데이비드 맥케이 (David MacKay): 재생 에너지에 관한 현실성 검토

재생 에너지로 영국과 같은 나라에 전력을 공급하려면 땅이 얼마만큼 필요할까요? 나라 전체를 다 덮어야 할까요? 실용적인 이 강연에서 데이비드 맥케이는 우리가 선택할 수 있는 지속 가능한 에너지에 관해 우려되는 한계점을 보여주고 그럼에도 우리가 재생 에너지를 추구해나가야 하는 이유를 설명합니다. (TEDxWarwic 에서 촬영)

산업 혁명이 시작되었을 때,

영국에 석탄 형태로 매장된 탄소의 양은

사우디 아라비아에 석유 형태로 매장된

탄소의 양만큼 많았습니다.

그리고 이런 탄소 자원은
산업 혁명의 동력이 되었습니다.

덕분에 영국이 대영제국으로 불리게 되고

잠시나마 세계를 제패할 수 있었죠.

하지만 1918년 영국의 석탄 생산량은 정점을 찍고,

그후로 생산량은 계속 줄어들었습니다.

이후 영국은 북해의 석유과 가스 자원을

사용하기 시작했습니다. 그리고 2000년,

북해에서 생산되는 석유와 가스 자원도 정점을 찍은 후

생산량이 점차 줄어드는 추세입니다.

이와 같이 접근하기 쉽고, 지역에 매장된
안전한 화석 연료의

유한성에 대한 관찰은

"이제 무엇을 사용해야 하지?"
하는 생각을 하게 만들었죠.

"화석 연료를 다 써버린 뒤의
우리 삶은 어떤 모습일까?

이제 화석 연료 없이

살아가는 방법을 모색해야 하지 않을까?"

기후 변화도 우리 삶의 방식을
바꿔야 하는 이유입니다.

사람들이 화석 연료 없는 삶과

기후 변화 등을 얘기하는데, 거기에는

엉터리, 거짓된 환경 친화 활동,
호도성 광고가 많다고 생각합니다.

저는 물리학자로서

사람들이 잘못된 정보에
귀기울이지 않도록 하고

변화를 만들어낼 수 있는
일들이 무엇인지 이해하고

가치를 창출할 수 있는 생각에 집중할 수 있도록
도와야 할 책임을 느낍니다.

이것을 물리학자들이
'봉투 뒷면에 계산하는 방법'이라고 하는 것에 비추어

설명드리겠습니다.

우리 물리학자들은
봉투 뒷면에 계산하기를 좋아합니다.

질문을 하나 하고 숫자를 적고

답을 구하는 방식입니다.

정확하지는 않을지라도

"음" 하며 생각할 여지는 남깁니다.

자, 질문 하나 하죠. 상상해봅시다.

"그래, 화석 연료 없이도 살 수 있어."

"생물 연료를 쓰면 되지. 문제를 해결했어."

"교통에 더이상 석유가 필요치 않아."

그렇다면 교통에 필요한 생물 연료를

길가 잔디에서 재배한다면

길가의 너비가 얼마나 넓어야 할까요?

한 번 계산해 봅시다.

자동차가 시속 96 km로 달리고,

연비는 새차의 경우 유럽 평균치인

1리터당 12.7 km 라고 합시다.

생물 연료를 재배하는 경우 생산성은

연간 헥타르당 1,200 리터가 됩니다.

이것도 유럽 평균치입니다.

자동차가 80m의 간격을 두고

계속 길을 따라

달린다고 상상해봅시다.

도로의 길이는 중요하지 않습니다. 왜냐하면

도로가 길수록 생물 연료 재배 면적은
넓어지는 것이니까요.

자, 숫자가 나왔죠?

이제 첫 번째 숫자를 나머지 숫자로 나누면

약 8km가 나옵니다.

그게 답입니다.

이만큼의 너비로 재배를 해야 합니다.

물론 아까 조건을 적용한 상태에서 말이지요.

이 답을 보면

"음. 쉽지 않겠는데?" 하실지도 모르겠습니다.

아마 면적이 문제된다고
생각하는 분들이

계실지도 모르겠습니다.

저도 이 점을 얘기해볼까 합니다.
질문입니다.

면적이 문제가 될까요? 대답은

'그렇다' 입니다. 하지만 나라에 따라 다릅니다.

먼저 오늘 우리가 있는 곳인

영국부터 알아보죠.

영국의 에너지 소비량,

교통 뿐만 아니라
모든 것을 포함하는 총 에너지 소비량은

전구수로 환산하면

전구 125개를 늘 켜놓은 것과 같고,

1인당 하루에 125 킬로와트시간을
소비하는 것과 같습니다.

이것이 영국의 에너지 소비량입니다.

교통에 전구 40개,

난방에 전구 40개,

전기를 만드는데 전구 40개가 필요합니다.

이들 세 가지 주요 활동에 비해

다른 것들은 에너지가 상대적으로 적게 듭니다.

우리가 물건들을 수입하는데 드는
에너지까지 따진다면

그 양은 더 커집니다.

이 에너지의 90%는 화석 연료에서 얻고,

10%만이

원자력이나 재생 에너지 같은

친환경 원료에서 나옵니다.

자,

영국은 그렇고, 영국의 인구 밀도는

평방킬로미터당 250명입니다.

다른 나라에 똑같이 2 가지 기준을

적용해서 보여드리겠습니다.

수직축은

전구 수, 즉 1인당 에너지 소모량입니다.

영국은 1인당 전구 125개입니다.

저기 자그마한 파란 점은

영국의 국토 면적입니다.

수평축에는 인구 밀도가 있지요.

1평방미터당 250명입니다.

유럽 국가를 파란색으로 표시해보면

변화가 생기는 것을 보실 수 있습니다.

이 양축은 로그식을 따른다는 것을 유의하세요.

회색 막대를 하나씩 옮겨갈 때마다

10배로 증가합니다.

아시아를 붉은 색으로 표시하여 반영하고,

중동과 북미는 녹색,

사하라남쪽의 아프리카는 청색,

남아프리카는 검은색

중앙 아메리카는 보라색,

북미, 호주, 뉴질랜드는

황토색으로 표시합니다.

인구 밀도와 1인당 소비량이

아주 다양함을 알 수 있습니다.

나라 별로 다 다릅니다.

왼쪽에서 제일 위에는 캐나다, 호주 등의

국토가 매우 넓고
1인당 소비량이 많은 국가가 있습니다.

1인당 전구가 200-300개입니다.

인구 밀도는 매우 낮습니다.

오른쪽 제일 위에는
캐나다와 1인당 소비량이 비슷한

바레인이 있습니다.

1인당 전구 300개 이상입니다.

그런데 인구 밀도는 300배 이상인

평방 킬로미터당 1,000명입니다

오른쪽 아래는 바레인과 인구 밀도가 같지만

1인당 소모량이 1/100인
방글라데시가 있습니다.

왼쪽 아래에는, 음, 아무 것도 없네요.

옛날에는 사람들이 많았는데 말이죠.

이 그림에서 얻을 수 있는 교훈입니다.

수단, 리비아, 중국, 인도, 방글라데시

뒤에 파란색 작은 꼬리를 달았습니다.

그건 15년 동안의 변화입니다.

15년 전에는 어디에 있었으며
지금은 어디에 있나요?

우리가 알 수 있는 것은,

모두 오른쪽 위로
움직이고 있다는 것입니다.

위쪽, 그리고 오른쪽,
즉, 인구 밀도가 늘어나고,

1인당 소모량이 늘어납니다.

우리는 오른쪽 위에 있죠

약간 특이합니다.

영국과 독일, 일본, 한국, 네덜란드

기타 몇 가지 특이한 국가가 여기 해당됩니다

많은 다른 국가가 오른쪽 위로 올라와

우리와 합류할 것입니다

다시 말해, 에너지 소비에 있어

우리가 이들 국가의 미래 모습인 것이죠.

이 그림에 오른쪽 아래로 내려오는

분홍색 선이 있습니다

이 선은 면적당 동일한 전력 소모량을
연결한 것입니다.

1평방미터당 1와트 기준입니다.

예를 들어, 여기 중간선은

1평방미터당 0.1와트로서,
보라색으로 표시된

사우디 아라비아, 노르웨이, 멕시코,

방글라데이의 15년 전 모습입니다.

세계 인구 반 이상이

이미 이 선 위쪽에 해당합니다.

영국은 1평방 미터당 .

1.25 와트를 소비합니다.

독일도 비슷하고, 일본은 약간 더 많이 소비하지요.

도대체 이게 무슨 상관일까요?

왜 이걸 한 걸까요?

재생 에너지 뿐 아니라

기타 전력도 동일한 단위로 측정가능합니다.

재생에너지는 지금 우리가 사용하는 에너지의 90%를

화석 연료에서 얻고 있는 상황에서
벗어나게 할 수 있습니다.

자, 재생 에너지에 대해 이야기해 보죠.

에너지 작물은 유럽 기후에서

평방미터당 0.5와트의 전력생산이 가능합니다.

이것이 무엇을 의미할까요?

조금 전에 생물 연료에 대해 제가 말씀드렸으니

대충 예상 가능하실 듯 한데요.

우리는 1평방미터당 1.25와트를 소비하죠.

이는 다시 말해

영국 전체에 에너지 작물을 심어도

오늘날 소비하는 에너지를 감당할 수 없습니다.

풍력은 좀더 많은 에너지를 생산하죠.

평방미터당 2.5와트 입니다.

1.25와트의 2배 정도 밖에 안 되죠

다시 말해,
모든 형태의 에너지 수요를

풍력으로만 충당하려면

영국 국토의 반을
풍력 발전소로 덮어야 합니다.

이를 증명할 만한 자료도 있습니다

이제 태양열을 볼까요?

태양열 판넬을 지붕에 설치하면

잉글랜드에서 1평방미터당
20와트의 전기가 생산됩니다

태양열을 많이 생산하고 싶다면

농촌 전체를 태양열 판넬로 덮는 방법인

전통적인 바이에른 발전 방식을

사용하면 됩니다

태양열 단지는 판넬 간 차이가 있어

전력 생산량이 더 적습니다

평방미터 당 약 5와트죠

보시는 것은 버몬트의

태양열 단지인데 평방미터당
4.2 와트를 생산합니다

다시 상기해보죠. 우리는
평방미터당 1.25 와트를 씁니다.

풍력은 2.5 와트,
태양열 공원은 5 와트를 생산합니다.

따라서 여러분이
어떤 종류의 재생 에너지를 고르든

재생 에너지 간 비율에 관계 없이

재생 에너지로 영국에 전력 공급을 하려면

전 국토의 20-25%를

재생 에너지 발전 설비로

뒤덮어야 한다는 결론입니다

이것이 나쁘다고 말하는 게 아닙니다.

단지 감을 잡을 수 있도록 설명드린 겁니다

저는 재생 에너지 반대론자가 절대 아닙니다.
오히려 재생 에너지를 사랑하죠.

그런데, 숫자 계산도 좋아하죠. (웃음)

사막에서 태양열 발전을 하면

단위 전력 생산량이 더 많죠.

흐린 날이 별로 없으니까요.

이 경우 평방미터당
14와트 정도 생산이 가능합니다

이 설비는 평방미터당 10와트짜리고요

스페인에 있는 이 설비는
평방미터당 5와트짜립니다

태양열로 넉넉잡아

평방미터당 20와트 생산이 가능할 겁니다.

이 정도면 괜찮은 예일 듯 합니다.

물론 영국에는 사막이 없죠.

아직은요. (웃음)

지금까지 내용을 요약하겠습니다.

저의 사랑에도 불구하고
모든 재생 에너지는 효율이 떨어집니다.

단위 면적당 전력량이 적습니다.

이런 단점을 받아들여야 하죠.

다시 말해

영국 같은 나라에서 재생 에너지로

오늘날의 소비를 충당하려면

재생에너지 설비가

국토 전체만하지는 않을지라도

국토의 일부를 웬만큼 덮는
엄청난 크기가 되어야 합니다.

화석 연료를 사용하지 않고

전력을 생산하는 다른 방법이 있긴 합니다.

원자력이죠. 여기 육지 측량부

지도를 보시면 푸른 색 네모 안에 표시된

사이즈웰 비 원자력발전소가 보일 겁니다

1평방킬로미터 당 1기가와트로서

1평방미터로 환산하면 1,000와트죠.

이걸로 보면 원자력은

재생 에너지만큼 넓은 장소를 차지하진 않죠.

물론 다른 요소가 있긴 합니다.

원자력은 인기가 없습니다.

이 점은 재생 에너지도 마찬가지고요.

이 사진은 에딘버러 외곽의
페니쿡이라는 작은 마을에서

협상이 한창 진행중인 모습입니다.

페니쿡 어린이들이

풍차를 불태우고 있죠?

사람들이 툭하면 반대하니까

협상에 대비해 온갖 선택권을
준비해놓고 있어야 합니다

영국과 같은 나라에서 공급 문제는
어떻게 대응해야 할까요?

3가지 선택을 할 수 있습니다:

나라를 뒤덮을 정도 규모의 재생 에너지,

다른 나라를 활용한 재생 에너지,

즉, 표에서 제일 왼쪽 위에 있는 나라에 가서

정중히 부탁하는 거죠.

"재생 에너지 설비를 우리 뒷마당에 세우지 않고

댁의 뒷마당에 세워도 될까요?"

심각한 선택이죠.

전 세계가 이 문제를 다뤄야 합니다.

호주, 러시아, 리비아, 카자흐스탄 같은 나라가

재생 에너지를 만들기 위해서
우리한테 가장 좋은 친구가 될 수 있겠죠.

세 번째 선택은 원자력 발전입니다.

공급 측면에서 해결하는 것이죠.

공급을 조절하는것과 함께,
우리가 기억해야 할 것은

매우 많은 양이 필요하다는 것입니다.

왜냐하면 우리는 지금

에너지의 90%를 화석 연료에서 얻고 있으니까요.

공급 측면 외에도

수요를 줄이는 것도 방법입니다.

인구를 줄이면 되겠네요.

- 그 방법은 저도 모르겠습니다. -

아니면 1인당 에너지 소비량을 줄이면 됩니다.

에너지 소비 측면에서

좋은 아이디어 3가지를 말씀드리겠습니다.

먼저, 교통

교통 에너지 소비를 줄이는 물리 법칙입니다

사람들은 "그래, 맞아. 기술이면 다 돼.

운송 수단의 연비를 100배 높이면 되지."

맞습니다. 예를 보여드리죠

이 전형적인 자동차의 에너지 소비는

100인-km 당 80킬로와트시 입니다.

보통 유럽 차입니다.

80킬로와트시. 방금 보여드린

물리학 법칙을 적용하여
100배로 높일 수 있을까요?

물론입니다. 자전거로 만들면 됩니다.
에너지 소모는 80배 효율적이며

생물 연료로 움직이죠.
시리얼을 먹은 다리힘이요.

(웃음)

다른 대안도 있습니다.

그 차를 타는 아가씨는 "안 돼요.

"생활 방식을 바꾸면 안 돼요."라고 할 지도 모르죠.

그럼 그녀가 기차를 타도록
설득할 수 있습니다.

자가용보다는 효율성이 높죠.

그래도 생활 방식이 바뀌는 거라면

왼쪽 위의 친환경 자동차를 타면 됩니다.

청소년 한 명이 편안하게 탈 수 있는 크기로

원뿔 모양의 교통 표지보다 약간 낮습니다.

연료 효율은 자전거만큼 좋습니다.

물론 시속 24킬로로 달리는 경우에 해당하죠.

이것보다 조금 더 현실적인 교통 수단으로는

전기 자동차가 있겠네요.

전기 자전거, 전기 자동차가 중간 대안으로서

연료 효율은 일반 자동차보다

4배 좋습니다.

다음은 난방 대안입니다.

영국에서 에너지의 1/3을 난방에 소비하고

그 에너지의 대부분이 가정과 건물에서

난방과 온수 공급에 사용됩니다.

형편없는 전형적인 영국 집입니다.

제 집이죠. 앞에 페라리가 보이십니까?

어떤 대안이 있을까요?

물리 법칙을 사용할 수 있습니다.

이 법칙에 따라 난방에 필요한 에너지를

조절 가능한 것으로부터
어떻게 얻을수 있는지 계산 할 수 있죠.

건물 안과 밖의 온도차를 조절하는 겁니다.

이를 위해 바로 놀라운 기술인

온도 조절기를 사용합니다.

이 장치를 잡고 왼쪽으로 살짝 돌려주세요.

실내 에너지 소비가 줄어듭니다.

저도 해 봤는데, 효과있더군요.
이것도 생활 방식을 바꾸는 거라고 하긴 합니다.

단열재를 사용하는 방법도 있습니다.

건물에도, 벽에도, 천장에도

문틈도 좋죠.

그런데 슬픈 사실은

돈이 절약되기는 하는데

이런 방법으로는 새나가는
25% 밖에 개선할 수 없다는 것이죠.

이렇게 한다면 좋습니다.

이런 형편없는 집을

스웨덴 기준으로 바꾸려면

여기 보이는 런던의 아파트 단지처럼

건물 바깥벽에 단열재를 넣습니다.

열펌프를 사용해 열효율을 높일 수도 있습니다.

고급 에너지인 전기를 조금 써서

정원의 열을 집으로 끌어옵니다.

수요를 줄이는 세 번째 대안은

즉, 에너지 소비를 줄이는 세번 째 방법은

미터기를 읽는 것이죠.

스마트 미터기란 얘기가 많이 나오는데

그냥 읽으면 됩니다.

여러분 눈을 써서 똑똑하게 미터기를 읽으세요.

미터기를 읽어 버릇하면
삶이 바뀔 것입니다

여기 제가 만든 그래프가 있습니다.

지속 가능한 에너지에 관해
책을 쓰고 있었는데

한 친구가 묻더군요.
"집에서 에너지를 얼마나 쓰지?"

정확히 몰랐기 때문에
저는 당황했습니다.

그래서 매주 미터기를 확인하기 시작했어요.

옛날의 미터기 수치가
그래프의 위쪽에 표시되어 있고

2007년 수치가 초록색으로
아래쪽에 나타나 있습니다.

저때가 미터기를 매주 확인하던 때고

그 때 제 인생이 바뀌었습니다.

왜냐하면 저는 실험을 하기 시작했고

어떤 변화가 일어나는지
알게 되었으니까요.

가스 소비량은 급격히 줄었습니다.

왜나하면 난방 장치의 온도 조절기와
타이머를 사용하기 시작했고

가스 요금을 절반 이상 줄일 수 있었습니다.

전기 소비량에도 비슷한 사연이 있습니다.

항상 켜두던 DVD 플레이어나 스테레오,

컴퓨터 주변기기들을 끄고

사용할 때만 켰을 때

전기 요금은 삼분의 일이 줄어들었습니다.

따라서 우리는 그럴싸한 계획이 필요합니다.

제가 여섯가지 방법을 설명해드렸고

우리가 쓰는 에너지의 90%를 화석 연료로부터
얻고 있기 때문에 행동으로 옮길 필요가 있죠.

이 모든 것을 실행할 수는 없지만
대부분을 엄격하게 실천할 필요가 있습니다.

대부분의 요소들에는 선호도의 문제가 있습니다.

만약 실천하고 싶지 않은 방법이 있으면

다른 방법을 특별히 더 신경써야 한다는 정도만

꼭 기억해 주시길 바랍니다.

저는 수치와 사실에 근거한 대화를 하는 것을

중요하게 생각하는 사람입니다.

마지막으로 이 지도를 보여드리고 싶네요.

이 지도는 한 사람당 16개의 전구만을 사용하기 위해

필요한 땅의 면적 등을

네가지 자원으로부터 얻는 방법을 보여줍니다.

기억하세요,
16개의 전구를 얻고 싶다면

지금 우리가 하루 125개의
전구 분량을 소비하고 있을 때

풍력으로부터 16개를 얻으려면

영국에서는 풍력발전소 160개가 필요하구요.

저마다 크기가 100 평방 킬로미터가 되어야겠네요,

이 값은 현재 풍력의

20배 입니다.

원자력 발전으로 한 사람당
16개의 전구를 얻으려면

이 지도의 보라색 점 한개당
2기가왓트가 필요합니다.

이 값은 현재 원자력 에너지의

4배 입니다.

마찬가지로 바이오매스를 이용한다면

웨일스 지방의 3.5 배쯤 되는
땅덩어리가 필요하네요.

우리 나라 또는 다른 나라에 말이죠.

어쩌면 아일랜드나
또다른 나라일 수도 있구요.(웃음)

그리고 네번째 선택인 태양에너지가 있네요.

다른 나라 사막에서

16개 전구에 상응하는 에너지를 얻으려면

오른쪽 아래에 있는

여덟개의 육각형이 필요합니다.

이들 육각형을 다 합친 면적은

런던 광역시를 2개 합친 넓이의
사하라 사막입니다.

그리고 사하라에서 서리로 전기를 끌어올려면

스페인과 프랑스를 가로지르는 전선이 필요하구요.

우리는 실행 가능한 안을 만들어야 합니다.

그만 소리지르고 대화를 시작해야죠.

그리고 어른스러운 대화를 하는 겁니다.

실현 가능한 계획을 이야기하고
실천을 시작해야죠.

이 저탄소 혁명은 실제로 재미있을거에요.

들어주셔서 감사합니다.

(박수)