많은 환경 책에서 전기의 과다한 사용은 비판을 받는다. 화력 발전의 경우 전기는 에너지를 전기로 전환하는 과정에서 열로 인해 상당한 에너지 손실이 일어난다. 그리고 송전 과정에서 다시 에너지 상실이 일어나며, 전기 기기가 동력이든, 열이든, 냉각이든 기기의 용도에 맞게 다시 에너지를 전환하는 과정에서 또 손실이 일어나기 때문이다. 그래서 인덕션이나 전기 용광로, 전기 밥솥 등은 환경론자들에게 많은 비판을 받는다. 하지만 이 낭비성이 심한 전기를 모두 재생에너지로 생산한다면 이야기는 달라진다.
그리고 책 '모든 것을 전기화하라'는 인간이 사용하는 모든 물건의 작동과 생산에 전기를 사용하는 것이 탈탄소를 실천하는 가장 현실적이고 확실한 방법이라고 주장한다. 비판만 받는 전기를 해결책으로 제시하니 상당히 관심이 갖다.
2016년 인류는 파리 협정은 통해 21세기 내의 기온 상승을 1.5도 이내로 막기로 결정하였다. 하지만 구체적 실천방법도 구속력도 없기에 10년이 지난 지금도 인간은 탄소배출량을 조금도 줄이지 못했다. 심지어 코로나 팬데믹 기간에도 탄소 배출량은 놀랍게도 증가했다. 허송세월한 만큼 목표 달성을 위한 시간은 얼마 남지 않았다. 만약 2000년부터 탈탄소를 시작했다면 30년 내 50%를 감축했으면 목표 달성이 가능했다. 시간이 기니 할 만한 느낌이다. 하지만 2020년부터라면 10년내 50%를 감축해야 하고 2026년 시작이라면 수 개월 안에 50%를 감축해야 한다. 이미 세 번째 시나리오로 가는 것이 확실한데 그렇다면 1.5도 감축은 경천동지할만한 일이 일어나지 않는 한 불가능해졌다고 봐야 할 것이다.
모든 것의 급격한 전기화는 생각보다 쉽지 않다. 사람이 쓰는 전기 제품이나 시설은 수명이 있기 때문이다. 보통 자동차는 10년, 냉장고 12년, 온수기 10년, 의류건조기 13년, 옥상구조물 15년, 보일러 18년, 발전소는 50년의 수명을 갖는다. 그냥 두면 교체주기가 이처럼 길다. 그리고 바꿀 때 전기제품으로 바꾼다는 보장도 없다. 그렇기에 정부의 강력한 정책과 인센티브 및 금융 지원이 필요하다.
저자는 모든 것의 전기화를 위해 5가지 방안을 제시한다.
1. 공급에너지, 최종 사용에너지를 모두 전기화한다. 그리고 그 원전은 재생에너지와 원자력이다.
2. 거대 사회 기반 인프라는 물론, 개인 인프라도 변화시킨다.
3. 새 구매하는 모든 자동차는 전기차여야 한다. 그리고 새로 구매하는 모든 보일러도 히트펌프여야 한다.
4. 정치가는 인프라 교체를 유도하는 정책을 만들어야 한다
5. 은행가와 금융당국은 비상 대응을 위한 금융시스템을 구축해야 한다.
저자는 아직 미국이 정신을 차리지 못하고 있으며 이로 인해 세계대전 제로를 위한 총력전을 펼치지 않는다고 본다. 실례로 미 정부는 기후 위기 및 기술에 연간 30억 달러를 사용한다. 그런데 이는 미국이 냉전때 총력을 펼친 아폴로 프로그램의 1/50 수준에 불과하다.
그리고 정책과 사고의 전환도 필요하다. 미국은 과거 1970년대에 오일쇼크를 거치면서 처음으로 각 경제 주체의 에너지 흐름을 파악하고 효율화를 시도한다. 그리고 이 때 사람들로 하여금 물건의 사용을 줄이고, 재사용하고 재활용하라는 지금도 통용되는 마법의 주문을 만들어냈다. 하지만 이는 실패했다. 사람은 당장 죽을 위기가 아니라면, 혹은 매우 소수의 적극적인 환경 운동가가 아니라면 이와 같은 행위를 전면적으로 하지 않는다. 자신의 욕망에 반하기 때문이다.
그래서 저자는 앞으로의 환경운동은 효율성에만 집중하는 방식을 버려야 한다고 주장한다. 충분히 자신의 욕망을 위해 물건과 에너지를 소비하면서도 기후 위기를 극복하는 방식이 바로 전기화라는 것이다.
저자의 주장에 의하면 미국내의 모든 기계 설비를 전기화하면 오히려 효율이 많이 올라간다. 그래서 필요로 하는 1차 에너지량이 무려 절반으로 줄어든다.
우선 발전부분이다. 화석연료에 기반한 발전이 낭비가 심하기 때문이다. 화력발전은 기본적으로 물을 끓여 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 때문에 이 과정에서 열로 에너지가 많이 손실되어 열-전기 전환에서 50%의 에너지가 사라진다. 반면 재생에너지 발전은 절차가 더 간단하여 화력발전의 경우보다 효율이 15%이상 높다.
교통수단에서도 전기화는 효율을 높인다. 내연기관은 화력발전보다도 에너지 효율이 낮다. 내연기관은 연료를 운동에너지로 전환하는 비율이 고작 20%에 불과하다. 그 전환과정에서 상당한 열이 발생하여 낭비되기 때문이다. 전기차로 전환하면 차량 운행 에너지 소비를 내연기관의 1/3수준으로 줄일 수 있다.
사람들은 잘 주목하지 못하지만 화석연료는 얻는 과정에서도 상당한 에너지를 소비한다. 채굴, 탐사, 정제, 운송에 막대한 에너지가 소요된다, 때문에 모든 기기를 전기화하고, 에너지 생산도 재생에너지로 충당하게 되면 이 막대한 손실이 당연히 제로가 된다. 미국은 석유와 가스추출공정에 미국 전체 사용에너지의 2%, 천연가스 수송에 1%, 석탄 채굴 장비와 운전에 0.25%, 철도로 석탄 광산에서 발전소로의 수송에 0.25%, 원유를 정제하는데 3-4%, 합계 8-11%가 소모된다. 화석에너지는 이처럼 사용에 투입되는 에너지가 많기에 투입대비 획득에너지가 7-8정도다. 하지만 재생에너지는 그것의 두배에 달한다.
건물의 전기화도 6-9%에너지를 절감한다. 현재 난방과 온수는 보일러에 의존한다. 히트펌프는 외부 공기나 집 아래의 지열과 같은 풍부한 원천에서 열에너지를 집중시켜 가전이나 환기, 난방, 냉방 장치에 공급을 한다. 그래서 보일러에 비해 3배 이상의 냉난방 효과가 있다.
이처럼 모든 것의 전기화는 막대한 에너지 이득을 준다는게 저자의 계산이다. 하지만 모든 것을 전기화하려면 전기의 생산을 지금의 3배로 늘려야 한다. 그리고 이를 위해서는 가능한 모든 곳을 태양광 패널과 풍력 터빈으로 덮어야 하며, 미국의 전력망도 지금보다 훨씬더 촘촘히 해야하고 서로 연결을 강화해야 한다.
미국의 에너지 수요 전체를 태양광발전으로 충당하려면 대충 미국토의 무려 1%가 태양과 패널로 덮여야 한다. 광대한 면적 같지만 이는 현재 미국내의 도로와 건물의 지붕 면적과 비슷하다. 즉, 이 부분만 덮어도 충분하다는 것이다. 약 6만 7.3km2정도인데 이는 태양광 패널이 땅을 덮는 비율 60%, 전기전환 셀효율 25%, 설비이용률 24%를 고려한 값이다. 풍력 터빈만으로 전기를 충당하낟면 40만 4868km2이 필요하다. 일부 사람들은 태양광 패널의 효율과 빈땅이라는 장점으로 미국의 광대한 사막이 태양광발전에 적합하다고 주장한다. 하지만 이곳은 소비지와 멀리 떨어져 있어 송전과 배전의 문제가 상당하여 발전 장소로 적합하지 않다.
원자력은 재생에너지 시대에도 필수다. 이는 재생에너지가 지역 편재성을 띄고 있으며 기후의 영향을 강하게 받기 때문이다. 때문에 원자력은 재생에너지 발전이 적합하지 않거나 기후를 대비해 어느정도 필요하다. 하지만 관련 설비와, 방사능 폐기물, 그리고 안보상의 문제로 단가 자체가 재생에너지에 비해 높기에 중심이 될 수 는 없다.
재생에너지 시대에는 시간, 지리적으로 분산된 에너지 소비자들을 서로 연결하여 각자가 가진 발전 및 전력 저장 용량을 필요할 때 활용할 수 있게 하는 것이 중요하다. 가정은 대개 낮보다는 구성원이 모이는 저녁에 에너지를 소비한다. 하지만 사무실과 공장은 낮에 에너지를 주로 소비하고 밤에는 거의 사용하지 않는다. 산업화시대에는 전력이 정전 방지의 손실을 피하기 위해 항상 발전 상태였다. 그리고 화력발전은 전기를 쓰지 않는다고 끌수도 없다. 다시 켜는데 막대한 시간과 에너지가 들기 때문에 낭비스럽더라도 그냥 켜놓는게 더 효율적이기 때문이다. 그래서 화력발전 전기는 저녁에 싸다. 때문에 많은 국가들에게 야간 근무를 하는 경우가 많다. 급여를 더 주더라도 전기값이 싸서 이윤을 높일 수 있기 때문이다.
태양광은 낮에는 에너지 생산이 많으나 저녁과 아침엔 약하다. 이를 풍력터빈이 보완한다. 풍력은 아침과 저녁이 바람이 많이 불러 발전용량이 더 높기 때문이다. 계절적 요인도 마찬가지다. 태양광은 당연히 여름이 강하고, 겨울이 약하다. 하지만 풍력은 여름보다는 겨울이 바람이 더 쎄서 강하다. 하지만 그럼에도 변동성 문제는 완전히 해결되지 않을 수 있다. 이는 재생에너지의 필연적 약점인에 이를 보완하는 대규모 에너지 저장장치다. 각 가정에는 전력수급이 모자람을 대비해 일정용량의 배터리가 필요하며, 각 가정에서 충전상태로 놀고 있는 전기차의 배터리도 이에 활용이 가능하다. 또한 그럼에도 부족한 부분은 각 지역, 국가간의 그리드 연결로 대비하게 된다. 그래서 전기화 시대의 송전망은 지금보다 지역, 국경을 넘어 더욱 촘촘해야 한다.
저자는 좀 획기적으로 화석연료에 대한 보상도 주장한다. 현재 미채굴 화석 연료의 시장 가치는 10-100조 달러에 이른다. 편차가 굉장히 큰데, 아직 발견되지 않거나 기술 발전으로 채산성이 생길 수 있는 것들등 변수가 많기 때문이다. 이것이 돈이 된다면 화석 연료 기업이나 산업체들은 각종 핑계를 대며 이를 지속 생산할 수 있다. 때문에 이 부분에 대한 국가차원의 보상은 그것을 막는 하나의 중요한 방법일 수 있다. 화석 연료 기업은 기본적으로 에너지 기업이다. 이들은 막대한 보상금을 통해 21세기의 새로운 재생 에너지 인프라나 첨단 산업 기업으로 변모할 수 있다.
여러 가지 규제의 철폐도 해결방안의 하나다. 호주에서는 지붕 태양광 패널 설치비용이 와트당 1달러에 불과하다. 하지만 미국은 3달러다. 이유는 지붕의 설치물에 대한 규제, 허가, 검사료가 발생하기 때문이다. 샌프란 시스코의 경우 비중 태양광 패널은 가장자리에 설치하지 못한다. 샌프란시스코는 지진 다발 지역으로 1906년 지진으로 인한 대규모 화재가 발생했다. 당시 각 가정과 건물은 가스등을 사용했는데 지진으로 인한 가스가 지붕으로 인해 외부로 배출되지 못해 폭발과 화재의 원인이 되었기 때문이다. 이에 가스의 누출을 위해 지붕에 구멍이 뚫리게 되었고 이로 인해 태양광패널이 지붕을 완전히 덮지 못하게 되었다. 시대착오적이다. 가스등을 마감한지는 매우 오래되었기 때문이다. 그리고 지난 2세기는 화석 연료의 시대로 대부분의 규제, 인센티브, 세금, 보조금, 규칙이 화석연류에 유리하게 구성되어 있다. 전면개선이 필요하다.
미국은 공화당 우세 지역이 재생에너지에 반대하며, 화석 연류 체계가 주는 경제활동을 하고 있다. 하지만 역설적으로 태양광과 풍력에 적합한 빈 땅은 공화당 우세지역이 많다. 저자는 공화당 우세지역이 반대하지 않을 것이라 생각한다. 왜냐하면 신재생 에너지의 설치와 전력망의 대규무 설치는 해당 지역에 막대한 일자리를 만들어 낼 것이기 때문이다. 저자는 이를 2500만개로 예상한다. 물론 장기적인 일자리를 아닐 수 있으며, 로봇에 대체할 요인도 감안하지 않을 것으로 보인다.
이 책의 장점은 인간의 소비와 욕망을 줄이지 않으면서도 탈탄소를 할 방법을 제시한 부분이다. 답은 전기화다. 전기에 대한 새로운 생각을 가질 수 있었고, 한국의 사정에 맞는 방법에 대한 고민도 필요해 보인다. 우린 미국보다도 국토가 좁고 재생에너지에 부적합하기 때문이다. 하지만 우리는 미국보다 나라가 작아 촘촘한 그리드를 만들 수 있다는 장점이 있다
