(이 글은 '우리는 어떤 에너지를 사용해야 하는가'에 대한
현실 따위는 개무시한 이상론자, 회의론자의 생각을 담고 있습니다.)
발전 방법에 있어서 경제성, 현실성, 부산물의 환경 영향을 떠나
에너지가 어디에서 왔는지 생각해 보고자 합니다.
우리가 전기 에너지로 사용하는 에너지의 근원은
1. 질량(E=mc^2)
2. 천체의 역학적 에너지
밖에 없습니다. 화석 연료는 과거에 태양으로부터 온 에너지가
화학 에너지로 변환되어 저장된 것이므로 항목 1에 포함됩니다.
하지만 고갈을 앞두고 있으니 논외로 하겠습니다.
항목 1은 다시 둘로 나누면
1.1 태양 질량
1.2 지구 질량
으로 나눌 수 있습니다.
이 중 소모시켜도 되는 에너지와 안되는 에너지는 어떤 게 있을까요.
먼저 항목 2부터 보겠습니다.
대표적인 발전 방식은 조력 발전입니다.
지구-달 계의 역학적 에너지(계의 공전과 지구의 자전)를 소비하는 것인데,
각운동량은 보존되므로 결국 다음과 같은 결과를 초래하게 됩니다.
* 지구-달 거리 증가
* 계의 공전 주기 증가
* 지구 자전 주기 증가
이 현상은 우리가 전기 에너지로 소비를 하던말던 원래 조금씩 나타나고 있던 일인데
전기 에너지로의 전환은 이 현상을 더 가속시키게 됩니다.
문제는 지구의 자전속도가 일단 느려지면 다시 빠르게 할 방법이 거의 없지요.
1.2 항목을 보겠습니다.
이 항목에 해당되는 발전 방식은 핵분열, 핵융합, 그리고 지열 발전이 있겠네요.
(지열 발전은 핵분열에 포함되지만, 현재의 원자력 발전과 구분하기 위해 분리했습니다.)
(핵융합은 아직 개발 단계이지만 논의에 포함시키겠습니다.)
Fission과 Fusion은 지표에서 질량을 소비하여 에너지를 얻는 방식인데
워낙 E=mc^2가 강력해서 지구의 질량 감소는 거의 없다고 볼 수 있습니다.
수 백년 질량을 소비해봐야 우주 탐사선 하나 띄우는 것보다 지구의 질량 감소는 작지요.
어쨋거나 질량 소비는 소비니까, 지구 질량이 작아지면 어떤 일이 생길까요.
* 지구 자전 주기 감소
항목 2에서 문제로 나타났던 일이 약간이나마 상쇄되네요.
하지만 동일한 크기로 에너지 소비를 했을 때, 비교될 수 없을만큼 작은 영향입니다.
지열 발전은 어떨까요.
극단적으로 얘기하면 뜨거운 감자에 금속 젓가락을 꽂아
안쪽의 열을 밖으로 꺼내는 것이라 생각하면 됩니다.
지구 내부는 어짜피 식고 있는 중이지만, 이걸 가속화 시키는 거지요.
지구 내부가 식으면,
* 지구 다이나모는?
* 자기장 사라지면 우주선(cosmic ray)은? 태양풍은?
고민하고 연구해야 할 문제가 나타날 겁니다.
1.1 항목을 보겠습니다.
(해당하는 발전: 태양광, 태양열, 수력, 풍력 등)
태양의 질량 감소는 지구 공전 주기, 지구-태양 거리 변화를 갖고 옵니다.
그런데, 이건 우리가 능동적으로 접근할 수 있는 문제가 아닙니다.
그저 수동적으로 받기만 할 뿐.
그러므로 에너지원의 소모는 우리의 문제가 아닙니다.
우리의 문제는 각각의 발전 방식에 따른 지구 환경의 영향입니다.
1.1.1. 태양광, 태양열
전기 에너지의 소비 결과물 중 지구가 우주로 내뱉는 방식은 복사(전자기파) 밖에 없습니다.
즉, 가시광선(조명)이나 적외선(열)의 형태로 내보내는 거지요.
자연 상태에서 지구의 태양빛 흡수율과 반사율, 그리고 복사에 의한 에너지 방출은
서로 균형을 이루고 있는데, 태양광과 태양열 발전은 지표에서의 반사율을 낮추고
흡수율을 올리게 합니다. 고로 복사 에너지 방출이 증가합니다.
이게 오롯이 가시광선 영역대에서의 전자기파 방출 증가라면 모르겠지만
실제로 전기는 조명으로만 사용되는 것이 아니기에 적외선 복사가 늘어야 합니다.
즉 지구의 온도는 증가합니다.
1.1.2. 풍력
지구는 대류를 통해 태양광의 입사각이 작은 지역에서 큰 지역으로
열 에너지를 운동 에너지의 형태로 바꾸어 운송합니다.
풍력 발전은 그 과정을 방해하여 에너지를 가로채는 것이지요.
한때 화제가 되었던 서울 지하철 환풍구 발전을 떠올리면 됩니다.
열 에너지 전송이 원활하지 않게 되어 기후 변화가 나타나며,
열 에너지가 뭉쳐 있다가 한 번에 방출하는 형태의 자연재해가 규모와 빈도에서 모두 증가합니다.
이상 각종 발전 유형마다 회의적 관점을 말씀드렸습니다.
모두 정성적 접근만 있을 뿐, 정량적으로 분석한 것은 아니기에
실제 영향은 미비한 것이 있을 겁니다.
하지만 이 글에서의 요지는 '공짜로 쓸 수 있는 전기는 없다'는 겁니다.
'친환경'이란 단어를 '지구의 자연 상태 유지'란 개념으로 접근한다면
신재생 에너지로 명칭되는 발전 방식들 중 친환경적인 게 있을까요?
(인류가 사라지면 됨)
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