환경과 대체에너지, 원자력과 셰일가스 비교, 방통대 과제

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< 목 차 >

 

 

1. 서론

 

2. 본론

 

1) 원자력

(1) 원자력이란?

(2) 원자력 발전의 필요성

(3) 원자력 발전의 장단점

2) 셰일가스

(1) 셰일가스란?

(2) 셰일가스 활용의 필요성

(3) 셰일가스의 장단점

 

3. 결론

 

4. 참고문헌

 

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1. 서론

전세계적으로 탄소배출 감축을 위한 노력이 계속되고 있는 가운데 원자력 발전은 경제성 및 친환경적 에너지로서 그 시장을 주도해왔다. 자원의 매장량이 부족한 우리나라의 경우, 적은 양의 원료로 많은 에너지를 생산할 수 있기 때문에 부족한 에너지원 충당을 위해 원자력 발전의 필요성이 제기되어 왔다. 하지만 체르노빌 원전사고, 후쿠시마 원자력발전소 사고와 같은 폭발사고로 인하여 원자력 발전의 안전성 및 그 역할에 대한 불신이 증가되고 있으며 이에 대한 의견이 다양하다.

 

셰일가스의 경우 전 세계적으로 광범위하게 분포하고 있을 뿐만 아니라 전 세계가 60년간 사용할 수 있는 규모로 석유 매장량과 유사하여, 가스의 황금시대를 여는 주요 에너지원으로 급부상하고 있다. 기술의 발전과 함께 셰일가스의 생산량이 비약적으로 증가하고 있으나, 채굴과정에서 수자원 낭비 및 오염, 온실가스 배출, 토지 훼손 및 지반침하와 같은 환경적 문제 또한 제기되고 있다.

 

따라서 본 과제에서는 원자력과 셰일가스의 특징 및 각 에너지의 장단점을 알아보고, 이를 통해 우리가 나아가야 할 발전 방향에 대해 논의하고자 한다.

 

 

2. 본론

1) 원자력

(1) 원자력이란?
원자력은 원자핵을 구성하고 있는 양성자와 중성자의 결합상태의 변화에 따라 방출되는 에너지로, 일반적으로 핵분열 또는 핵융합반응에 의해 다량의 에너지가 방출되어 동력 자원으로 이용되는 것을 말한다.

(2) 원자력 발전의 필요성
우리나라는 에너지원을 충당할 만한 자원이 부족한 자원빈국이기 때문에 에너지 자립도 향상의 측면에서 원자력 에너지 개발이 필요하다. 원자력 발전 기술은 첨단과학기술의 집합체로, 국내 기술 수준은 선진국 수준에 도달하였으므로 원자력 발전은 석유파동이나 에너지 무기화에 대응할 수 있는 에너지원이 될 수 있다. 또한 원자력은 온실가스를 다량으로 배출하는 화석연료와 달리 환경친화적인 에너지원이다. 탄소배출의 감소를 위해 전 세계가 노력하는 현 시대의 흐름에 원자력은 이산화탄소를 거의 배출하지 않는 친환경 에너지원으로 활용될 수 있다. 마지막으로 원자력 발전의 연료로 사용되는 우라늄은 전 세계에 걸쳐 고르게 매장되어 있고, 주 수입원이 정치적 및 경제적으로 안정된 선진국이므로 에너지 정세에 큰 리스크가 없다. 우라늄은 소량으로도 큰 에너지를 발생시킬 수 있으며 수송과 저장이 편리하다. 또한 원자력 발전소는 원료인 우라늄을 원자로에 장전 후 약 18개월 정도는 연료를 교체하지 않아도 되기 때문에 연료의 비축 효과가 높다.

(3) 원자력 발전의 장단점
원자력 발전은 에너지를 생산하면서 온실가스를 배출하지 않아 지구온난화에 미치는 영향이 극히 적다. 또한 연료 가격이 저렴하고 연료비축이 높아 경제적이라는 장점이 있다. 그러나 원자력 발전소에서 사고가 발생하는 경우 그 피해가 천문학적이기 때문에 안전 예방을 하여 충분히 주의를 기울여도 사회적 불안감이 크다는 단점이 있다.

2) 셰일가스

(1) 셰일가스란?
셰일층은 모래 및 진흙이 쌓여 굳어진 지하 퇴적암으로 이루어진 층으로, 셰일가스(shale gas)란 이 셰일층에 위치한 천연가스이다. 셰일가스의 화학적 구성은 메탄 70-90%, 에탄 5%, 콘텐세이트(프로판, 부탄) 5-25%로, 기존의 천연가스와 성분이 동일하다. 지표면 가까이에 부존하는 기존 천연가스와 달리 셰일가스는 불투수성 암석층 사이에 분포하기 때문에 대량 채굴이 어려웠다. 그러나 1998년 미국인 채굴업자 조지 미첼이 수압파쇄공법을 통해 셰일가스 추출 상용화에 성공하였고, 수평시추공법 등의 시추 기술이 개발되어 시추의 범위를 적용할 수 있게 되었으며 이로 인해 시장성이 확보되었다.

(2) 셰일가스 활용의 필요성
셰일가스는 막대한 양의 매장량을 가지고 있다. 셰일가스의 매장량은 187조이며, 이는 기존의 전통식 천연가스 매장량에 달하는 규모이다. 또한 중동(41%), 러시아(24%), 북아프리카(4%), 베네수엘라(3%) 지역과 같이 지정학적 리스크가 있는 지역에 집중 분포된 기존 천연가스와 달리 셰일가스는 전세계에 골고루 분포되어 있으며, 에너지 소비가 많은 중국과 미국에 매장량이 가장 많다. 따라서 운송비용이 저렴하고 에너지 안보적인 측면에서 안정적이라는 특징이 있다.

 

또한 앞서 언급한 것처럼 셰일가스는 층상으로 넓게 분포되어 채굴이 어려웠으나, 기술의 발전으로 효과적인 채굴기술이 개발되어 그 생산량이 비약적으로 증가하였다. 실제로 2010년 북미 지역의 셰일가스 생산량은 2000년에 비해 15.3배나 확대되었으며, 미국은 2009년 이후 러시아를 제치고 천연가스 1위 생산국에 등극하였다. 북미 뿐만 아니라 중국과 동유럽 등 셰일가스 부존량이 풍부한 지역에서도 개발이 확대되고 있어 셰일가스가 세계 에너지 시장에 미치는 영향력은 점차 커져가고 있다. 셰일가스 둘러싼 환경적인 논쟁들이 존재하나 최근 에너지 위기를 겪는 영국이 셰일가스 추출을 다시 허용하는 등 그 필요성이 대두되고 있다.

(3) 셰일가스의 장단점
셰일가스의 성분은 천연가스와 동일하기 때문에 다른 신재생에너지에 비해 활용 가능한 범위가 매우 넓다. 막대한 매장량을 가지고 있기 때문에 수급이 안정적이고 기존 에너지 소비구조를 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 석탄에 비해 연소시 온실가스 배출이 적기 때문에 석탄을 대신하여 저렴한 에너지 공급의 수단이 되고 있다.

 

그러나 셰일가스를 채취하는 과정에서 우라늄 등 화학물질이 지하수에 스며들 수 있고, 일반 천연가스보다 메탄이나 이산화탄소 등의 오염물질이 많이 발생하는 등 환경적인 논쟁도 있다. 요약하면 수자원 부족 및 오염문제, 온실가스 배출 문제, 토지 훼손 및 지반침하의 문제가 있는데 이는 대부분 수압파쇄공법을 이용한 셰일가스 개발 과정에서 비롯된 것이다.

 

 

3. 결론

 

21세기 현재 인류에게 에너지는 필수적이다. 매일 가정에서 사용하는 전자제품과 자동차는 물론, 산업체의 공장과 각종 기계, 장치 등에는 에너지가 반드시 필요하다. 이에, 에너지는 생활의 편리함을 넘어서 경제적 이슈와 인류의 생존에까지 관계되어 있음을 알 수 있다.

최근 러시아와 우크라이나 간 전쟁을 통해 에너지 안보가 더욱 중요시되고 있다. 러시아가 유럽으로 향하는 천연가스 수출량을 조절하는 것 만으로도 유럽의 에너지 가격이 출렁이고, 전 세계 원자재 가격과 증시에 영향을 주는 것을 목도하고 있다.

따라서 원자력과 셰일가스는 에너지가 절실한 인류에게 적절한 대안이 되고 있다. 원자력은 에너지 생성비용이 비교적 저렴한 반면, 원자력 발전소에서 사고가 났을 때 피해가 천문학적이라는 위험을 가지고 있다. 셰일가스는 천연가스와 성분이 동일하여 활용 가능한 범위가 넓다는 장점이 있지만, 여전히 채굴 비용이 비싸고, 채굴 과정에서 발생하는 온실가스 배출 및 환경파괴의 위험이 존재한다.

즉, 정리하면 원자력의 경우 에너지 생성 과정은 단가도 저렴하고 친환경적이나, 추후 핵폐기물 처리와 발전소 사고 위험이 막대한 반며, 셰일가스는 생성 과정이 비싸고, 환경파괴에 위협적이나, 추후 활용 범위가 넓다. 둘 다 대안 에너지라는 공통점이 있지만, 생성 과정과 인류에 끼치는 부정적인 영향에는 차이점이 있음을 알 수 있다. 이에, 우리가 나아가야 할 방향성은 보완과 개발이라고 생각한다.

원자력은 발전 후 발생하는 핵폐기물의 처리와, 발전소에서의 사고위험을 최소화할 수 있는 방안을 보완해야한다. 원자력이 지속적으로 친환경적이고 인류에게 귀중한 에너지원이 되기 위해서는 발전 후 발생하는 핵폐기물을 어떻게 분해를 하여 환경오염을 최소화할 수 있는지에 대한 고민이 필요할 것이다. 또한 원자력 발전소 사고가 어떻게 하면 발생하지 않을지, 만에 하나 사고가 발생하더라도 어떻게 피해를 최소화 할 수 있을지 보완되어야한다.

한편, 셰일 가스는 공법의 지속적인 개발을 통해 환경오염과 파괴를 최소화 해야한다. 환경오염은 인류에게 치명적인 위협으로 다가오고 있다. 온실가스 배출에 따른 지구온난화 및 기후변화는 인간의 생존에까지 영향을 주고 있다. 식량문제, 영구동토층이 녹아서 발생하는 박테리아 바이러스 문제, 미세먼지 등을 통한 호흡기 질환 문제 등 환경의 중요성은 날로 커져 간다. 셰일가스가 주요한 에너지로 활용될 지언정, 채굴 과정에서의 환경파괴가 개선되지 못한다면 이는 지속가능하지 못하다. 셰일가스는 채굴공법의 지속적인 개발을 통해 친환경적인 에너지로 재탄생하는 방법을 모색해야한다.

원자력과 셰일가스 두 에너지는 장단점이 명확하고, 서로 비슷하면서 차이점이 있음을 발견하였다. 이 두 에너지의 부족한 부분들을 개선해 나간다면 두 에너지 모두 인류에게 귀중한 에너지로 활용될 수 있을 것이다.

 

 

[참고문헌]

- 2022. 9. 23 뉴스기사 <英, 에너지 위기에 수압파쇄법 이용 셰일가스 채굴 허용>. sbs biz

- 네이버 시사상식사전. pmg 지식엔진연구소. 박문각

- 오재호, 진현근, 선민아, 장지연(2014). 셰일가스 개발에 따른 주요 환경문제와 그 대안. 위기관리이론과실천(Crisisnomy), 제 10권 2호, 231-245

- 한국방송통신대학교 환경보건학과. 환경과 대체에너지 워크북. 서울: KNOW PRESS

- 한선기, 이채영(2013). 환경과 대체에너지. 서울:KNOW PRESS.