2023년은 기후 기록을 세운 해로 기억될 것이다. 또한 재생 에너지와 관련하여 우리가 말보다 수레를 먼저 앞세웠다는 것을 보여준 해이기도 하다. 먼저, 미국 해양대기청(NOAA)은 2024년 1월, 1850년 지구 기온 기록이 시작된 이래로 지구가 역대 최고 기온을 기록해 이전의 모든 기록을 큰 폭으로 뛰어넘었다고 발표했다. 

같은 달, 국제에너지기구(IEA)는 좋은 소식을 전했다. 2023년에 재생 에너지 확장이 50% 급증하여 510기가와트에 도달하고, 22년 연속 재생 에너지 용량 추가 신기록을 세웠다는 것이다. IEA는 이와 함께 경고하기도 했다. 2040년까지 탄소 배출을 줄이기 위한 국제 목표를 달성하려면, 정부와 전력회사들은 거의 5천만 마일에 달하는 전 세계 전력망을 더 추가하거나 교체하는 기념비적인 작업을 수행해야 한다는 내용이다. 이는 전기에 대한 안정적인 접근을 보장하고 전력 부문에서 발생하는 오염을 완화하는 데 필수적이다.

2024년 6월, IEA는 "COP28: 재생에너지 용량 3배 확대 서약(COP28: Tripling Renewable Capacity Pledge)" 보고서를 발표했다. 보고서는 2023년 12월 2030년까지 재생에너지 생산량을 3배로 늘리기로 합의한 약 150개 국가 중 이 목표를 달성하기 위해 의미 있는 조치를 취한 국가는 거의 없다고 밝혔다. IEA의 선임 에너지 분석가이자 보고서의 공동 저자인 헤이미 바하르(Heymi Bahar)는 가디언과의 인터뷰에서 낡은 전력망이 발전을 방해하고 있으며, 정부는 청정 에너지를 수용하기 위해 이러한 오래된 시스템을 업그레이드해야 한다고 말했다. "각국은 재생 에너지에 많은 지원을 해왔지만 전력망은 잊혀져 왔다"고 바하르는 말한다. "규제 조치가 필요하다."

그래서 우리는 모순의 늪에 빠져 있다. 화석 연료 사용을 줄일 수 있는 다양한 재생 에너지원이 등장하는 한편, 기록적으로 가장 더운 한 해를 보낸 우리는 현실을 직시해야 한다. 이 깨끗한 전기는 갈 곳이 없다. 우리는 오래되고 부적절한 전력망이 지역 및 지방 당국의 승인을 받아 설치되기를 수년 동안 기다려야 한다. 기후 저널리스트인 에릭 로스톤(Eric Roston)은 2024년 2월 블룸버그 뉴스에서 "전 세계의 풍력 터빈과 태양광 어레이가 아무 데도 연결되지 않는다면 화석 에너지를 추월할 수 없다"고 지적했다.

출처: American Public Power Association

기록적인 더위

2023년은 기록된 역사상 가장 더운 해였을 뿐만 아니라, 극도로 높은 기온 수치로 시작되었다. 기후학자 막시밀리아노 에레라(Maximiliano Herrera)는 전 세계의 극한 기온을 주시하고 있다. 에레라는 2024년 2월 상반기 동안 140개국에서 월간 최고 기온 기록이 경신되었으며, 주로 남반구와 북반구에서 여름철에 기록이 경신되었다고 말했다. 데미안 캐링턴(Damian Carrington)은 현재의 엘니뇨(El Niño) 현상으로 인해 2024년 내내 "아마존에서 알래스카까지 기록적인 기온"이 발생할 수 있다고 가디언에서 보도했다.

예를 들어, 사막 기후로 유명한 미국 남서부 지역은 오랫동안 지속되는 무더위에 시달리는 전 세계 지역 중 하나다. NASA의 지구 관측소에 따르면 애리조나주 피닉스는 열돔에 갇혀 27일 동안 화씨 110도(섭씨 43도)라는 극한의 수치를 기록했고, 뉴멕시코주 경계선 바로 남쪽에 있는 리오그란데강에 위치한 텍사스주 엘패소는 42일 동안 100도(섭씨 37도) 이상의 지옥 같은 최고 기온을 기록했다.

폭염 돔 아래서 몇 주 동안 지내본 경험이 있다면 열 스트레스가 얼마나 위험한지 잘 알 것이다. 열사병, 호흡기 및 심장 응급 상황, 만성 질환 합병증으로 인해 입원이 급증하고 치명적일 수 있다. 심각한 문제를 피하더라도 극심한 더위는 아무리 건강한 사람이라도 힘과 추진력을 빼앗아 갈 수 있다.

폭염은 "침묵의 살인자"로 간주된다. 미국에서는 다른 기후 관련 재난보다 더 많은 인명 피해가 발생하고 있다. 유럽에서는 2022년에 약 61,000명이 극심한 기온으로 목숨을 잃었으며, 스페인의 세비야는 세계 최초로 폭염에 '케르베로스(Cerberus)'라는 이름을 붙인 도시가 되었다. 다른 곳에서는 호주 기후 위원회가 폭염에 "더 많은 사망자를 막기 위해 열대성 저기압과 유사한 이름을 붙여야 한다"고 제안했다.

기상이변으로 인해 전 세계 사람들의 불안과 피로감이 증폭되는 것은 당연한 일이다. 하지만 기온 상승으로 인해 부정적인 영향을 받는 것은 인간만이 아니다. 야생동물도 영향을 받고 있으며 일부 종은 멸종 위기에 처해 있다.

버클리 캘리포니아대학교의 생리 생태학자이자 지난 세기 동안 모하비 사막의 조류 개체 수 감소의 원인이 기후 변화와 관련된 온난화라고 밝히는 2020년 연구의 수석 저자인 에릭 리델(Eric Riddell)은 말했다. "우리는 종종 기후 변화가 미래에 대량 사망 사건을 일으킬 수 있다고 생각하지만 이 연구는 이미 발생한 기후 변화가 너무 뜨겁고 특정 지역에서는 [비인간] 동물이 이미 발생한 온난화와 건조를 견딜 수 없다는 것을 알려준다."

히트펌프: 적어도 인간을 위한 하나의 솔루션

이러한 우려스러운 상황 속에서도 IEA는 "많은 국가에서 가스를 석탄으로 전환했음에도 불구하고 전 세계 배출량 증가는 우려했던 것보다 낮았다"고 밝혔다. 재생 에너지, 전기 자동차, 히트펌프(열 이동을 이용해 실내외 공기 온도를 조절하는 냉난방 장치)와 같은 청정 에너지 기술의 보급이 증가하면서 CO2 배출량이 추가로 550Mt 감소하는 데 도움이 되었다."

히트펌프는 폭염에 대한 하나의 해결책으로 여겨지고 있다. 히트펌프의 전 세계 판매량은 2020~2021년에 13% 증가했으며, 이 기술로 공급되는 에너지의 70~80%는 재생 가능 에너지다.

미국 에너지부에 따르면 "히트펌프는 모든 기후에서 난로와 에어컨을 대체할 수 있는 에너지 효율적인 대안이다. 히트펌프는 난방 시즌에는 시원한 실외의 열을 따뜻한 실내로 이동시킨다. 냉방 시즌에는 열 펌프가 집안의 열을 실외로 이동시킨다. 열을 생성하는 것이 아니라 열을 전달하기 때문에 열 펌프는 집에 쾌적한 온도를 효율적으로 제공할 수 있다"고 한다.

이 기술은 실외 온도가 영하 15도까지 내려가도 실내를 따뜻하게 유지한다.

인류는 고대 중국, 인도, 이집트, 이란에서 일찍부터 냉각 시스템을 실험하기 시작했다. 처음에는 노예나 하인이 매일 여러 시간 동안 물병에 바람을 불어넣는 데 사용되었다. 레오나르도 다빈치도 냉각 시스템을 고안했다. 동시에 스페인 사람들은 미국 남서부의 더운 계절에 더 잘 대처하기 위해 풀이나 선인장 섬유를 물병 위에 감싸는 방법을 사용했다. 아메리카 원주민은 여름에는 비교적 시원하고 겨울에는 따뜻하게 지낼 수 있는 두꺼운 벽의 어도비(진흙벽돌) 푸에블로 집을 지었다. 그들은 가능하면 그늘을 만들어서 작업했다. 

점차 상황이 진화했다. 애리조나주 피닉스의 오스카 팔머(Oscar Palmer)는 1908년 최초의 증발식 쿨러를 만들었다. 1936년 피닉스는 이 쿨러의 주요 생산지가 되었고, 미국 서부의 건조한 주에서는 사람들이 이 쿨러에 의존하게 되었다. 이들은 물, 패드, 전동 팬을 사용하여 실내 공기를 20도까지 식혔다. 하지만 지구 온난화로 인해 기온이 상승하면서 이러한 장치는 열 수치가 90도 이상으로 올라가면 고장 난다. 몬순 시즌의 높은 습도와 과도한 더위가 결합하면 증발식 쿨러는 무용지물이 된다. 

하지만 가정용 에어컨으로 전환하는 것은 탄소 배출량이 높다. 최신 기술인 전기 히트펌프는 신축 주택과 기존 주택 모두에 훨씬 더 효율적인 솔루션을 제공한다. 히트펌프는 공기, 땅 또는 물에서 발견되는 자연 에너지원에 추가적으로 전기만 사용하므로 소비하는 열보다 더 많은 열(및 냉방)을 생산한다. 따라서 에너지 효율이 매우 높다.

예를 들어 덕트리스 미니 스플릿 히트펌프(Ductless Mini-Split Heat Pumps)는 기존 덕트리스(개별 공조 시스템) 주택에 적합한 선택이다. 예산이 넉넉한 경우 방 하나만 냉방할 수 있어 폭염에 대비할 수 있고 집 전체를 냉방하는 데 드는 비용과 환경에 미치는 부정적인 영향을 피할 수 있다. 겨울철에는 이 펌프로 난방도 가능하다. 전문적으로 설치하면 취급과 유지 관리가 간단하다.

히트펌프에는 투자가 필요하므로 숙제를 미리 해두는 것이 비용을 절약하고 실수를 방지하는 전략이다. 에너지 스타(Energy Star) 웹사이트는 시작하기에 좋은 곳이다. 여기에는 주택 소유자가 연간 최대 3,200달러의 연방 세금 공제를 받고 향후 비용을 예측(2032년까지)하여 에너지 효율적인 장치를 구입하고 설치하는 데 드는 비용을 30%까지 낮출 수 있는 2022 인플레이션 감소법이 자세히 설명되어 있다. 이 사이트는 적합한 제품을 찾는 데 도움을 주고, 다양한 유형과 크기의 히트펌프에 대해 교육하는 등 다양한 기능을 제공한다.

일단 설치한 히트펌프는 냉매 누출을 방지하기 위해 1년에 한 번씩 서비스를 받아야 한다. 이 기술은 이산화탄소보다 훨씬 더 강력한 온실가스인 수소불화탄소(HFC)를 대체할 수 있는 지구온난화지수(GWP)가 낮지만 여전히 환경에 유해한 냉매를 사용한다. 하지만 기존 전기 및 가스 장비의 영향에 비해 열 펌프는 배출량을 45~70%까지 줄인다. 가장 중요한 것은 열 펌프의 수명이 다하면 주택 소유자는 연방법에서 요구하는 대로 냉매를 회수할 설치자 및 서비스 제공업체와 협력해야 한다는 점이다.

더 이상 세상에서 가장 위대한 기계가 아니다: 그리드

20세기 북미의 전력망은 한때 세계 최고의 기계라고 불렸다. 그러나 전력망은 점점 약해져 에너지 전환을 추진하는 데 필요한 청정 전력을 처리하기에 점점 더 부적합해지고 있다. 1960년대와 1970년대에 주로 건설된 수십만 마일의 방대한 전력선 네트워크는 가정, 기업, 산업을 연결한다. 이는 거의 당연한 것으로 받아들여지고 있다. 정전이 발생하기 전까지는 이에 대해 거의 언급하지 않는다. 정전은 극심한 날씨와 기타 사건으로 인해 점점 더 자주 발생하고 있다. 

워싱턴 포스트에 게재된 블룸버그 NEF의 분석에 따르면, "전력 용량은 2022년 8.5테라와트에서 2050년까지 39.7테라와트로 증가해야 하며, 이 중 풍력과 태양광에서 파생되는 에너지의 비율은 25%에서 70%로 증가할 것"이라고 한다.

비교적 낙관적인 전망에도 불구하고 그리드 병목 현상은 이제 전 세계적인 문제로, 대륙, 지역, 국가 모두 특정 정치, 경제, 환경, 사회적 문제에 직면해 있다.

미국에서는 주 정부 차원에서 지역 송전 인프라를 현대화하고, 재생 가능 자원을 통합하고, 재생 에너지를 배전망에 통합하기 위한 노력이 진행되고 있다.

전 세계와 지역 차원에서 이 작업에는 막대한 자금, 희소 금속과 광물, 태양열 및 풍력 설비를 위한 육지와 해양 공간이 필요하다. 역설적이게도 이 작업은 한계를 받아들이는 변화된 태도로 수행되어야 한다. 왜 그럴까? 영원히 풍요로울 것이라는 잘못된 약속이 사라졌기 때문이다. 자원은 유한하기 때문에 수요는 더 이상 무한할 수 없다. 균형을 찾아야 한다. 우리는 더 겸손해지고, 우리에게 남은 것을 소중히 여기며, 지구에서 자산을 추출하고 사용하는 데 신중을 기하는 방법을 다시 배워야 한다.

IEA가 2023년에 주최한 유엔 기후변화협약 당사국총회(COP 28)의 후속 토론에서 이번 회의의 회장이자 강력한 화석 연료 업계 경영자인 아랍에미리트의 술탄 알 자베르(Sultan Al Jaber)가 에너지 전환의 공급 측면만 볼 수 없고 수요 측면을 포함해야 하며 그렇지 않으면 세계가 "에너지 혼란"에 빠질 수 있다고 말했다. 예를 들어, 구매자가 가스를 많이 배출하는 SUV를 구매해야 할 경우 책임감 있게 고려해야 한다는 뜻일까? 2022년 미국에서 이러한 자동차는 2021년 판매량보다 15% 증가한 600만 대가 판매될 것으로 예상된다.

해답 찾기

큰 과제를 극복하는 방법에 대한 수많은 아이디어가 있다. 비전이 있는 사람들은 깨끗한 전기 에너지를 대륙에서 대륙으로, 멀리 떨어진 잉여 지역에서 필요한 도시 지역으로, 예를 들어 여름 기후 조건에서 겨울 환경으로 또는 그 반대로 전송함으로써 해결되지 않은 저장 문제와 기타 여러 문제를 피할 수 있는 글로벌 그리드 네트워크를 희망한다. 하지만 현재의 지정학적 불안정성, 전쟁에 대한 인간의 성향, 그리고 다른 국가의 에너지 공급선(예: 노르트스트림)을 파괴하는 은밀한 행위 등을 고려할 때 이러한 목표는 유토피아적인 목표처럼 보인다.

보다 현실적인 의사 결정권자는 미국이 계획이 없는 유일한 주요 전력망을 보유하고 있다는 사실부터 시작해야 한다. 미국에는 동부, 서부, ERCOT(텍사스)의 세 가지 전력망이 있다. 이러한 시스템은 서로 소통하지 않는다. 파편화된 상태로 남아 있다. 이러한 방식으로 발전해 왔기 때문에 지금은 세 부분이 배타적 시스템으로 보일 수 있다. 

이는 마이크로 그리드, 지역(적) 솔루션, 옥상 태양열 패널을 통한 에너지 생산 등이 대규모 전력망의 문제로부터 최소한의 독립성을 확보할 수 있는 여지를 남긴다. 2023년 10월, 바이든 행정부는 전력망에 34억 6,000만 달러를 투자한다고 발표했다. 이 기금은 마이크로 그리드를 포함하여 44개 주에서 58개 프로젝트를 지원할 것이다.

로이터의 특별 보고서에서 팀 맥러플린(Tim McLaughlin)은 "인프라 투자는... 지방, 주, 지역 규제 당국의 비잔틴 그물망에 의해 통제된다"고 설명한다. 이 미로 같은 장애물을 헤쳐 나가려면 뛰어난 외교적 기술과 강력한 인내심이 필요하다. 다행히도 이러한 자격을 갖춘 문제 해결사들이 여러 곳에서 일하고 있다.

로렌스 버클리 국립 연구소(버클리 랩)의 연구에 따르면 2022년에 그리드 연결 요청이 40% 증가했다. 2023년 4월 버클리 연구소의 조셉 랜드(Joseph Rand)가 주도한 연구에 따르면 미국의 상호 연결 대기열에 10,000개 이상의 프로젝트가 대기 중이며, 이는 전력망에서 승인되기를 기다리는 재생 프로젝트의 목록이다. 2022년 미국의 평균 대기 시간은 5년이었고, 개발자가 감당할 수 없는 높은 수수료와 예상치 못한 비용으로 인해 성공률이 떨어졌다. 그 결과 많은 프로젝트가 건설되지 못했다.

파이낸셜 타임즈에 따르면 버클리 연구소의 조셉 랜드(Joseph Rand)는 이 모멘텀이 자리를 잡았다고 확신한다. 모든 좌절과 우회, 스트레스 테스트에도 불구하고 그는 에너지 시스템을 혁신하려는 의지가 활기차게 움직이고 있다고 본다. 그리고 대중도 그의 생각에 크게 뒤처지지 않았다. 전 세계 사람들이 기후 붕괴에 대해 불안해하고 있으며, 하버드 헬스의 스테파니 콜리어(Stephanie Collier ) 박사는 "불확실성과 통제력 상실이 기후 불안의 특징인 만큼, 최선의 치료법은 행동을 취하는 것"이라고 말한다.

랜싯(Lancet)이 2021년에 발표한 젊은 층의 기후 불안에 대한 최초의 글로벌 연구에 따르면 "83%는 사람들이 지구를 돌보는 데 실패했다고 생각한다고 답했다"고 한다. 응답자들은 정부의 대응을 부정적으로 평가했다.

많은 젊은이들이 불안감을 행동으로 옮긴다면, 이는 전 세계적인 화석 사냥을 시작하여 여전히 화석 연료에 의존하고 계획 없이 노후화된 전력망에 매달리는 정부의 화석화된 기구에 거친 흔들림을 일으킬 수 있다.

[출처] Navigating the Energy Transition: Renewables Abound, but Grid Challenges Loom

[번역] 참세상 번역팀

덧붙이는 말

에리카 셸비는 ⸢Looking for Humboldt and Searching for German Footprints in New Mexico and Beyond⸥(Lava Gate Press, 2017)와 베를린에 본사를 둔 문화 잡지 Lettre International의 국제 에세이상 콘테스트 최종 후보에 오른 ⸢Liberating the Future from the Past? Liberating the Past from the Future?⸥(Lava Gate Press, 2013)의 저자이다. 셸비는 뉴멕시코에 거주하고 있다. 참세상은 이 글을 공동 게재한다.