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에너지의 과거를 들여다보는 시간, 에너지 발전의 역사

작성일 2023.07.06
조회수 211

에너지가 없는 세상, 상상이 되시나요? 버튼만 누르면 방 안을 환하게 밝혀 주는 형광등부터 더운 공기를 시원하게 만들어 주는 에어컨, 먼 거리도 단숨에 이동하는 자동차까지. 이 모든 게 가능한 이유는 에너지의 발전이 있었기 때문입니다. 우리나라 곳곳에서는 에너지 발전의 흔적을 엿볼 수 있는데요. 에너지 역사 이야기를 들으러 함께 떠나볼까요?

땅속에 묻힌 태양에너지
‘석탄‧석유에너지’

고체도, 액체도, 기체도 아닌 플라즈마 상태의 태양 중심부에서는 핵융합 반응이 이뤄집니다. 이 과정을 통해 태양은 엄청난 양의 빛과 열을 생산하고 지구에 그 에너지를 전달하죠. 그렇다고 지구에 도착한 모든 태양에너지가 지구 표면에 머무는 것은 아닙니다. 절반 정도는 방출되거나 구름에 흡수되어 일부만 지표에 다다릅니다. 지구상의 식물들은 지표에 도달한 에너지의 0.15%만 사용해 광합성을 하죠. 이렇게 자란 식물은 인간들의 중요한 에너지원(장작)으로 사용되었습니다. 하지만 자원에 한계가 있듯, 지구 전체에 있던 장작 역시도 줄어들기 시작했는데요. 그렇게 인간들은 땅속에서 새로운 에너지원을 찾았습니다. 바로 ‘석탄’이죠.

전 세계 석탄은 고생대(5억~2억 년 전)부터 중생대, 신생대에 걸쳐 생성되었습니다. 석탄이 가장 많이 생성된 시기는 고생대 석탄기로 추측되죠. 이 시기 식물은 지금과 다른 지구 환경 덕에, 높이가 20~30m에 달했다고 전해질 정도로 매우 거대했습니다. 말라죽은 식물들은 수중에 퇴적되어 매몰되었는데요. 물에 잠겼기에 공기와의 접촉은 차단되었고, 긴 세월 고온과 압력에 의해 변성되면서 지금의 석탄이 되었습니다. 땅속에 태양에너지가 저장된 것이라고 볼 수 있겠네요.

태백석탄박물관 전경 (출처: 태백석탄박물관)

산업혁명 시기, 석탄은 주요 에너지원으로 사용되면서 인류의 산업과 문명이 빠르게 발전했습니다. 산업혁명 시대에 핵심 역할을 한 증기기관을 작동시킨 연료가 석탄이죠. 이러한 석탄의 역사는 ‘태백석탄박물관’에서 자세히 되돌아볼 수 있습니다. 태백석탄박물관에서는 석탄에 대한 폭넓은 이해와 석탄이 지닌 역사성을 알아볼 수 있을 뿐만 아니라 시뮬레이션 시스템, 특수효과가 갖춰진 체험장에서 생생한 체험도 해볼 수 있답니다. 아이들과 함께 방문한다면 좋은 추억을 남길 수 있을 것 같네요.

새로운 시대를 열었던 석탄. 하지만 석탄은 부피가 커서 운반하기 어렵다는 단점이 존재했습니다. 또한 태우는 양에 비해 그로부터 얻는 열효율도 낮았습니다. 사람들은 더 좋은 에너지원이 없을까 고민했는데요. 땅에서 새어나오는 검은 물, ‘석유’에서 그 답을 발견했습니다. 석유는 태양에너지로 자라난 식물을 먹은 바닷속 또는 육지의 동물이 죽은 뒤 퇴적되고, 고온고압의 환경에 놓이면서 변한 에너지원입니다. 석탄과는 다른 형태의 태양에너지라고 볼 수 있죠. 석유는 4세기 전부터 발견되어 다방면에서 활용되었는데요. 다만 그때는 검고 끈적거리던 석유를 에너지원으로 활용하고자 하는 큰 관심이 없었습니다.

1859년, 에드윈 드레이크(Edwin Drake, 1819~1880)의 발견으로 석유의 가치가 드러나기 시작했습니다. 시추 방식을 통해 막대한 양의 석유를 끌어올리는 데 성공한 것이죠. 이후 석유 생산량은 급격하게 늘어났습니다. 높은 효율의 열을 얻을 수 있는 석유의 인기는 빠르게 제 자리를 찾아갔고요. 오늘날 석유는 휘발유, 경유와 같은 연료로 사용됨은 물론 타이어, 냉장고, 플라스틱, 마취제 등 일상 속에 활용되는 수많은 제품으로 생산되고 있습니다. 심지어 여러분이 입는 옷을 제작할 때도, 매일같이 이를 닦는 칫솔을 만들 때 까지. 안 쓰이는 데가 없을 정도죠.

이렇게 유용한 석유에도 치명적인 단점이 존재했습니다. 석유를 에너지원으로 사용하면서 할수록 많은 양의 탄소가 배출되어 지구의 온도가 높아졌고, 이로 인해 기후변화의 움직임이 빠르게 관측되었죠. 또한 석유를 이용해 만든 수십 가지의 제품은 땅에 묻히고, 타고, 바다에 버려지면서 자연 생태계를 위협해갔습니다. 그렇게 점점 석유를 대체할 수 있는 새로운 에너지원을 요구하는 목소리가 커져갔습니다.

미래 에너지 성장의 원동력
‘신재생에너지’

과학기술의 발전은 4차 산업혁명 시대를 이끌었습니다. 그리고 우리는 더 좋은, 더 편리한 삶을 누리기 위해 에너지를 무분별하게 사용해 왔습니다. 사용량은 상상을 초월하죠. 그 결과, 에너지를 생산하기 위해 배출한 온실가스들이 기후변화로 나타나 인류의 생존을 위협하고 있습니다. 여기서 우리는 매장된 자원이 어느 때보다 빠르게 고갈되고 있음을 인지하고, 이를 대체할 차세대 에너지원을 찾기 위해 노력하고 있는데요. 해답으로 제시되고 있는 것이 환경을 지키고 많은 에너지를 효율적으로 생산해 내기 위한 시작, 바로 '신재생에너지'입니다.

신재생에너지란 신에너지와 재생에너지의 합성어로, 기존의 석탄, 석유 등 화석연료를 대체하는 새로운 에너지원을 말하는데요. 화석연료 사용에 의한 이산화탄소 배출이 거의 없는 환경친화형 청정에너지이자, 태양‧바람 등을 활용하기에 무한 재생이 가능한 비고갈성에너지라는 특징을 가지고 있습니다. 신재생에너지는 어떤 에너지원을 이용하느냐에 따라 그 종류가 다양합니다. 같이 확인해 볼까요.

1) 태양광발전
태양의 빛 에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전기술로, 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용

2) 태양열
태양으로부터 복사광선을 흡수해 열에너지로 변환(필요시 저장)하는 기술.

3) 바이오에너지
바이오매스*를 직접 또는 생·화학적, 물리적으로 변환해 액체, 가스, 고체연료나 전기·열에너지 형태로 이용하는 화학, 생물, 연소공학 등의 기술.
*바이오매스 : 태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성되는 식물체, 균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물유기

4) 풍력에너지 : 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생되는 전력을 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술.

5) 해양에너지 : 해양의 조수‧파도‧해류‧온도차 등을 변환시켜 전기 또는 열을 생산하는 기술.

6) 수력발전 : 물의 유동 및 위치에너지를 이용하는 기술.

7) 수소에너지 : 에너지 패러다임을 바꿀 수 있는 신재생에너지 분야로, 무한정인 물 또는 유기물질을 변환하는 등의 다양한 방법을 통해 수소를 생산하여 활용하는 기술.

8) 연료전지 : 수소와 산소의 화학에너지를 전기화학 반응에 의해 전기에너지로 직접 변환하는 발전장치로, 열을 동시에 생산하는 기술.

내용출처 : 한국전력 홈페이지

기후변화의 속도를 늦추기 위해 우리나라는 물론 세계 각국에서는 신재생에너지로 에너지전환을 진행하고 있습니다. 넓은 부지에 설치된 태양광 패널, 한 번쯤 보셨을 거예요. 제주도 해안에서 빙글빙글 돌아가는 거대한 바람개비 풍력발전, 방문한 적이 있다면 기억에 남으실 거예요. 이처럼 친환경 에너지는 서서히 우리와 가까워지고 있답니다. 영덕신재생에너지전시관에 방문하면 신재생에너지를 다각도로 알아보고 에너지 발전 과정을 몸소 체험해 볼 수 있는데요. 청정에너지들과 특별한 추억 남겨보길 추천드립니다.