[김송호의 과학단상] 에너지 효율을 높이자

김송호의 과학단상 / 김송호 칼럼니스트 / 2021-04-28 19:15:24

일반적으로 화석 연료의 에너지를 유용한 전기 에너지나 기계 에너지로 전환할 때는 효율이 30퍼센트 이하, 대부분은 10∼20퍼센트에 불과하다. 그런데 만약 현재 에너지 효율이 10퍼센트인 시스템을 20퍼센트로 효율을 높이면, 연료의 소모량을 절반으로 줄일 수 있다. 

 

윌더쉐어스투자회사(Wildershares Investment)의 로버트 윌더는 “에너지를 효율적으로 사용하기만 하면 미국인들의 발밑에는 사우디아라비아와 맞먹는 석유가 매장되어 있는 것과 다름없다”고 말하였다.


에너지 효율을 높이기 위해서는 기업가들의 노력도 필요하지만 소비자들의 노력과 정부 정책의 뒷받침이 필요하다. 전력을 공급하는 기업들의 입장에서는 전력을 판매해서 수익을 얻기 때문에 많은 전력을 판매하는 것을 선호한다. 에너지 절약 장치를 판매하는 회사들도 소비자들이 그런 장치를 찾지 않으면 연구 개발하고 생산하려고 하지 않을 것이다. 정부도 경제 규모에만 집착하게 되면 많은 전력을 판매하는 것을 오히려 장려할 수도 있다. 
 

▲ [사진= 픽사베이 제공]

 

하지만 장기적으로 환경을 보호하고 산업의 경쟁력을 강화하기 위해서는 에너지 효율을 높여야 한다. 에너지 효율을 높이기 위해 정부가 해야 할 일은 에너지 효율 향상의 필요성을 알리는 홍보활동과 더불어 실제적으로 에너지 효율화 장치에 대한 세제 혜택 등을 주는 정책을 펴는 것이다.


에너지 효율을 높이는 첫 번째 방법은 ‘폐열 이용’을 하는 것이다. 예를 들어 멀리 떨어진 바닷가에서 전기를 생산하는 화력발전소들은 대부분 에너지의 70퍼센트 가량을 폐열의 형태로 공중이나 바다로 날려 보내고, 나머지 30퍼센트 정도의 에너지만 전기 형태로 바꾸고 있다. 하지만 도시 근교의 열병합발전은 폐열을 최대한 활용하고 송전 거리가 짧기 때문에 보통의 화력발전과 비교하면 효율이 세 배 정도 높다.


에너지 효율을 높이는 두 번째 방법은 ‘심야전력 대신 가스나 석유 난방을 적극 활용하는 것’이다. 석유나 가스로 직접 난방을 하는 경우에는 에너지 효율이 80퍼센트가 넘지만, 전기 에너지로 전환해서 난방을 하게 되면 효율이 30퍼센트 이하로 떨어지기 때문이다. 

 

한국의 전체 전기소비에서 심야전력이 차지하는 비중은 5퍼센트가 넘는다. 이것을 모두 가스나 석유난방으로 바꾸면 전기소비와 에너지 소비를 3∼4퍼센트 줄일 수 있다. 심야전력은 원래 24시간 돌아가는 원자력발전소나 대형 석탄화력발전소에서 밤에 생산되는 전기 중에서 남아도는 것을 소비하기 위해 도입한 것이다. 그렇지만 요즈음에는 심야전력 이용자가 크게 늘어나서 원자력발전소 전기만으로는 심야전력 수요를 전부 채우지 못하고 있다.


또 ‘대기 전력 차단 장치를 활용’하는 것도 에너지 효율을 높이는 좋은 방법이다. 대기 전력이란 전기설비가 작동을 하고 있지 않더라도, 언제든 작동할 수 있도록 대기 상태에 놓여 있기 때문에 소모되는 전력을 뜻한다. 예를 들어 컴퓨터를 콘센트에 연결된 상태로 두고, 시스템 종료만 하게 되면 컴퓨터가 대기 상태로 있으면서 전기를 소모하게 된다. 

 

이를 방지하기 위해서는 콘센트를 뽑거나, 대기 전력 차단 콘센트를 사용하여야 한다. 대기전력은 우리나라 전체 전기소비의 5퍼센트 이상으로 연간 85만 킬로와트, 약 5천억 원 규모로 추정된다. 원자력발전소 3개에서 생산되는 전기에 해당하는 아주 많은 양이다.


그 다음으로는 ‘조명 효율’을 높여야 한다. LED 조명은 백열등이나 형광등에 비해 6배 정도 더 높은 에너지 효율을 갖고 있다. LED 조명의 수명도 백열전구에 비해 50배 정도 더 길다. 만일 LED 조명이 일반 광원의 50퍼센트를 대체할 경우 세계 총 소비전력은 25퍼센트가 절약될 것으로 기대된다. 한국의 경우에도 국내 조명의 약 30퍼센트를 LED로 대체할 경우 매년 100만 킬로와트 급 원자력 발전소 2기가 생산하는 전력만큼 줄일 수 있다고 한다. 

 

문제는 LED 조명의 현재 제조 단가가 형광등에 비해 5∼10배 정도 높은 수준이라는 데 있지만, LED 조명의 수명이 50배 정도로 훨씬 길고, 효율도 6배 정도 더 높기 때문에 장기적으로는 에너지가 절감될 뿐만 아니라 경제적으로도 이익이다.


에너지 효율을 높이는 세 번째 방법은 건물 에너지 효율화이다. 건물 신축 시 단열재를 사용하거나 유리창에 특수코팅을 해서 햇빛은 차단하고, 실내의 에너지는 밖으로 빠져나가지 못하게 하면 에너지 효율이 올라간다. 또한 햇빛을 잘 활용하도록 건물을 설계하는 것도 중요하다.


에너지 효율을 높이는 네 번째 방법은 자동차의 에너지 효율을 높이는 것이다. 한국의 경우 총 에너지 소비량 중 수송 분야가 20퍼센트 정도를 차지한다. 자동차 에너지 효율을 높이기 위해서는 엔진의 성능 향상, 차체의 경량화, 공기 저항을 덜 받도록 하는 차체 설계 등을 들 수 있다. 이러한 자동차의 에너지 효율 향상을 위해서 현재 한국에서는 자동차의 에너지 효율 등급제를 실시하고 있지만, 좀 더 강력한 장려 정책이 필요하다.

[김송호 과학칼럼니스트]

■ 칼럼니스트 소개= 서울대학교 공대를 졸업하고 미국 퍼듀(Purdue)대학교에서 공학박사 학위를 받았다. 현재 한국공학한림원 회원, 한국공학교육인증원 감사, 한국산업카운슬러협회의 산업카운슬러로 활동 중이다. 과학 기술의 대중화에도 관심이 많아 5000여 명에게 다양한 주제의 글을 써서 매주 뉴스레터를 보내고 있고 약 20권에 이르는 다양한 분야의 책을 저술하였다. 주요 저서로는 ‘인공지능AI 공존 패러다임’, ‘신의 존재를 과학으로 입증하다’, ‘행복하게 나이 들기’, ‘당신의 미래에 취업하라’, ‘신재생 에너지 기술 및 시장 분석’ 등이 있다.

 

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