사용자:이강철 (WMKR)/심사/기후변화 문서보강 프로젝트/Ajit.poudel2021/저탄소전력/4월 23일
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저탄소 전기(low-carbon electricity) 또는 저탄소 전력(low-carbon power)은 화석 연료를 사용하는 발전과 비교하여 생애주기 전반에 걸쳐 상당히 적은 온실가스 배출량을 가진 전기를 생산하는 것을 의미한다. 저탄소 전력으로의 에너지 전환은 기후 변화를 제한하기 위해 필수적인 가장 중요한 조치 중 하나다.[1]
저탄소 발전원에는 풍력, 태양광, 원자력 및 대부분의 수력 발전이 포함된다.[2][3] 이 용어는 일반적으로 화석 연료 발전소 자원을 제외하며, 구체적으로 연료 가스 이산화탄소 시스템과 성공적으로 결합한 특정 부분의 화석 연료 발전 시스템만을 설명하는 데 사용된다.[4] 2020년 전 세계 전력 생산의 거의 40%가 저탄소 자원에서 나왔다. 원자력이 약 10%로, 거의 10%가 풍력 및 태양광, 약 20%가 수력 및 기타 재생 에너지다.[1]
역사[편집]
20세기 후반과 21세기 초반에는 지구 온난화에 관한 중요한 연구 결과가 발표되면서 탄소 배출 억제의 필요성이 강조되었다. 이를 바탕으로 저탄소 발전 아이디어가 탄생되었다. 세계 기상 기구(영어: World Meteorological Organization, WMO)와 유엔 환경 계획(영어: United Nations Environmental Program, UNEP)이 1988년에 설립한 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)은 저탄소 발전의 도입에 대한 과학적 우선순위를 설정했다. IPCC는 주기적인 평가 보고서와 특별 보고서를 통해 세계 공동체에 과학적, 기술적 및 사회경제적 자문을 제공해 왔다.[5]
국제적으로 저탄소 전력으로 나아가는 가장 중요한 초기 단계는 대부분의 산업화된 국가들이 탄소 배출을 줄이기로 약속한 2005년 2월 16일에 발효된 교토 의정서의 체결이다. 이 역사적 사건은 저탄소 전력 기술 도입을 위한 정치적 선례를 마련했다.
온실가스 배출에 의한 원인들[편집]
저탄소 발전원의 특성 차별화[편집]
현재의 탄소 배출량을 줄이는 다양한 옵션이 있다. 풍력 및 태양광과 같은 옵션은 전적으로 재생 가능한 원본을 사용하여 총 생애 주기 탄소 배출량을 낮게 유지한다. 핵 전력과 같은 다른 옵션은 총 생애 주기 배출량에서 재생 가능하지만 지속 가능한 물질(우라늄)을 소비하는 재생 가능한 기술과 비교 가능한 양의 이산화탄소 배출량을 생성한다. 저탄소 전력이라는 용어는 자연 가스 및 석탄과 같은 세계의 자연 자원을 계속 활용하는 전력도 포함할 수 있지만, 연료로 태우는 동안 이러한 원본에서 이산화탄소 배출을 줄이는 기술을 사용하는 경우에만 해당된다. 2012년 기준으로 이산화탄소 포집 및 저장을 수행하는 시험 공장과 같다.
전기 부문에서 배출량을 줄이는 비용이 교통 부문과 같은 다른 부문보다 낮아 보인다. 전기 부문은 경제적으로 효율적인 기후 정책 하에 가장 큰 비례적 탄소 감소를 제공할 수 있다.
저탄소 배출량으로 전기를 생산하는 기술은 다양한 규모에서 사용되고 있다. 2020년에는 이러한 기술들이 전체 세계 전기의 거의 40%를 차지했으며, 풍력 및 태양광은 거의 10%를 차지했다.
기술[편집]
2014년 기후변화에 관한 정부간 협의체 보고서는 핵, 풍력, 태양 및 적합한 위치에 있는 수력 발전을 식별하여 석탄 발전의 생애주기 온실가스 배출량의 5% 미만으로 전기를 공급할 수 있는 기술로 지목했습니다.
수력 발전[편집]
수력 발전소는 장수가 된다는 장점을 가지고 있으며, 많은 기존 발전소가 100년 이상 운영되어 왔다. 수력은 전력 그리드 운영 관점에서 매우 유연한 기술이다. 대형 수력은 오늘날의 에너지 시장에서 가장 낮은 비용 옵션 중 하나를 제공하며, 화석 연료와 비교하여도 해로운 배출물이 발생하지 않는다. 그러나 보통 저탄소 발전소인 반면, 수력 저류지에서는 온실가스 배출이 낮고, 열대 지역에서는 높은 배출이 발생할 수 있다.
수력 발전은 2019년 전체 전기 사용량의 15.6%를 공급하여 세계에서 가장 큰 저탄소 전력원이다. 중국이 세계에서 가장 큰 수력 발전량 생산국이며, 그 뒤를 브라질과 캐나다가 따른다.
그러나 대형 수력 발전 시스템에는 몇 가지 중요한 사회적 및 환경적 단점이 있다: 저류지가 계획된 곳에 사람들이 거주하는 경우 이동, 건설 및 저수지 침수 과정에서 상당한 양의 이산화탄소와 메탄 배출, 수생 생태계와 조류 생태계의 분해 등이다. 현재 강력한 합의가 이루어져 각국이 다른 수용 섹터와 협력하여 수력 개발을 계획하는 통합적 접근 방식을 채택해야 한다는 것이다.
원자력에너지[편집]
2013년 기준으로 세계 전력 생산량의 10.6%를 차지하는 원자력은 두 번째로 큰 저탄소 전력원이다.
또한 2010년에는 핵 전력이 27개국으로 이루어진 유럽 연합의 저탄소 에너지의 3분의 2를 공급했다. 일부 EU 국가는 핵 전력으로부터 전력의 많은 부분을 공급받았는데, 예를 들어 프랑스는 전기의 79%를 핵으로부터 공급받았다. 2020년을 기준으로 핵 전력은 EU에서 저탄소 전력의 47%를 공급했으며, 주로 핵 전력에 의존하는 국가들은 1kWh 당 30~60 gCO2eq의 탄소 강도를 달성했다.
2021년에는 유엔 유럽 경제위원회(UNECE)가 핵 전력을 기후 변화를 완화하는 중요한 도구로 규정했으며, 지난 반세기 동안 740억 톤의 이산화탄소 배출을 방지하고 유럽의 에너지의 20%와 저탄소 에너지의 43%를 제공했다고 설명했다.
원자력은 1950년대부터 저탄소 기초부하 전기의 원천으로 사용되어 왔다. 30여 개국에 있는 핵 발전소는 전세계 전기의 약 10%를 생성한다. 2019년 기준으로 핵 전력은 모든 저탄소 에너지의 1/4 이상을 생성하여, 수력에 이어 두 번째로 큰 원천이 되었다.
핵 전력의 생애 주기 온실가스 배출량 — 우라늄 채굴 및 가공을 포함하여 —는 재생 가능 에너지 원천에서 발생하는 배출과 유사하다. 핵 전력은 단위 에너지 생산량 당 적은 땅을 사용하며, 주요 재생 가능 에너지와 비교할 때 매우 적다. 또한 핵 전력은 지역 공기 오염을 일으키지 않는다. 핵 분열 발전소에 연료로 사용되는 우라늄 광석은 재생 불가능한 자원이지만, 수백에서 수천 년 동안 공급을 제공할만큼 충분한 양이 존재한다. 그러나 현재 상태에서 경제적으로 이용 가능한 우라늄 자원은 제한되어 있으며, 우라늄 생산은 확장 단계에서 따라가기 어렵다. 야심찬 목표와 일치하는 기후 변화 완화 경로는 일반적으로 핵 전력 공급 증가를 예상한다.
원자력이 지속 가능한지에 대한 논란은 주로 핵폐기물, 핵무기 확산 및 사고와 관련된 우려 때문에 있다. 핵 폐기물은 수천 년 동안 관리되어야 하며, 원자력 발전소는 무기로 사용될 수 있는 분열성 물질을 생성한다. 단위 에너지 생산량 당 핵 에너지는 화석 연료보다 훨씬 적은 사고 및 오염 관련 사망을 유발했으며, 핵의 역사적 사망률은 재생 가능 원천과 비교할 때 유사한다. 대중의 핵 에너지에 대한 반대로 인해 핵 발전소는 정치적으로 구현하기 어려울 수 있다.
새로운 핵 발전소 건설의 시간과 비용을 줄이는 것은 수십 년간의 목표이지만, 비용은 여전히 높고 시간적 규모가 크다. 다양한 새로운 형태의 핵 에너지가 개발 중이며, 기존 발전소의 단점을 해결하기를 희망한다. 고속 증식로는 핵 폐기물을 재활용할 수 있기 때문에 지질학적 폐기물 처리가 필요한 폐기물의 양을 크게 줄일 수 있지만, 아직 대규모 상업적 기반에 도입되지 않았다. 토륨을 기반으로 한 원자력은 우라늄 공급이 부족한 국가에 더 높은 에너지 안보를 제공할 수 있을 것이다. 소형 모듈식 원자로는 현재의 대형 원자로보다 여러 가지 장점을 가질 수 있다: 더 빨리 건설할 수 있으며 모듈화로 인한 비용 절감이 가능하다.
핵 합성 반응로를 개발하려는 여러 나라는 소량의 폐기물을 생성하고 폭발 위험이 없는 에너지를 생산할 것이다. 핵 융합 에너지는 실험실에서 발전해왔지만, 상업화하고 규모를 확장하기 위해 필요한 수십 년의 시간규모는 기후 변화 완화를 위한 2050년 순 영 표준에 기여하지 않을 것이다.
같이 보기[편집]
각주[편집]
- ↑ 가 나 “RAND Review: March-April 2021”. 2021. doi:10.7249/cpa682-4.
- ↑ Warner, Ethan S.; Heath, Garvin A. (2012년 4월). “Life Cycle Greenhouse Gas Emissions of Nuclear Electricity Generation: Systematic Review and Harmonization”. 《Journal of Industrial Ecology》 (영어) 16 (s1). doi:10.1111/j.1530-9290.2012.00472.x. ISSN 1088-1980.
- ↑ “Wayback Machine” (PDF). 2024년 4월 5일에 확인함.
- ↑ “Innovation funding opportunities for low-carbon technologies: 2010 to 2015” (영어). 2016년 9월 13일. 2024년 4월 5일에 확인함.
- ↑ “Intergovernmental Panel in Climate Change (IPCC)”. Berlin/Heidelberg: Springer-Verlag.