안녕하세요. 오늘은 우리 삶을 풍요롭게 만들어주는 소중한 자원에 대해 살펴보겠습니다.
시간이 없으니 중학교에서 배운건 팍팍 넘어가겠습니다. 자원을 왜 배워야 하나요? 우리 인간이 풍요롭게 살기 위해서 그렇습니다. 그래서 자원의 분포나 특징을 살펴두면 더 풍요롭게 사는데 도움이 됩니다.
자원이 가지는 특성은 유한성, 편재성, 가변성이 있습니다. 쓰다보면 고갈되구요, 어딘 많은데 어딘 적구요, 그때그때 의미가 달라집니다. 가채연수라는 개념은 유한성을 드러내줍니다. 지금처럼 쓰면 몇 년이나 더 캘 수 있는지 알려주니까요. 자원이 지구상에 균등하게 분포한다면 지리시간에 강조할 이유가 많지는 않을 것입니다. 하지만 어디는 자원이 많고, 어디는 적어요. 자원을 수출하면 부를 얻을 수 있는데, 그 부는 누구의 것일까요? 자원의 채굴은 위험하기도 하고 실패의 위험도 높습니다. 그래서 막대한 자본을 투입하는 다국적기업이 채굴과 판매를 담당하는 경우가 많습니다. 그래서 자원으로 인한 수입도 다국적기업이 가져가는 경우가 많구요. 그런데 그런 입장을 거부하는 기조가 나타납니다. 우리 땅에서 나오는 자원은 우리의 것이고, 그로 인해 발생하는 수익은 우리가 결정하겠다는 방침입니다. 자원에서 보여주는 내셔널리즘인 셈인데, 이를 자원민족주의라고 합니다. 그래서 주요 산유국들은 석유수출국기구를 구성하였으며, 1970년대 두 차례의 석유파동 속에서 원유 가격에 영향을 미치기도 했습니다. 자원은 세계와 국가의 운명을 쥐락펴락하기도 합니다. 기회가 되면 셰일가스나 해상플랜트 얘기도 해야하는데 아쉽군요.
아무튼 자원으로 다시 돌아가서, 지하자원은 땅에서 캡니다. 광물자원은 크게 금속광물과 비금속광물로 나누어지고, 금속광물은 다시 철광물과 비철광물로 나누어집니다. 철은 인류에게 소중한 자원입니다. 여러분들 책상도 의자도 자전거도 기계도 철로 만드니까요. 철을 만드는 산업을 제철산업이라고 합니다. 석탄을 때서 열을 1700도 이상으로 올리면 철광석에서 쇳물이 나옵니다. 이를 제선과정이라고 합니다. 그럼 그 철에서 불순물을 제거하고 원하는 수준으로 탄소 함량을 조절하면 강철이 됩니다. 이를 제강과정이라고 합니다. 마지막으로 판이나 기둥 등의 원하는 형태로 만들어내는데, 이를 압연과정이라고 합니다. 그레서 제선, 제강, 압연이 한 공장에서 이루어지면 일관제철소라고 합니다. 북한의 무산에는 큰 철광석 광산이 있지만, 남한은 철광석의 매장량이 많은 편은 아닙니다. 철광석도 별로 없는 형편인데 오스트레일리아나 브라질 등에서 철광석을 수입해 철 제품을 만들어서 다른 나라에 판매하고 수익을 올리고 있습니다. 신기하죠?
그 밖에 강원도 영월 상동에 매장된 텅스텐, 신기조산대가 있는 칠레에 많은 구리, 알루미늄의 원료가 되는 보크사이트, 귀금속이면서 전자제품에도 들어가는 금 등이 있습니다. 학습지 보세요. 우리나라에서 필요한 만큼 스스로 공급할 수 있는 거의 예외적인 자원으로는 석회석이 있습니다. 빻으면 시멘트를 만드는 원료가 되는데, 덕분에 우리는 건물 지을 여력은 풍부합니다. 자원은 매번 땅에서 캐야할까요? 아니요. 이미 사용한 자원을 다시 추출해서 활용하는 방법도 가능합니다. 도시광산이라고 합니다.
여기까지는 기본적인 내용이었고, 이제 중요한 부분을 살펴보겠습니다. 뭐든 변화하려면 에너지가 필요합니다. 우리는 에너지가 있기 때문에 지금처럼 살고 있는 거구요. 현대 문명을 활기차게 움직여주는 에너지는 어디서 나올까요? 바로 화석연료입니다. 예전에 지구에 살던 생명체들이 죽고 땅에서 탄소화합물로 뭉쳐진 것들을 화석연료라고 합니다. 화석연료는 화력발전을 통해 전력을 생산하기도 하고, 자동차에 연료로 쓰이기도 하고, 각종 산업의 원료가 되기도 하는 아주아주 쓸모가 많은 자원입니다. 그러니까 쪼금 더 자세히 하나하나 살펴보겠습니다.
먼저 석탄입니다. 불붙는 돌입니다. 18C 산업혁명 이후 널리 쓰이기 시작했습니다. 석탄 중에는 탄화도가 높은 무연탄이 있는데, 우리나라에도 강원도 남부 등 여러 곳에 매장되어 있습니다. 가뜩이나 자원이 부족해 자급률이 낮은 우리 입장에서는 얼마나 고마운 에너지자원이었는지 모릅니다. 1960년대부터 1980년대까지 가정용 연료로 연탄이 널리 활용되었습니다. 그런 무연탄은 누군가가 지하 깊은 곳으로 내려가서, 덥고 습하고 먼지도 많고 시끄러운데 폭발물과 붕괴의 위험까지 무릅쓰고 캐야했습니다. 석탄을 캐는 탄광을 흔히 막장이라고도 불렀지만, 동시에 우리는 그 광부들을 산업역군이라고 불렀습니다. 우리 국토의 산허리에 나무가 우거지게 해준 것도, 수많은 집들에서 난방과 조리를 할 수 있던 것도 누군가가 그렇게 살았기 때문이었습니다. 하지만 1980년대 석탄산업합리화정책 이후로 무연탄의 소비가 줄었습니다. 유명한 시가 있죠. 연탄재 함부로 차지 마세요. 여러분은 누군가에게 한번이라도 뜨거운 사람이었는지 자문해보세요. 우리의 책임지던 무연탄 생산이 줄면서 동네는 점차 일자리가 줄어들고 쇠퇴하게 되었습니다. 그 많은 사람들과 마을들을 연탄재처럼 버리는 것에 대한 미안한 마음으로 특별법이 지정되어 내국인 카지노가 합법인 리조트가 들어섰지만, 지역사회에 미치는 영향도 함께 생각해보는 시야가 있었으면 합니다.
다시 돌아와서 석탄에는 무연탄만 있지는 않고, 유연탄도 있습니다. 휘발성분이 포함된 역청탄은 화력발전이나 제철산업 등에 널리 활용됩니다. 우리나라는 소득이나 규모 등 다양한 경제 지표에서 세계적으로 높은 수준을 자랑하고 있습니다. 이런 화려한 모습 뒤에는 화력발전이나 제철산업에서 묵묵히 제 몫을 다해주는 석탄이 있습니다. 물론 우리의 사회구조가 가진 문제점으로, 이렇게 힘들고 중요하고 어렵고 위험한 일은 비정규직에게 가는 경향도 함께 나타납니다. 산업안전보건에 대해서 이번 기회에 여러분들도 한번 생각해부면 좋겠습니다.
석탄을 이용하면 사실 막대한 양의 대기오염물질이 나옵니다. 특히 황산화물이 잘 알려져 있는데, 산업혁명기 런던의 안개와 결합하여 스모그를 만들어 사람들을 사망에 이르게 하는 주인공이었습니다. 이외에도 근래에 뉴스에 자주 오르락내리락했던 미세먼지도 많이 발생합니다. 그런 석탄화력발전소가 중국에도 많아서, 국경을 넘는 환경문제를 발생시키기도 합니다.
석탄은 주로 고기습곡산지 일대에 많이 분포해 있습니다. 세계적으로 곳곳에 매장되어 있어 석유에 비해 이동도 많지 않고, 가격도 싼 편입니다. 오스트레일리아 동부의 탄전에서 우리나라 방향으로 화살표가 크게 이동하는 지도가 있다면, 석탄의 생산과 이동을 나타낸 것일 가능성이 큽니다.
이제 석유로 가보겠습니다. 석탄은 고체라서 기차 등으로 옮겨야 하는 반면에, 석유는 액체라서 파이프라인을 통해 쉽게 운송도 가능합니다. 여기서 잠깐 토막상식! 우리는 산유국일까요? 정답은요? 그렇습니다. 우리는 산유국입니다. 울산 앞바다에서 우리는 결국 성공했습니다. 기름한방울 나오지 않는 나라는 아니고, 무려 자동차 2만 대가 이용하는 만큼 생산할 수 있습니다. 우리가 필요한 양에 비하면 턱없이 작긴 하지만, 그래도 없는 것은 아니니까 자부심을 가져도 됩니다. 게다가 내년에는 고갈되어 다시 돌아갈 예정이므로, 올해까지는 산유국의 지위에서 오는 기분을 즐겨주세요. 다시 돌아가서 원유는 여러분들이 중학교에서 배웠던 것처럼 여러 성분의 혼합물입니다. 그래서 끓는 점이 모두 다르니까, 분별증류를 통해 LPG부터 아스팔트까지 얻을 수 있습니다. 그렇게 얻은 석유화학물질은 버릴게 하나도 없습니다. 여러분들이 일상에서 사용하는 수많은 합성수지들이 다 여기서 얻은 것이니까요.
이렇게 중요한 석유는 어디에 매장되어 있을까요? 아무래도 신생대 3기층 배사구조에 매장된 경우가 많습니다. 근래에는 아예 땅 밑으로 물을 집어넣어서 셰일층에 있는 화석연료를 뽑아내는 기술도 사용되고 있습니다. 이러한 석유는 매장된 국가들과 실제 많이 사용하는 국가들이 일치하지 않는 경우가 많아 국제적인 이동량이 많습니다.
특히 석유를 많이 생산하는 곳은 바로 페르시아만 연안입니다. 세계의 원유 가격을 추정할 수 있는 거대한 시장 3곳이 있는데, 보통 북해, 텍사스, 두바이를 꼽습니다. 우리는 대부분 이 곳에서 수입해오기 때문에, 서남아시아의 페르시아만에서 출발해서 우리나라 방향으로 크게 이동하는 화살표가 있는 지도는 석유의 생산과 이동을 나타낸 것일 가능성이 큽니다. 석유는 석탄에 비해 자원의 편재성도 크고 국제 이동량도 많으며, 국제정세가 바뀔 때마다 가격변동도 장난 아닙니다. 게다가 OPEC(석유수출국기구)가 자원민족주의로 원유의 생산량과 가격에 개입해 뜨거운 맛을 본 적도 있구요. 최근에는 선물시장에서 유가가 마이너스를 기록하기까지 했으니, 원유 가격변동이 얼마나 큰지 알 수 있겠죠? 이런 석유가 인류의 현대문명에서 가장 중요한 1차 에너지 공급을 담당하고 있습니다. 그래서 이런 원유와 관련된 주요 다국적 에너지 기업들의 영향력도 엄청날 수 밖에 없습니다.
포항에 가본 적이 있나요? 포항에는 불의 정원이 있습니다. 공사를 하다 땅에 불이 붙었는데, 몇 년째 꺼지지 않아 아예 공원으로 만들었습니다. 그렇습니다. 천연가스입니다. 천연가스는 연소하고 나면 지구온난화를 유발하는 이산화탄소는 나오지만, 다른 화석연료에 비해 대기오염물질의 배출이 적습니다. 상온에서 기체라서 부피가 큰 것이 단점이긴 합니다. 그래서 원유의 상층부에 있는 천연가스는 과거에는 그냥 태워서 버린 적도 많았습니다. 하지만 엄청나게 낮은 온도에서 액체로 만들어 운송하는 LNG선박이 개발되고, 육지에서는 가스관을 통해 운송이 가능해지며 세계적으로 사용량이 늘어나고 있는 중입니다. 가정용 난방연료로도 활용되고, 요즘에는 버스 등도 천연가스를 연료로 활용하는 경우가 많습니다.
결국 우리가 쓰는 에너지의 형태는 빛이나 열 등입니다. 우리가 소비하는 에너지를 최종에너지라고 합니다. 자연상태에서 얻은 에너지는 1차에너지라고 합니다. 그럼 1차에너지를 바로 최종에너지로 소비하나요? 수업시간에 석탄 때서 그 불빛으로 공부하고 있나요? 아니죠. 에너지의 전환을 거치면 더 편리하게 이용할 수 있습니다. 우리는 그런 전력을 일상 생활에서 널리 활용하고 있습니다. 스위치만 올리면 쓸 수 있게 해주는 고마운 전기는 어떻게 생산되는지 간단하게 보겠습니다.
먼저 수력입니다. 물이 가진 위치에너지를 운동에너지로 전환해서 전력을 생산합니다. 그럼 위치에너지는 뭐랑 관련이 있죠? 그렇습니다. 물이 많든가, 높이가 높아 낙차가 크든가. 두 가지와 관련되어 있습니다. 브라질에 있는 이타이푸 댐은 유량이 많아 수력발전소 중에 세계적으로 가장 유명합니다. 노르웨이처럼 빙하지형의 영향을 받은 곳에서는 급경사의 큰 낙차를 이용해 수력발전을 많이 합니다.
다음은 화력입니다. 화석연료로 물을 끓여 전력을 생산합니다. 그럼 어디든 화석연료를 가져오기만 하면 전력생산이 가능하다는 장점이 있습니다. 다만 연료비가 계속 들어가고, 생산하는 과정에서 지구온난화와 함께 대기오염물질 배출이 가능하다는 점이 단점입니다. 우리나라의 대형석탄화력발전소가 충청남도 해얀에 많이 있습니다. 수도권에서 전력을 제일 많이 사용하니까 거기에 지어야 송전으로 인한 손실을 줄일 수 있잖아요? 근데 수도권 사람들은 대기오염에 민감합니다. 그래서 충남에서 생산한 전기만 가져가고, 미세먼지는 현지에 있는 주민들이 먹고 있습니다.
마지막은 원자력입니다. 우라늄의 핵분열 과정에서 발생하는 에너지를 이용하는 방식인데, 열량이 아주아주 높습니다. 바꾸어 말하면 연료의 가성비가 몹시 훌륭한 셈입니다. 우라늄 1g이 석탄 3천톤의 열량을 낸다고 알려져 있습니다. 어마어마하죠? 하지만 그런 막대한 에너지 방출이 잘 통제될 수 있게 축적된 기술이 필요해서, 아무나 할 수 없습니다. 프랑스, 러시아, 미국, 우리나라 등 일부 국가들 중심으로 운영되는 이유입니다. 게다가 절대적으로 안전해야하기 때문에 지반도 안정된 곳이 좋고, 냉각수가 끊임없이 공급되어야 해서 강이나 바닷가에 많습니다. 원자력발전소는 대부분 밥통처럼 생겼습니다.
원자력발전소가 감사한 이유는 바로 대량의 전기를 안정적으로 공급해준다는 점에 있습니다. 우리가 잘때 냉장고 끄고 자는게 아니잖아요. 새벽에도 무조건 사용되고 있는 전력이 있는데, 이를 기저부하라고 합니다. 하지만 사람들이 활동하는 낮시간대에는 사용량이 확 치솟는데, 이럴 때의 정점을 찍는 전력 사용량을 첨두부하라고 합니다. 그럼 전력을 생산하는 입장에서는 기저부하와 첨두부하가 다르니까 모두 대응을 해야합니다. 우리는 석탄화력발전이나 원자력으로 기저부하를 담당하고, 가스화력발전이나 수력발전으로 첨두부하를 주로 담당합니다. 이처럼 서로 분담이 되어 있습니다.
원자력이 고맙긴 한데, 문제는 원자력발전이 끝나면 방사성 폐기물이 발생합니다. 특히 고준위방사성폐기물은 방사선이 오랜 기간 나오니까 인류로부터 떨어트려놓아야하는데, 이게 아직 대책이 뚜렷하게 나온 상황이 아니긴 합니다. 그래서 그냥 이대로 살고는 있는 상황입니다. 사람들은 늘어나고 에너지 사용량도 같이 늘어나는데 원자력을 대체할 수단이 뾰족하게 없기 때문입니다.
문제는 우리 인류가 소련의 체르노빌과 일본의 후쿠시마에서 원전 사고를 경험했다는 점입니다. 그러면서 원전에 대한 경각심이 더 커졌습니다. 그래서 기존의 에너지 생산 방식을 넘어서는 새로운 방향을 추구하기 시작했습니다. 바로 신재생에너지입니다.
풍력발전은 바람이 불어오는 곳에서 전력을 생산합니다. 그러다보니 산간이나 해안에 있는 경우가 많습니다. 덕분에 그 과정에서 숲을 파괴하는 경우도 있고, 새들이 죽는 경우도 생겨납니다. 날개가 클수록 효율이 높아지다보니 거대하게 건설해야 하는데, 미관을 해치기도 하고 소음이 발생하기도 합니다. 게다가 대부분 신재생에너지가 마찬가지이긴 한데, 생산 가능한 곳이 소비지랑 일치하는 경우가 잘 없어서 송전을 해야하고, 그 과정에서 손실이 크게 발생합니다.
다음은 꺼지지 않는 불꽃 태양입니다. 태양에너지를 패널을 통해 직접 전기 생산에 이용하면 태양광발전이라고 하고, 거울처럼 반사판으로 열을 모으거나 물을 덥히는 방식은 태양열이라고 부릅니다. 뭐가 되었든 중요한 점은 날이 맑고 햇볕이 세야 좋다는 점입니다. 그래서 건조기후지역에서는 태양에너지의 효율이 높게 나타납니다.
다음은 지열입니다. 땅의 갈라진 틈으로 마그마가 관입해오는 경우에는 지표에 가까운 곳에서도 높은 온도가 나타납니다. 그런 경우에는 지열을 이용하기 좋은 조건인데, 아무래도 신기조산대나 판의 경계가 유리합니다. 대서양중앙해령에 위치한 아이슬란드는 이러한 지열을 이용해 전력을 생산하는 대표적인 국가입니다.
그 밖에 바이오에탄올도 있습니다. 미국의 옥수수나 브라질의 사탕수수 찌꺼기처럼 농산물 생산량이 많은 국가에서 시도하는 방식입니다. 우리는 주로 하수처리장의 유기물을 활용합니다. 우린 식량 자급률이 낮아 먹을 식재료도 해외에서 수입해와야합니다. 에너지가 전환 과정마다 손실이 발생한다는 점을 고려하면 근본적인 대책이 되긴 어렵습니다.
그럼 에너지를 다시 정리해볼까요. 사람들은 도시에 많이 살고, 도시에서 대부분의 전력을 소비합니다. 하지만 도시에서 자체적으로 에너지를 자급하긴 어렵습니다. 수력발전을 하기 위해서는 댐을 조성해야하고, 그 곳에 살고 있는 누군가는 이주를 해야만 합니다. 수도권 주민들을 안정적인 물 공급을 위해 한강 상류의 많은 지역은 상수원 보호구역으로 규제를 받고 있습니다. 화력발전은 미세먼지를 만들어냅니다. 그래서 우리는 대도시도 아닌 충남 해안의 지역들에서 미세먼지가 높게 나타나는 경우가 잦습니다. 원자력발전의 부산물인 방사성폐기물을 처리하기 위한 시설은 그 어디에도 입지하기가 어렵습니다. 원자력발전소는 안전하다고 홍보하지만, 애초에 수도권엔 없고 전라도와 경상도에만 있습니다. 화석연료는 대기오염물질과 함께 지구온난화를 가져온데다, 앞으로 고갈될 예정입니다. 신재생에너지는 답일까요? 대부분의 신재생에너지는 입지에 제약조건이 많고 대량의 에너지를 안정적으로 생산하기 어려운 경우가 많습니다. 게다가 그 에너지를 생산하게 되는 과정에서 다른 오염물질이나 피해가 발생하는 경우도 있구요. 심지어 여기에 노동문제도 함께 결합되어 있습니다.
필요한 자원이 부족한 우리 입장에서는 자원이 많은 국가들은 부러울 따름입니다. 오스트레일리아는 노천 광산도 많은데, 광물을 캐서 수출하면 수익으로 이어집니다. 그래서 우리처럼 자원이 부족한 국가들은 간절하게 인적자원에 매달립니다. 바로 여러분들이 우리의 자원이고 미래이고 희망입니다. 수업 듣느라 졸리네요. 눈이 감겨요. 그렇습니다. 우리의 앞날이 점차 깜깜해지고 있습니다.
사실 자원이 많다고 항상 잘 사는 것은 아닙니다. 자원의 저주라고 합니다. 네덜란드는 북해에서 유전과 가스전이 개발되면서 화석연료를 수출하게 되었지만, 물가상승으로 제조업 경쟁력을 잃으면서 경기침체가 왔습니다. 네덜란드병이라고 부릅니다. 태평양의 섬나라 나우루는 새똥이 퇴적되어 만들어진 구아노가 비료로 수출되면서 막대한 부를 축적했지만, 정작 구아노가 고갈되면서 국가경제가 어려워졌습니다. 그럼 자원이 나오면 다 못사는건가요? 절대 그럴리가 없습니다. 노르웨이는 원유 수출로 얻은 부를 정부 주도로 운영하여 각종 투자나 복지의 재원으로 잘 활용하고 있습니다. 결국 중요한 것은 사람이라는 뜻입니다.
자원은 언젠가 끝이 있습니다. 지금 현대문명을 유지하는 원유도 언젠가는 끝이 날거에요. 허버트곡선이라고 합니다. 언젠가는 정점을 찍고, 줄어들 것입니다. 로마클럽에서 만든 성장의 한계라는 보고서가 있습니다. 인구는 늘고, 에너지와 자원 소비량도 늘고, 지구는 하나이니 무한정 계속 성장할 수는 없을 것이라는 견해입니다.
그럼 우리 인류는 걱정처럼 정점을 찍고 쇠퇴하고 있는 중인가요? 아니에요. 아직 계속 성장 중입니다. 원유는 고갈될거라면서요? 원유 가격이 오르니까 더 많이 투자해서 탐사를 하고, 그러다보니 더 많은 자원 매장을 확보하긴 했습니다. 그럼 그게 영원이 지속될까요? 아마 그렇지는 않을 것입니다. 지구는 하나고, 언젠가 한계가 오긴 올거니까요.
그럼 어떻게 해야하나요? 답이 있나요? 자원의 저주에서 확인했던 것처럼, 지리적 조건이 모든 것을 결정하는 것은 아닙니다. 결국 우리가 어떻게 대응하는지가 중요하게 작용합니다. 기존의 화석연료와 전력생산방식 그리고 신재생에너지까지 각각이 가진 장점도 있지만 한계도 분명합니다. 그래서 앞으로는 어떻게 해야할지 고민하고 있습니다. 그 방향 중에 인류가 합의한 가장 대표적인 것이 바로 지속가능한 발전입니다. 나만 잘먹고 잘사는 것에서 끝내지 말라는 점입니다. 어떻게든 되겠지 하는 기대로 미래 세대에게 다 미루고 현재만 생각하는 그런 근시안적인 태도를 지양합니다. 누군가의 피땀눈물을 딛고 극단적인 사회적 양극화 속에 운영하는, 언제든 무너질 수 있는 위태로운 체계도 거부합니다. 지구가 열 개인 것처럼 마구잡이로 살아가는 태도도 거부하고, 환경을 고려해 받아들일 수 있는 범위까지만 행동하는 가치를 추구합니다.
영화 마션에서 나온 대사가 있죠. 우린 답을 찾을 것입니다. 언제나 그래왔던 것처럼요. 여러분들의 삶은 지속가능한가요? 여러분들이 그리는 세상은, 지속가능한 세상인가요? 한번 깊이 생각해볼만한 주제입니다.