고난대학 교수 김 태호

 

1. 문제제기

다량의 화석연료를 사용함으로 인해 온실가스인 이산화탄소(Co2)의 배출량이 과도하여 지구 온난화와 더불어 지구환경 및 생태계가 파괴되고 있다. 이에 대해 국제사회가 위기감을 느끼고 있는 것은 어제 오늘의 일이 아니다. 이미 지구 온난화를 방지하기 위한 문제는 1992년에 「유엔 기후변동 프레임워크 조약（UNFCCC: United Nations Framework Convention on Climate Change）」에서 제기되었다. 이후 1995년 독일에서 조약 체결국이 모인 COP(Conference of Parties)를 시작(COP1)으로 매년 회의를 개최하여 오늘에 이르고 있다. 그런데 1997년에는 일본의 교토[京都]에서 COP3이 개최되어 체결국이 삭감해야 할 이산화탄소량의 구체적 수치까지 정한 「교토협정서」가 체결되었다.

이산화탄소 배출량은 경제성장과도 맞물려 있어 이산화탄소 배출량을 줄인다는 것은 일반적으로 경제 성장을 하지 못한다는 의미로 받아 들인다. 즉 경제 활동을 하는 데는 에너지(Energy)가 필요하며, 이 에너지를 얻기 위해서는 이산화탄소 배출량은 피할수 없다고 간주한다. 따라서 세계 각국은 이산화탄소 배출량의 삭감은 필요하다고 인정은 하면서도 삭감해야할 수치에는 신경을 곤두세우고 있다. 예를 들면, 2016년 미국의 대통령으로 당선된 트럼프(Donald J. Trump)는 2015년에 체결된 「파리(Paris)협정」(COP21)에서 탈퇴했던 사실은 기억에 새롭다.

그러나 세계 각국은 배출한 만큼의 이산화탄소를 흡수하는 대책으로 나무를 심어 산소를 공급하고, 발달된 기술로 이산화탄소를 배출하지 않는 태양광, 풍력 등의 발전(發電)으로 대체(代替)를 시도하는 등 실질적인 이산화탄소 배출량을 제로(0)로 하는 탄소중립을 유지하며 발전(發展)해가는 그린 성장을 목표로 노력하고 있다.

인간이 삶을 영위해가는 것은 이산화탄소를 배출하는 행위의 연속이라고 해도 과언이 아니다. 삶의 질을 높이고 편리한 생활을 추구하면 할수록 이산화탄소의 배출량은 더욱 늘어난다. 화석연료를 사용하여 발전(發電)을 하고, 공장을 가동하기 위해 온실 가스를 배출하는 연료를 태우며, 문명의 이기(利器)인 자동차를 사용하는 것 등은 이산화탄소를 배출시키는 주인(主因)이다. 바꾸어 말하자면 발전(發電), 공장, 자동차가 온난화 가스를 발생시키는 주역(主役)이라고 하겠다.

그러나 오늘날은 발전(發電)을 해도 이산화탄소를 배출하지 않는 그린(Green) 에너지의 생산이 가능하며, 그린 에너지로 공장과 자동차도 움직일 수 있는 시대를 개척하게 되었다. 그린 에너지를 중심으로 발전(發電)을 하여 사회가 필요로 하는 에너지를 공급하고, 또 이산화탄소를 배출한만큼의 산소를 공급하는 탄소중립을 이루어 지구 온난화 방지를 한다는 것이 COP의 목표다.

본고(本稿)에서는 현재 지구가 처한 상황 하에서 한국이 탄소중립을 달성하고 지속적인 경제 성장에 빼놓을 수 없는 에너지의 공급을 어떻게 해가면 될 것인가, 발전(發電)을 중심으로 일본의 사례에서 벤치마킹(Bench Marking)할 수 있는 것이 무엇인지에 대해 언급하고자 한다.

 

2. 발전(發電)과 이산화탄소

현재 유엔(UN)은 COP를 「지구 온난화 방지대책」의 장(場)으로 자리매김하며 이산화탄소 배출량을 적극적으로 줄이려는 노력을 하고 있다. 2015년 「파리협정」에서 합의한 내용은 세계적인 평균기온 상승을 산업혁명 이전 대비 2℃보다 낮게 유지함과 동시에 1.5℃이내로 억제한다는 것이다. 무엇보다도 온난화 가스의 배출을 줄이는 방법으로 평균기온의 상승을 억제하려고 한다. COP의 목표에 발맞춰 2021년 한국 정부도 온실 가스를 2018년 대비 2030년까지 40%를 감축하고 나아가 2050년에는 탄소중립을 달성하겠다고 선언했다.

요컨대 탄소중립을 이루기 위해 그린 에너지를 얻을 수 있는 발전(發電)를 하면 이산화탄소 배출량을 줄이고, 또 지구 온난화도 방지할 수 있는 것은 명백하다. 화석 연료를 사용하지는 않는 발전(發電)으로 얻은 그린 에너지로 공장을 가동하고, 전기로 달리는 자동차를 보급하면 탄소중립은 달성할 수 있으며 지구 온난화 방지도 된다.

그렇다면 그린 에너지는 어떻게 얻으면 될까? 화력(석탄, 가스, 가솔린 등), 원자력, 수력, 태양광, 풍력, 조력(潮力), 지열(地熱) 등의 제(諸) 발전(發電) 형태에 대해 생각을 해보기로 하자. 대체로 발전(發電)의 종류를 (그림1)과 같이 A・B・C로 나누는 경향이 강하다.

<(그림1) 발전(發電)의 부산물로 본 분류>

 

그러나 (그림1)에서 A・B・C의 세 영역으로 구분하는 이유가 명확하지 않다. 한편, 「발전(發電)의 부산물로 본 분류」칭하면 구분의 근거가 명확해 진다. 즉 (그림1)의 A는 발전(發電) 의 부산물로서 이산화탄소, B는 핵연료 폐기물을 배출하며, C는 발생되는 부산물이 거의 없기 때문이다.

<(그림2) 이산화탄소 배출로 본 발전(發電)의 분류>

  

이산화탄소 배출의 관점에서 (그림1)의 A・B・C를 재분류하면, (그림2)의 a・b 두 영역으로 나눌 수 있다. (그림2) a의 화력발전은 온실가스인 이산화탄소를 가장 많이 배출한다. 전문가에 의하면 천연가스는 석탄의 1/3정도의 온실가스를 배출하고, 또 원자력 발전(發電)을 포함한 영역 b는 온실가스를 거의 배출하지 않는다고 한다. 그러나 영역 b의 원자력 발전(發電)을 제외한 형태의 그린 에너지를 얻는데는 자연조건과 환경의 제약이 따르고 비용이 많이 들며 안정적인 공급도 난제로 남아 있다.

 

3. 일본의 탄소중립과 그린 에너지 정책

일본이 탄소중립을 달성해 가는 과정에서의 발전(發電) 상황에 대해 살펴 보기로 하자. 스가 요시히데[菅義偉] 전(前) 총리는 2020년 10월 국회에서 일본의 온실가스 배출을 2050년까지 제로로 한다는 정부 방침을 발표했다.

2021년에 일본의 「자원 에너지청(資源エネルギー庁)」(경제산업성)이 발표한 발전 전력량은 아래와 같다.

 

<일본의 발전 전력량 현황>

[자료: 2021년 「자원에너지청」 (경제산업성) ]

위의 표에서 2010년에서 2019년까지의 내역을 보면, 2010년에는 비(非)화석연료의 발전(發電)이 34.6%에 달하고 있다. 그러나 다음 해인 2011년은 19.7%로 급격하게 줄어 들었는데 그 이유는 같은 해 3월 11일에 일어난 동일본대진재(東日本大震災)로 인한 것이다. 즉 후쿠시마[福島] 원자력 발전소가 폭발하여 2014년에는 일본내의 모든 원자력 발전소가 발전(發電)을 중단했기 때문에 원전(原電)에서 얻은 발전량은 제로다. 반면 표에서 보는 바와 같이 원자력 발전(發電) 공백의 대부분은 천연가스가 보충하고 있다.

이와같은 동향은 동(同) 「자원 에너지청」이 제시한 아래의 그래프에서도 확인된다.

<일본의 일차 에너지 공급>

[자료: 2021년 「자원 에너지청」 (경제산업성) ]

여기에서 한 가지 주목해야 할 점이 있다. 후쿠시마 원자력 발전소의 폭발을 계기로 2012년 이후 일본내의 원자력 발전소가 거의 공급을 하지 못하는 상황에서도 전력난을 겪지 않고 있다는 점이다. 일본은 원자력 발전소가 가동을 하지 않아도 전력수급의 공백을 메울수 있는 다른 형태의 발전소를 보유하고 있기 때문이다.

한편 후쿠시마 원자력 발전소의 폭발로 인해 원자력 발전(發電)보다 그린 에너지를 많이 도입해야 한다는 여론은 일고 있다. 그 한 예로 2014년 동경도지사(東京都知事) 선거에서 총리를 역임한 호소카와 모리히로[細川護煕]가 출마하여, 탈원전으로 원자력 발전(發電) 제로, 그리고 자연 에너지로의 전환을 주장했다. 여기에 재임 중 국민으로부터 인기가 높았던 고이즈미 쥰이치로[小泉純一郎] 전(前) 총리까지 호소카와를 지원을 했으나 패했다. 즉 원전(原電)의 에너지 문제가 대두되었으나 동경도(東京都)의 유권자들에게 설득력은 얻지 못했다.

다음으로 일본 「자원 에너지청」의 웹사이트에 공개하고 있는 원자력 발전소의 현황에 대해 살펴 보자.

<일본 원자력 발전 현황>

PWR(녹색) :가압수형 원자로

BWR(파랑색) : 비등수형 원자로

ABWR(하늘색) : 개량형 비등수형 경수로

[자료: 일본 자원 에너지청 웹사이트]

위에서 보는 바와 같이 일본은 수많은 원자력 발전소를 보유하고 있다. 일본이 가동하고 있는 원자력 발전소의 숫자는 미국, 프랑스, 중국에 이어 세계의 4위를 차지하고 있다. 동일본대지진 이후 24기(基)의 원전(原電) 폐로(廢爐)를 결정하는 한편, 10기(基)의 신규 원전 건설 계획도 추진하고 있다. 게다가 2021년에는 1983년에 가동하여 40년을 맞이하게 되는 센다이[川内] 원자력 발전소를 폐쇄하지 않고 20년을 더 연장하여 발전(發電)을 하기로 결정했다.

일본 경제산업성은「에너지 기본 계획 개정안」(제 6차 에너지 기본계획)에서 2030년까지 총발전량의 20~22％는 원전(原電), 41%(LNG:20％, 석탄:19％, 석유 등:2％)는 화력발전(發電), 36~38％는 재생에너지, 그리고 1％를 수소와 암모니아로 공급한다고 공지하고 있다. 2019년의 통계에서 본 재생에너지 18%와 비교하면 2030년의 계획은 배(倍)로 책정하고 있는 셈이다. 특히 자연 조건에 따라 변동이 심한 발전(發電)과 전력 수급을 극복하기 위해 축전지의 개발과 송전시설의 설비도 함께 추진하고 있다.

 

4. 한국의 전력 수급 상황

일본과 비교를 하기 위해 한국의 발전(發電) 상황에 대해 알아 보자. 아래의 표는 2021년 5월 한국전력공사가 공표한 「한국 전력통계」다.

 

<한국 전력통계>

[자료: 2021년 한국전력공사 「한국 전력통계」]

위의 그래프(Graph) 와 표로 부터 매년 한국의 발전량이 늘어나고 있음을 알 수 있다. 여기에서 주목되는 것은 수력, 화력(기력), 복합, 원자력의 비율이 크게 변화하지 않고 전력(電力)을 공급하고 있는 점이다. 또한 매년 증가하는 전력소비를 신재생 에너지가 지탱하고 있다. 이러한 상황은 일본보다 더 안정적인 전력(電力) 공급이 가능하다는 특징이라고 하겠다. 여기에서 신재생 에너지란 신에너지와 재생에너지를 합쳐 부르는 의미로 태양광, 수력, 풍력, 생물 유기체 등을 포함하여 재생이 가능한 에너지로 변환시킨 에너지라고 하겠다. 재생에너지는 고갈되지 않기 때문에 지속적으로 이용할 수 있다.

그러나 2011년 9월 한국에서는 정전사태가 발생했다. 기록적인 늦더위로 인한 에어컨의 과다 사용으로 예비 전력량이 떨어졌다는 것이 한전(韓電) 측의 설명이었다. 바꾸어 말하면 한국은 일본과 같이 비상시에 대비해 예비전력을 확보할 수 있는 여력이 부족했다고 할 수 있다. 따라서 갑작스런 사태에서 예비전력을 얻을 수 있는 발전소를 준비하고 있는지 살펴 봐야 할 것이다.

한국에서도 일본과 같이 원자력 발전(發電)으로 전력을 공급하고 있으나 탈원전 정책의 일환으로 월성 1호기를 폐쇄했다. 월성 1호기는 1982년에 가동을 시작하여 2015년 원자력 안전위원회로부터 계속운전 승인을 받아 2022년까지 가동될 예정이었으나, 2019년 12월 발전(發電)을 영구정지한다고 결정하여 예정보다 약 2년을 앞당겨 폐쇄했다.

한편 이미 언급한 바와 같이 일본의 센다이 원자력 발전소는 가동을 시작하여 곧 40년을 맞이하게 된다. 그렇지만 향후 20년을 더 연장하여 발전(發電)을 계속하기로 결정했다. 이는 급작스런 전력공급 변화에 따르는 혼란과 전력(電力)이 부족한 상황의 공백을 메우고 건설한 원전(原電)을 이용하겠다는 자세라고 할 수 있다. 또 일본 정부가 10기(基)의 신규 원전 건설까지 계획을 하고 있는 것은 탈원전을 하지 않겠다는 의지로 해석된다. 이것은 태양광, 풍력 등 신재생 에너지의 비중을 높혀 탄소중립을 이행하는데 있어 원전(原電)의 역할또한 필수 불가결한 것으로 인식하고 있는 증거라고 하겠다.

한국 정부는 2050년 탄소중립을 실현할 때까지 원전의 역할은 유지하면서 신규 원전(原電)은 건설하지 않고 설계 수명이 종료되는 원전은 폐쇄하며, 태양광, 해상 풍력 등 신재생에너지와 수소에너지의 비중을 높혀 탄소중립을 이뤄나간다고 한다. 다시 말하면 탈원전을 하고 신재생에너지 발전(發電)으로 올인(All In)을 하겠다는 것이다.

 

5. 글을 맺으며

원자력 발전(發電)은 이산화탄소를 발생시키지 않는 그린 에너지임에도 불구하고 탈원전이라고 하는 정책이 세계적인 추세로 목소리를 높이고 있는 이유는 무엇일까? 원자력 발전(發電)에는 사고와 원자력 폐기물 관리라는 과제가 동반되는데 전자를 중심으로 언급을 하기로 한다.

원자력 발전소 사고로는 1986년 체르노빌 원자력 발전소와 2011년 후쿠시마 원자력 발전소의 폭발은 아직도 기억에 생생하다. 원자력 전문가는 체르노빌 원전(原電)은 정치적 논리가 원자력 발전(發電)을 지배한 점과 발전소 자체의 기술적인 문제가 폭발사고를 일으켰다고 지적한다. 즉 구(舊) 소련 공산당 지도자들과 정부 관리(官吏)들은 수리에 필요한 시간을 줄이고 발전(發電)을 초과 달성하여 성과를 올리려고 했으며 방사선 차단벽이 없고 구조물은 불량자재를 사용한 것이 폭발의 원인이었다고 한다.

반면 일본 후쿠시마 원자력 발전소의 폭발은 정치적인 것과 기술적인 문제는 전혀 없었다. 동일본대진재 때, 동북지방의 태평양 먼 바다에서 일어난 지진으로 발생한 쓰나미가 원자력 발전소를 덮쳐, 핵연료를 냉각하는 전원(電源)이 소실되어 펌프를 가동할 수 없게 되자 수소가스가 충만되어 폭발로 이어진 것이다. 요컨데 상상을 초월하는 쓰나미를 예측하지 못하고 방파제의 높이를 낮게 설치한 과오가 폭발의 근본 원인이었다.

후쿠시마 원자력 발전소 폭발 사고 이후, 일본의 일부에서도 탈원전을 주장하고 있다. 그러나 일본의 원자력 전문가들은 일본의 원자력 발전소가 기술적인 문제로 인해 폭발로 이어지는 경우는 있을 수 없으며, 이산화탄소가 거의 배출되지 않는 측면에서 그린 에너지라고 한다.

앞에서 언급한 것과 같이 일본은 탈원전이 아니라 원전(原電)을 지속해가며 2030년까지 총 발전량의 2할(割)정도를 유지한다는 방침이다. 또 재생에너지를 36~38％ 수준으로 점진적으로 늘이되 이산화탄소를 많이 배출하는 석탄도 19％를 사용한다는 계획이다. 재생에너지는 이상적이기는 하지만 자연조건에 좌우되기 쉽기 때문에 에너지의 안정적인 공급이 어렵다. 따라서 일본은 축전지의 개발과 이에 따르는 송전설비를 개선하여 전력(電力) 수급조정을 하려고 한다.

이와같이 일본 정부는 이산화탄소를 삭감하는 발전(發電)이라는 문제에 대해 현실을 바탕으로 차근차근히 해결간다는 자세로 일관하고 있다. 이렇게 하여 재생에너지의 발전(發電)과 함께 온실가스 배출을 2050년까지 제로로 하는 탄소중립을 달성한다는 목표를 향해 매진하고 있다.

그러나 근년에 일본은 계속해서 화석상(化石賞)을 수상하고 있다. 이 상(賞)은 매년 COP 회의 기간 중, 기후변동 문제를 다루는 900개가 넘는 세계환경 NGO의 의견을 종합하여 「기후행동 네트워크（CAN：Climate Action Network）」가 지구온난화 대책에 적극적이지 않는 국가에 대해 비난하고 힐책하는 의미로 수여한다. 일본은 이에 동요(動揺)하지 않고 경제발전에 필요한 지속적이고 현실적인 전력(電力) 공급 플랜(Plan), 원자력 발전(發電)의 유지, 그린 에너지 확대와 송전설비 개선 등으로 탄소중립을 달성을 위한 점진적인 노력을 하고 있다.

요컨데 일본이 비상시의 예비전력 확보를 위한 발전소를 준비하고 있는 점, 탈원전이 아닌 원전(原電)도 발전(發電)의 한 영역으로 유지하고 있는 점, 탄소중립이라는 목표를 달성하기 위해 현실적이고 점진적으로 정책을 실행해 가는 점, 재생에너지의 설비에 따르는 약점을 보완하며 전력(電力)의 안정적인 공급을 위해 기술개발과 개선 등을 추진하고 있는 점은 한국에 있어 타산지석이 되지 않을까 생각한다.

 

<참고>한일간의 관련성이 있는 문제를 다룰 때, 일본과의 대립각을 세우지 않으면 비판을 받는 경우가 있다. 상기(上記)의 필자의 견해는 흑백 논리가 아닌 타산지석으로 한국의 발전(發電) 전략에 도움이 되기를 바라는 간절한 마음이다.

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