산업이 발달하고 모든 것이 풍요로워지는 데에 기여한 1등 공신이 전기일 것이다. 전기 없이 할 수 있는 것이 극히 제한적이다. 특히 컴퓨터나 스마트폰, 그리고 인공지능 등은 모든 기기나 장치, 시스템의 두뇌 역할을 하는데, 전기 없이는 움직이지 못한다. 앞으로 늘어나는 전기의 수요를 생각하면 발전시설을 늘려야 한다. 그것도 획기적으로 늘려야 할 것이다.

나는 전기를 아주 아껴 쓴다. 어지간하면 창으로 빛이 많이 들어오게 하고는 불을 켜지 않는다. 쓰지 않으면 자주 끈다. 건강을 위해서도 그렇지만, 바쁘지 않으면 엘리베이터를 잘 타지 않는다.

왜냐고? 전기를 만들어 보면 안다. 전기는 돈이다. 화석연료를 써서 물을 끓이고 증기로 터빈을 돌려 전기를 만드는 효율은 아주 낮다. 결국 지구 온난화를 일으킨다. 발전소와 전기 수요지가 멀면 송전과 변전에 낭비가 많다. 그리 좋지 않은 모양새다.

전기(電氣)는 전자(電子)의 이동으로 생기는 에너지의 한 형태로 음양의 두 종류가 있는데, 같은 종류의 전기는 밀어내고 다른 종류끼리는 당기는 힘이 있다. 전자(電子)는 물질의 기본적 구성 단위로서 원자 안에 그 원자 번호와 같은 수가 들어 있는데, 음전기를 띠고 원자핵의 주위를 돈다. 대부분의 물체는 정전기(靜電氣)를 띤다. 우리는 불편한 정전기를 자주 경험했을 것이다. 전기의 ‘전(電)’ 자는 번개를 뜻한다.

물체가 띠고 있는 정전기의 양(量)을 전하(電荷)라고 한다. 전하는 물질이 가지고 있는 전기적인 성질의 근원으로, 양전하와 음전하가 있다. 원자핵을 구성하는 양성자(proton)는 양의 전기적 성질을 띠는 양전하이고, 원자의 주변을 도는 전자(electron)는 음전하다. 정전기나 대전(帶電)은 전하가 어디에 얼마나 있는가에 관련된 현상이라면, 어떤 힘으로 자기장을 일으켜 전하(전자)가 움직이도록 하는 것이 유도 전류에 의한 발전의 원리다. 이때의 어떤 힘이란 수력이나 풍력 또는 불을 때어 나오는 증기를 말한다. 이 힘으로 터빈을 돌리고, 이 터빈이 발전기에서 자기장을 일으켜 유도 전기를 만드는 것이다.

최근에 태양광, 풍력 등 신재생에너지 발전 설비가 증가하고 발전량도 늘어나면서, 전체 전력 공급에서 신재생에너지가 차지하는 비중이 커지고 있다. 특히 일조량이나 바람이 풍부한 특정 시간대에는 신재생에너지 발전량이 예상을 초과하여 전력 공급이 수요를 초과한다. 전력 공급이 수요를 크게 초과하게 되면 전력망의 주파수와 전압이 불안정해지고, 심한 경우 대규모 정전(블랙아웃)이 발생할 위험이 있다. 전기를 물이라고 치면, 물이 많으면 댐이 넘치고 홍수가 나서 물난리를 치는 것과 같다.

이러한 전력 과잉 공급 및 계통 불안정성 문제를 해결하기 위해 전력 당국(주로 전력거래소)은 발전기들의 출력을 줄여 달라고 한다. 재고가 많으면 공장 가동을 줄이듯이, 전기를 만드는 발전소에 출력 제어나 감발(減發)을 요청하게 된다. 그러나 원자력 발전소는 안정적으로 가동해야 하고, 발전 효율을 높여야 하기 때문에 화력발전을 줄여 화석에너지 소비를 억제하는 것이 옳다. 한전이 개인들이 생산한 풍력과 태양광 에너지를 사 준다면 발전단가가 올라가 소비자가 부담을 해야 한다. 또 태양광이나 풍력발전기를 농토나 바다 위에 설치하는 것은 지양해야 한다. 논밭이나 어장을 잠식해서야 되겠는가?

반감기가 길고 방사능을 내는 핵원료에 대한 불안감이 있긴 하지만, 지금의 기술로 원자력 발전은 지진 등의 위기에 우려할 정도는 아니라 한다. 세계의 다른 여러 나라에서 투자 효율을 고려해 원자력 발전을 늘리고 있다. 먼 곳으로 송배전할 필요가 없고, 경제적이고 안정적으로 전기를 공급하도록 전기의 수요가 많은 곳에 소형 원자력 발전시설(SMR)을 설치하는 것이 추세다.

재생에너지 비중이 가장 높은 제주도에서 전기가 지나치게 많이 생산돼 남은 에너지를 활용하는 ‘분산에너지 특화지역’ 지정을 신청했단다. 에너지 자립형 시스템 구축을 하겠다며 전기차, 수소, 가상발전소 등 다양한 분야에 신기술을 시험하고 있단다. 다른 발전 설비 없이 신재생에너지 만으로 충분하게 전기를 공급할 수 있다면 얼마나 좋겠는가? 그게 바로 탄소중립이다.

국가도 기업도 보유 자원을 장기적이고 안정적으로, 비용이 적게 들거나 수익이 많은 방안에 투하해야 한다. 화력(석탄 + LNG 등) 발전이 약 60%, 원자력 약 30%, 신재생에너지(수력 포함) 발전이 약 10% 정도인 우리나라에서 효율이 낮은 화력발전의 비중이 너무 크다. 지구온난화에도 역행한다. 풍력과 태양광 발전은 설비의 수명과 투자 효율을 고려해야 한다. 그러면 답은 나온다.

출처 : FRANCEZONE

■ 조 기조(曺基祚 Kijo Cho)

. 경남대학교 30여년 교수직, 현 명예교수 

. Korean Times of Utah에서 오래도록 번역, 칼럼 기고 

. 최근 ‘스마트폰 100배 활용하기’출간 (공저) 

. 현 한국도박문제관리센터 비상근 이사장으로 봉사 

. kjcho@uok.ac.kr