 에너지 저장 장치다. 리튬 이온배터리를 이용해서 에너지를 저장, 사용하여 간헐성에 대한 문제를 해결하겠다는 것이다.
오, 근데 전기차는 왜? 라고 할 수도 있다. 물론 맞는 말이다.
이 질문에 답하기에 앞서서 전기차는 과연 친환경적인가에 대한 답을 먼저 하도록 하겠다.
확실히 좀 낫긴하지만, 그래도 완전히 친환경은 아닌 것을 알 수 있다. 현재 전기는 대부분 화력발전소에서 생산된 전기를 사용하기 때문이다. 그런데도 불구하고 어째서 전기차는 이렇게 각광받는가?
전기차는 그 자체로 거대한 배터리이기 때문이다. 주차장에 주차된 차가 모두 전기차라면 거대한 ESS가 있는 것과 다름없다. 충전을 통해서 간헐적으로 발생한 에너지를 소화할 수 있기 때문이다. 모두가 전기차를 소유한 시대가 온다면, 친환경에너지의 간헐성 문제는 거의 해결되어 있을 것이다.
그래서 2차전지가 각광받고, 전기차가 각광받는 것이다.
2. 수소 ESS
물을 전기분해하면 산소 1개와 수소 2개가 나온다. 그리고 산소와 수소를 연료전지에 넣으면 물과 전기가 나온다.
이 간단한 원리를 통해 전기를 에너지로 저장하는게 아닌 수소로 저장하겠다는 거다.
간헐적으로 많이 생산된 전기를 물을 전기분해하는데 사용하여 수소를 만든 뒤에 수소탱크에 저장한다.
사실 수소에는 3가지 종류가 있다.
현 기술로는 그레이수소-블루 수소 정도에 머물고 있다. 그린수소로 나아갔을때, 비로서 수소 ESS가 가능해 지는 것이다.
그러나 수소ESS도 문제가 있다.
리튬전지와 동일한 폭발성이다. 수소 자체가 갖는 폭발성때문에 수소 탱크는 안전하지 않다.
그러면 수소차는 어떤가?
개인적으로 수소차는 현재 원자력 발전과 동일한 입지가 아닌가 싶다. 원자력 발전은 잘 관리하면 친환경적으로 에너지를 잘 사용할 수 있다. 그러나 한번 사고가 나면 크게 사고가 나기에 기피되고, 친환경에너지에 끼지 못하게 됐다.
수소차 역시 마찬가지다.
가연성 높은 고압가스를 사용하기때문에 점검도 자주해야하고, 고압수소가 금속 탱크나 금속 파이프등 금속을 약하게 하는 성질이 있기때문에 수소가 샐 가능성이 높아서 장비를 15년마다 교체해줘야 한다.
또한 수소차가 ESS로 작용하기 위해서는 수소를 공급받아야하는데 충전소마다 수소 탱크와 수소탱크 정비인력을 두기에는 셀프로 코드만 꽂으면 충전이 되는 전기차에 비해 너무나도 비효율적이다. 에너지 자체도 효율적이지 못한데 에너지 공급시스템조차 효율적이지 못하다. 그래서 개인적으로 수소에너지는 아직 갈길이 멀다고 생각한다.
3. 비트코인
남는 전력을 비트코인 채굴에 사용해서 비트코인 네트워크를 유지하고, 그에대한 보수를 비트코인으로 받는 것이다. 필요하다면 비트코인으로 전력을 구매하고, 남을 때는 파는 식으로 거래가 이뤄진다.
이 내용은 이미 한 번 다룬 적이 있으니 링크만 남기고 넘어가겠다.
https://0422.tistory.com/32?category=901040
비트코인 시리즈 (2) - 과연 비트코인은 환경파괴의 주범인가 (ARK 백서)
일론머스크가 최근 비트코인이 환경오염에 큰 영향을 미친다며 테슬라에서 비트코인 결제를 중단했다. 이게 촉발제가 되어 여러 악재 뉴스들이 튀어나오고, 비트코인은 30K까지 폭락했었다. 실
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어찌됐든, 우리가 지구에서 계속 거주한다면 친환경에너지로의 전환은 피할 수 없는 과제다.
아마도 이 세가지 중에서 답이 나올 것 같다. 만약 새로운 답이 제시된다면(새로운 배터리 종류의 개발이라던가) 새로운 산업의 길은 여는 계기로 작용할 것이다. 그러나 그럴려면 뭐 외계인이라도 잡아와야 할 것이다.
나는 개인적으로 태양광과 ESS를 좋게 본다.
다음 게시글은 에너지와 우리나라 산업의 관계에 대해 적어보겠다.
