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머리말
최근 인류의 생존에 있어 가장 중요한 것으로 언급되는 것 중에는 환경과 자원문 제가 있다. 자원문제는 크게 식량과 에너지가 문제되고 있으며 이 중 식량은 자급 률 낮은 일부 국가의 문제이나 에너지문제는 선진국과 개도국을 불문하고 문제가 되고 있다. 결국 인류생존에 가장 중요한 요소가 되고 있는 것은 에너지와 환경문 제라고 할 수 있다. 에너지 문제와 환경 문제는 상호 긴밀히 영향을 끼친다. 즉, 에 너지는 생산과 소비에 있어 도시환경, 국토환경, 더 나아가 지구환경에까지 심각 한 영향을 끼치고 있다. 우리나라는 에너지 외부 의존도가 높아 에너지위기 시 대 처능력이 취약하며 에너지소비 형태는 국토환경에 큰 영향을 미친다. 특히 에너 지위기 시대를 맞이하여 국토환경보전과 효율적 관리를 위한 에너지 활용방안의 모색과 추진은 필요하다.
지금까지는 각종 국토개발사업에 있어 환경관리나 에너지이용에 있어 상호연 계성을 심도 있게 다루지 못하고 에너지는 당연히 공급되는 것으로, 환경은 오염 처리와 민감지역 보전 등으로 각각 단편적이며 개별적인 시각에서 주로 다루었 다. 그 결과 도시와 도로, 산업시설, 각종 교육 및 문화서비스 시설이 많은 에너지 를 필요로 하는 시스템으로 국토공간이 형성되었다. 이러한 에너지 다 소비형 시 스템은 국토환경의 훼손 및 환경질의 악화를 가져오는 원인이 되는 경우도 있다.
다행히 최근 들어 생태도시 건설 등에 대한 관심이 높아져 행정중심복합도시를 비롯해 많은 개발사업에서 환경, 에너지 및 국토자원을 통합적∙순환적으로 고려
에너지위기와 국토환경보전
최지용｜한국환경정책∙평가연구원 연구위원
특 집
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하기 시작하였다.
우리나라는 에너지의 거의 전량을 수입에 의존하고 있어 지속가능한 에너지 전략을 수립하여 추진해야 한다. 에너지 전략의 핵심은 안정적이고 신뢰성 있는 에너지 공급체계 구축, 환경친화적인 에너지 수급체계 구축, 사회적 수용성이 높 은 에너지시스템 구축이다. 선진국들은 지속가능한 에너지시스템 구축을 기후변 화에 대한 대응전략과 적극 연계시키고 있다. 우리나라도 이와 같은 세계적인 에 너지와 지구환경을 연계한 정책에 적극 참여함과 동시에 국토환경관리 차원에서 기존의 대형중심, 공급중심, 집중형 중심에서 중소형고려, 수요관리, 분산형시스 템으로 전환하여야 한다. 이를 통해 에너지 저소비형 국토공간 창출, 환경부하저 감, 자연과의 공생 및 어메니티의 창출, 자원순환을 도모한 질 높은 국토환경이 조성되도록 해야 한다. 따라서 본고에서는 에너지위기 시대를 맞이하여 지구적 차원에서의 에너지위기와 온난화 대책에 대한 각국의 노력과 국민생활에 편리를 주면서 국토환경보전을 고려한 지속가능한 친환경에너지 관리방안을 검토하고자 한다.
지구환경대책과 에너지정책 연계 동향
1. 국제에너지 전망
미국 에너지부(Department of Energy: DOE)에서는 향후 2030년까지의 국제에너 지 전망에 대한 보고서를 발간하였다. 이에 따르면 2003년부터 2030년까지 세계 에너지 소비량은 매년 평균 2%씩 증가할 것이며, 이러한 소비량 증가는 OECD 비회원국이 회원국에 비해 더 빠른 추세를 나타낼 것으로 전망했다. 또한 가장 높 은 에너지 사용 증가 경향(2.4%/년)은 산업분야에서 나타날 것인 반면 운송분야 에서는 높은 석유가격으로 인해 에너지 사용 증가폭이 감소할 것으로 내다보았 다.1) 이와 함께 석유는 앞으로도 주요 에너지원으로 이용될 것이며 바이오연료, 합성연료(coal-to-liquid, gas-to-liquid), 천연가스의 사용 역시 큰 폭으로 증가 할 것이라고 예상하였다. 이와 함께 동 보고서는 전 세계의 이산화탄소 배출량이
2003년 250억 톤에서 2030년 437억 톤으로 약 75% 가량 증가할 것이며 이는 대
부분 개발도상국가의 화석연료 사용에 기인할 것으로 내다보고 있다. 또한 20251) http://www.eia.doe.gov/oiaf/ieo/index.html
년의 연간 이산화탄소 배출량은 지난해 예상보 다 약 0.03% 증가한 400억 5천 톤에 이를 것으 로 예상했다. 한편, 석탄 사용량이 증가하고 있 는 중국과 인도의 경제성장과 더불어 2015년에 는 석탄이 석유를 앞질러 최대 이산화탄소 배출 원이 될 것으로 내다봤다.
2. 온난화 등으로 인한 지구환경의 우울한 전망
2006년 독일 국가과학기술회의에서는 세계의 해
양도시와 그 지역 주민에게 미치는 기후변화의 영향에 대한 보고서를 발간하였다. 이 보고서에 따르면 인간활동에 의해 지구에는 세 가지 주요 반응이 나타나고 있으며 이는 ① 해양표면온도 상승 ② 해수면 높이의 증가속도 가속화 ③ 해양 산성화로 나타난다. 이에 따라 현재 해양 생태계 는 위험한 수준에 이르렀으며, 이러한 영향에 대 비하기 위해 온실가스 배출량을 2050년까지1990년 수준의 절반으로 줄여야한다고 보고서는
제안하고 있다. 본 보고서의 저자인 StefanRahmstorf에 따르면 해수면은 2100년까지 1m
가량 상승할 것이며, 이는 빈, 상트페테르부르 크, 뉴욕과 같은 해안도시와 주민에게 홍수와 허 리케인 같은 직접적인 영향을 받을 것이라 했다.영국환경식량농업부(Defra)의 기후변화와 유 럽의 생물다양성에 대한 보고서에서‘현재 기후 변화의 영향은 계속 증가하는 추세로 유럽의 야 생 동∙식물을 위협할 수준에 이르렀다’고 보고 있다.2) 또한 2001년 채택된 EU의 지속가능발전 전략 목표 중 하나인‘2010년까지 생물종다양성
감소 중지’에 대한 EU 위원회의 전략에 대해서 도 문제제기를 하고 있다. 이번 영국의 보고서는 최근 발표된 국제자연보호연맹(IUCN) 보고서의 내용에 부합한다. IUCN 보고서의 Red List 2006 에 따르면 생물다양성의 감소는 증가하고 있으며 그 속도 또한 줄어들고 있지 않다고 밝혔다.
세계자원연구소(WRI)는 2005년 기후변화의 새로운 연구내용들을 짧은 보고서 형태로 발간하 였다.3) 세계는 현재 기온상승, 대서양심층순환 (Atlantic Conveyer Belt) 속도의 감소, 대기오염 에 따른 온실효과의 증대, 열대성 저기압의 빈도 와 파괴력 증대 등과 같은 원인에 의해 극점 (tipping point)을 향해 가고 있다고 본 연구보고 서는 밝히고 있다. 또한 빙하층의 두께와 해수면 변화, 세계 강우패턴의 변화, 아마존 파괴에 의 한 기후와 수리학적 순환 변화와 생물 다양성의 변화에 대해서도 심도 있게 다루고 있다. 이번 연구 결과들은 더 이상의 기후변화를 방지하는 노력과 함께 이미 발생된 영향들에 대한 노력도 또한 중요하며, 지금 즉시 온실가스의 발생을 중 지시킨다 하더라도 과학적 분석결과 현재 이상 의 기후 영향이 발생할 것이라고 주장하고 있다.
이번 연구결과는 내년(2007년)에 발간될 IPCC 보고서에 현재의 기후 변화에 대한 지표를 제공 하게 된다.
3. 지구온난화와 에너지 문제해결을 위한 각 국의 노력
■ 유럽연합: 유럽연합(EU)은 유럽 및 아시아 자
2) http://www.euractiv.com/en/environment/uk-report-european-plants-animals-threatened-climate-change/article-155584 3) http://climate.wri.org/climatescience-pub-4175.html
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동차업체들에 대해 자발적인 배출가스 감축 목표를 이행하지 않을 경우 강제적으 로 이행시키기 위한 법안을 도입할 것이라고 밝혔다. 교토의정서 이행계획에 따 라 유럽 자동차 업체들은 1995년을 기준으로 오는 2008년까지 신차의 이산화탄 소 배출량을 25% 감축한 140g/km까지 줄이겠다고 약속했었고, 한국과 일본 자동 차업체들은 1년 후인 2009년까지 25% 감축 목표를 이행하겠다고 합의했었다. 본 배출가스 감축 가속화 촉구에 기반이 된 유럽연합 집행위원회 보고서에 따르면 유럽연합과 일본의 2004년 신차 이산화탄소 배출량은 각각 160g/km, 170g/km로 배출감축량은 평균 1.2%다. 이에 따라 유럽연합 자동차업체들은 2008년 140g/km 의 목표치를 달성하기 위해 연간 3.3%를, 일본 자동차업체들은 2009년까지 연간
3.5% 이상 배출량을 줄여나가야 한다. 한국산 자동차의 2004년 이산화탄소 배출
량은 약 168g/km로 배출감축량은 평균 6.1%이나 2005년에는 배출량이 다시 증 가하는 수치를 나타내었다. EU위원회는 2003년 시작한‘Clean Urban Transportfor Europe’
(CUTE)이라 불리는 파일럿 프로그램의 결과를 발표하였다. 이는 유 럽의 9개 도시에 27개의 수소연료전지 버스를 대상으로 수행되었고, 그 결과 유해 물질 배출이 없는 운송수단으로서의 가능성이 확인되었다. 이에 따라 EU 위원회 는 새로운‘Hydrogen for Transport’이니셔티브를 발족하고 2009년까지 200대 이 상의 수소연료 운송수단을 상용화할 방침이다.■ 유럽연합 집행위원회: 유럽연합 집행위원회(European Commission)는 기술적으 로 진보한 수소연료차량의 개발을 도모하는 계획을 발표하였다.4) 집행위원회는 현재 자동차의 98%가 석유에 의존하고 있다고 밝히고, 앞으로 2020년까지 현재 사용되고 있는 연료의 20%를 대체연료로 바꾸겠다고 밝히면서 가장 좋은 대체연 료로서 수소를 지목했다. 집행위원회는 수소연료자동차의 새로운 안전성 요구를 만족시키고 안전성에 대한 요구를 European type-approval framework에 포함시 킴으로써, 수소연료자동차에 대한 소비자의 신뢰를 높이고 투자 증대를 통한 상 업화를 촉진시키고자 한다. 또한 수소연료자동차는 탄소배출을 전혀 하지 않음으 로써 대기질 향상에도 기여할 것으로 기대되고 있다.
■ G8 정상: G8 국가의 정상들은 2006년 7월 정상회담에서 전 세계적인 에너지안 전을 강화하는 이행계획을 채택하고 공동성명을 발표하였다.5)공동성명에 따르면
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4) http://www.euractiv.com/en/sustainability/plan-promote-hydrogen-cars/article-156730 5) http://www.euractiv.com/en/energy/g8-commits-open-transparent-energy-markets/article-156768
G8 정상들은 지속가능한 발전에 대한 의지를 재
확인하고 엄격한 기준 채택 등의 방법을 통해 에 너지 효율성을 증진시키기 위해 노력할 것에 합 의하였다. 이와 함께 개방적이고 투명하며 경쟁 력 있는 에너지시장의 확립을 세계 에너지 안전 의 가장 중요한 요소로 지적했다. 정상들은 또한 기후변화 감축을 위한 노력으로 불법 벌목에 대 한 적극 대응을 통해 삼림파괴를 감소시키겠다는 이행계획에도 합의하였다.■ 유럽환경청: 유럽환경청은 2020년까지 유럽의 대기오염을 상당한 수준까지 개선하겠다는 목표 에 대한 기후변화정책을 분석한 보고서에서 현 재 기후변화에 대비한 정책이 2030년까지 대기 오염감소와 더불어 이에 따른 부수적인 효과를 가져올 것으로 예상하고 있다. 또한 대기오염물 질배출과 관련된 비용은 매년 감소할 것이며, 오 염물질 배출이 감소됨에 따라 공공의 건강과 생 물계의 위험도 함께 감소하는 부수적인 효과가 기대된다고 전망하고 있다.
■ 폴란드: 폴란드 경제부는 운송 분야의 바이오 연료 사용에 대한 법안을 발표하였다. 본 법안에 따라 바이오연료 배분율을 위반하는 연료공급업 자에게는 판매금액의 50%에 달하는 범칙금이 부과된다. 본 법안은 2007년부터 휘발유와 경유 사용의 최소 4% 이상을 바이오연료에 할당할 것 을 명시하고 있다. 또한 폴란드 정부는 앞으로도 바이오연료 사용을 증진시키기 위해 조세감면보 다는 의무조항을 증대시켜 나갈 것이라 밝혔다.
유럽연합(EU)이 2003년 발간한 바이오연료지침 에서는 모든 연합국가가 2010년까지 5.75%의 바이오연료 사용에 대한 배분율을 달성하도록 요구하고 있다.
■ 프랑스: 프랑스는 앞으로 다가올‘post-oil’
시대를 대비하여 2015년까지 바이오연료 사용을 단위부피당 현재 석유사용의 10%까지 높이겠다 고 밝혔다.6) 이는 유럽연합의 2005년‘Biomass
Action Plan’목표의 2배에 해당하는 양으로, 이
를 위해 프랑스 정부는 이미 16개의 바이오매스 를 기반으로 하는 공장 지원정책을 2005년부터 추진해 오고 있다. 또한 Villepin 프랑스 국무총 리는 앞으로 10년 내에 프랑스 시민이 순수한 에 탄올과 바이오연료의 함량이 높은 경유 자동차 를 이용하게 될 것이라고 밝혔다. 이와 함께 현 재 브라질과 스웨덴에서 시행 중인‘greenrefueling station’
을 설치하겠다고 밝혔다. 이번 계획에 대한 Action Plan은 올 여름부터 추진되 었다. 또 프랑스 정부는 재생가능에너지로부터 의 전력생산을 지원하기 위해 앞으로 15~20년 간 변경된 기준가격의무구매제(Feed-In Tariff:FIT)를 시행하겠다고 밝혔다. 새롭게 시행되는
기준가격은 재생에너지 시설의 기술, 위치, 크기 와 발전기의 사용 연수에 따라 결정된다. 이에 따라 광전 변환 시설을 가진 건물의 경우 1kWh 당 0.55유로를 지불받게 된다. 또한 태양에너지 의 경우 기준가격은 기존 기준가격의 2배인1kWh당 30유로가 된다. 이와 함께 바이오가스
의 기준가격은 150kW 이하인 식물의 경우 기존6) http://www.euractiv.com/en/energy/villepin-pins-hopes-biofuels-face-oil-crisis/article-155454
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기준가격의 2배인 1kWh당 0.103유로가 된다. 새로운 의무구매제에서 해풍에너 지(onshore wind energy)의 기준가격은 증가되지 않았지만, 특별지원을 받는 풍력 프로젝트의 기간을 5년에서 10년으로 늘리기로 했다. 이와 함께 육풍(offshore
wind energy)에 대해서는 기준가격을 1kWh당 0.13유로로 높이고 지원기간도 해
풍에너지 프로젝트와 같이 5년에서 10년으로 연장하였다. 이를 통해 프랑스는2010년까지 내륙의 풍력발전량 목표를 12,500kW로 잡고 있으며, 올해에는 1,000kW를 목표로 하고 있다.
■ 네덜란드: 네덜란드의 1만 명 이상의 주민들은 올해 말까지 소위‘에너지 박스 (energy box)’라 불리는 에너지 절약 제품들을 시험사용하게 된다. 이 에너지 박 스 제품에는 에너지를 사용하지 않을 경우 전기의 흐름을 차단하는‘standby-
killer’
와 에너지 사용 측정기인‘drought detector’, 에너지 절약용 전구가 해당하 며, 이와 같은 제품들은 약 10%의 에너지 절약에 기여하여 이산화탄소 배출 감소 에도 도움을 줄 것이라 예상된다. 네덜란드 주거공간계획환경부는 본 파일럿 프 로젝트에 200만 유로를 투자하며 이번 프로젝트가 성공할 경우 앞으로 네덜란드 전 지역에 확대 시행하겠다고 밝혔다.7)■ 일본: 일본 정부는 2030년까지 국내 자동차용 가솔린 전량을 E10(바이오에탄 올 10%+휘발유 90%)으로 교체할 방침이다.8)이는 이산화탄소 배출량을 줄이기 위한 것으로 일본 정부는 교토의정서 협정 이행기간(2008~2012년) 동안 생산되 는 모든 휘발유 사용 신차에 E10 연료사용이 가능하도록 관계 법령을 정비키로 했다. 일본 환경성 계획에 따르면 2008~2012년에 우선 휘발유 수요의 최대 절반 정도를 E3(바이오에탄올 3% 혼합연료)로 대체한다. 이어 2020년 E10 공급을 시 작하며 2030년 전량 E10화한다는 목표를 세웠다.
■ 스웨덴: 스웨덴 의회는 2020년까지 석유의존도를 낮추기 위한 구체적인 전략 을 발표하였다.9)이번에 발표된 스웨덴 위원회의 최종 보고서는 지속적인 에너지 공급, 기후영향 감소, 바이오 에너지의 효율적인 이용을 목표로 한다. 본 보고서에 따르면 스웨덴 위원회는 석유의존도 감축을 위해 모든 분야의 에너지 효율을 20%
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7) http://international.vrom.nl/pagina.html?id=10105
8) http://www.keei.re.kr/web_keei/inew.nsf/mf?ReadForm&url=728C9F3B913D32884925718F00066EA2?
OpenDocument&f=2
9) http://www.sweden.gov.se/sb/d/6245/a/66649
이상 증대시키고자 한다. 이를 위해 앞으로 도로 교통수단의 휘발유와 경유 사용은 40~50%, 산 업분야의 석유 이용은 25~40% 감소시킬 예정 이며, 거주지와 상업용 건물의 난방에는 석유 사 용을 금지할 것이라고 밝히고 있다. 또한‘2차 바 이오연료’를 생산할 수 있는 파일럿과 발전소의 설립을 제안하고 있다. 이와 함께 스웨덴 자동차 의 연료 효율을 평균 25~50% 이상 증가시킬 수 있도록 대체에너지 사용 차량의 보급 증진을 요 구하고 있다. 또한 에너지 라벨링 시스템 도입의 필요성을 강조하고, 이와 더불어 에너지 효율 향 상을 위한 센터가 설립되어야 한다고 주장하고 있다.
■ 미국 캘리포니아주: 캘리포니아주가 온실가스 배출을 규제하는 내용의 법안에 합의하였다.10) 본 법안은 2020년까지 이산화탄소를 비롯한 온 실가스의 배출량을 25%가량 줄여 1990년 수준 으로 낮추겠다는 것을 내용으로 하며, 이에 따라 캘리포니아주가 미국에서 처음으로 온실가스 배 출 규제에 나서게 된다. 새 법안에 따르면 캘리 포니아 대기자원국(California Air Resources
Board: CARB)은 2011년까지 발전소, 정유공
장, 시멘트 건조장 등의 사업장을 대상으로 온실 가스 배출량을 조사한 뒤 2012년부터 시설 및 사 업분야별 배출 한도를 설정해 규제하게 된다. 미 연방정부는 온실가스 배출 규제를 위한 교토의 정서에서 탈퇴했지만 Arnold Schwarzenegger 캘 리포니아 주지사는 조지 부시 대통령의 환경정 책에 반기를 들어왔고, 지난달 말에는 토니 블레어 영국 총리와 지구 온난화 대처 방안을 찾기 위해 공동 보조를 취하기로 합의했었다.
■ 일본 동경도(都): 동경도는 시범사업의 범위를 넘어 재생가능 에너지의 본격적인 이용 확대를 실현하기 위해 동경도 재생가능 에너지 전략을 수립했다. 현재 동경시의 재생가능 에너지 이용 량은 도내 에너지 소비량(83만 TJ: 2003년도)의
2.7% 정도로 도내 도입분(0.7%) 중에서는 폐기
물 발전∙열 이용과 태양에너지 이용이 많은 부 분을 차지하고 있다. 동경도 재생가능 에너지 전 략은 2020년에 동경의 에너지 소비에서 차지하 는 재생가능 에너지 비율을 선진국 수준(독일과 영국: 20%, 미국 캘리포니아주: 33%)에 맞춰20%
정도로 높인다는 목표를 포함하고 있다. 이 전략에 따라 ① 녹색전기 구매의 명확한 규정 마 련과 보급 확대 ② 시민 출자와 기업 협찬 도입 등 시민∙지역참가형 사업 추진 ③ 에너지 절감 형의 쾌적한 주택 개발∙도입을 위한 설계 경연 대회 ④ 태양열 주택 보급 등을 추진할 계획이다.■ 일본 후쿠오카: 일본 후쿠오카현(縣) 오키정 (町)에서는 음식물 쓰레기와 분뇨를 발효시켜 발생하는 메탄가스를 발전시설에 이용하고 나머 지를 유기비료(액체비료)로 재이용하는‘바이오 가스 플랜트’를 건설 중이다. 이 시설은 2005년
11월부터 약 2ha 면적에 건설 중이며, 2006년 11
월 본격 가동을 목표로 하고 있다. 음식물 쓰레 기 3.8톤과 분뇨나 슬러지 37톤을 혼합해 발효조 에서 발생한 메탄가스를 태워 발전하며, 발생된10) http://today.reuters.com/news/articleinvesting.aspx?type=bondsNews&storyID=2006-09-01T004508Z_01_N31360200_RTRIDST_0_
ENVIRONMENT-CALIFORNIA-ECONOMY.XML
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전기는 플랜트 내에서 유기비료를 만드는 데 사용된다. 본 플랜트는 일본 최초의 분뇨 재활용 사례로, 2007년부터 분뇨의 해양 투기가 전면 금지된다는 점에서 음 식물 쓰레기와 분뇨를 함께 재이용하려는 본 시도는 신재생에너지의 선진 사례뿐 만 아니라 새로운 유형의 하수처리시설로서도 의미가 있다.
국토환경관리를 위한 지속가능한 에너지순환체계 구축방안
최근 국토환경관리는 자원절약과 자원순환, 환경부하저감, 자연과 공생 및 어메 니티의 창출을 도모한 방향으로 나아가도 있다. 이외에도 쾌적한 국토 및 도시공 간 정비, 경관의 창출 및 확보, 역사∙문화의 고양 등이 있다. 본고에서는 이 중 에 너지와 환경과 관련된 전자의 두 가지 사항에 대한 사항만 검토하고자 한다.
1. 에너지위기 대처와 국토환경보전을 위한 원칙
국토환경관리에 있어 자원절약과 환경부하저감 도모를 위해‘제로 에미션(zero
emission)’
을 추구하고 있다. 제로 에미션이란, 인간활동에 의한 환경 부하(수질 오염물, 폐기물 등)를 나오지 않게 한다는 것을 목표로 하는 것으로 토지이용 적 정배치와 고도화, 선진기술 도입을 통해, 환경 부하를 제로에 접근시키도록 노력 하는 것이다. 즉, 에너지나 자원, 교통 등의 각 분야에서‘최첨단의 환경부하저감 시스템’을 도입하여 자원절약과 환경오염부하저감을 동시에 달성할 수 있는 시스 템의 구축이다. 국토공간구조의 경우 환경부하저감을 위한 도시교통체계 정비가 그 예로서, 체계적인 도로망 정비를 통하여 자동차 주행성 향상을 실현해 이동의 원활한 확보와 더불어 환경부하와 에너지저감을 도모하고, 또한 교통수단의 분담 등 자동차이용의 적정화, 도시환경의 보전∙창출에 근본이 되는 시설의 정비 등 의 추진하는 것이다. 그리고 도시의 건축물 배치 시 자연지형지세를 고려해 도시 가 하나의 살아있는 생명체로 호흡을 할 수 있도록 바람통로 등을 배치하여 도시 의 쾌적성 제고와 동시에 에너지 수요가 저감되도록 하는 등 토지이용계획 수립 부터 이를 염두에 두는 것도 해당된다.이와 같은 국토환경관리를 위한 에너지위기시대의 에너지 관리원칙은 다음과 같다. 우선 에너지와 관련된 외부 여건 변화에 적절히 대응할 수 있어야 한다. 이 를 위해 온실가스 배출을 줄일 수 있는 에너지 체계 구축과 화석연료와 원자력에 대한 의존도를 낮추고 에너지 자립도를 높여야 한다. 다음으로는 에너지 절약과
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신재생에너지의 적극 도입이다. 이를 위해 에너 지 소비 자체를 줄인 에너지 저소비형 국토공간 구조 형성, 에너지절약형 건축, 고효율 설비 등 을 도입하고 바람길 확보와 건물 주변 식재 등 열섬효과를 줄일 수 있는 도시설계 도입, 소각로 의 폐열 회수, 음식물쓰레기의 바이오매스 자원 화 등 자원순환체계와 에너지흐름의 연계, 태양 광, 태양열, 소수력 등의 자연에너지와 신재생에 너지를 적극 도입함으로써 외부의 여건 변화로 인한 영향을 적게 받을 수 있도록 해야 한다. 이 와 같은 원칙 중에 본고에서는 에너지절약적 도 시개발, 교통체계를 제외한 국토환경관리 측면 에서의 에너지순환 체계 구축에 중점을 두고 상 술하고자 한다.
2. 친환경적 지속가능한 국토의 에너지순환체계 구축
지속가능한 에너지활용과 국토환경을 보전하기 위해서는 에너지절약기술의 광범위한 채택과 함 께, 대체에너지기술 및 화석연료의 청정연소기 술과 온실가스 처리기술 등의 각종 에너지기술 을 모든 분야에 적용하여야 한다. 이렇게 될 경 우, 온실가스 발생이 저감되고 국토환경문제를 줄여 나갈 수 있는 직접적인 기능을 하게 될 것 이다. 에너지활용은 재래적인 에너지원(원자력 이나 화력 또는 수력에 의한 일반전기, 가스나 석탄 또는 석유 등의 화석연료 등) 외에 화석연 료의 대량절감이 가능하고, 환경오염을 최소화 할 수 있으며, 석유계 에너지를 대체할 수 있는 에너지원을 적극 사용하도록 해야 할 것이므로 본고에서는 재래적인 에너지활용에 대해서는 생
략하고 이러한 에너지위기에도 적절한 대응이 가능하고 국토환경관리에도 유리한 에너지원에 대하여 검토하고자 한다. 이 새에너지원은 자연 에너지, 청정에너지, 신(NEW)에너지 등으로 대 별할 수 있다. 자연에너지에는 태양열/광에너지, 태양광발전, 풍력발전 등이 그 주를 이루고 있 고, 청정에너지로는 가압유동층 석탄연소 (Pressurized Fluidized Bed Combustion: PFBC) 복합발전, 석탄가스화 복합발전(Integrated
Gasification Combined Cycle: IGCC), 석탄액화
에너지 등을 들 수 있다. 그리고 신에너지에 속 하는 분야로는 연료전지, 수소에너지, 전자유체 역학(Magneto-Hydro Dynamic: MHD)발전, 열 전발전 등이 있다. 따라서 이들 에너지를 적극적 으로 채택하도록 추진되어야 할 것이다.■ 도시의 건물에너지: 우리나라는 도시화율이 높 고 실제로 농촌에 거주하는 주민이라도 아파트 등에 거주하는 경우가 증가하는 등 도시와 같은 건축물이 갈수록 늘어나고 있다. 따라서 계획 초 기에 각종 건물군에 대해 기후분석, 에너지요소 분석, 대지분석, 도시 전체 건물에 대한 구조분 석, 태양에너지 등 신에너지이용 방안 등을 충분 히 검토하여 건물에너지 관리가 되어야 한다. 구 체적인 분석사항은 각각 다음 <표>와 같다.
■ 자연에너지: 대체에너지란 결국 자연에너지, 신에너지(청정에너지 포함), 재활용에너지의 총 괄적인 의미이며, 자연에너지에 속하는 태양에 너지가 근본을 이루는 것이다. 그런데 태양에너 지는 태양에 의하여 발생하는 에너지를 말한다.
즉 태양 내부에서 물질은 핵융합 과정(적은 양의
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물질이 방대한 양의 에너지를 생산한다)에 의해 에너지로 직접 전환된다. 이 포텐 셜 에너지는 아인슈타인의 유명한 법칙 E=mc2에 의해 설명된다. 여기서, E=에 너지의 양, m=파괴된 물질의 질량, c=3×108
m/s(빛의 속도)다. 사실상 태양은
매일같이 하루당 3.94×1023kW의 전력을 발생시킨다. 이 태양 에너지가 9,300만
마일 떨어진 지구에 도달하는 데 8분이 걸리며, 지구 표면에 도달하는 총에너지는 약 80,000×1012W인데 이것은 현재 지구 총에너지 요구량의 10,000배다.
이 태양에너지의 영향으로 지구의 표면의 온도가 상승하게 되고, 그 영향으로 지구 주변에서 공기의 움직임이 발생하며 이것이 바람에너지의 원천이 된다. 또 한 이 바람에너지의 일부는 바다에 영향을 끼쳐 이것이 우리에게 파력에너지의 원천을 제공해 준다. 태양에너지의 80%는 물 순환에 의해 바다에 전달된다. 해양 의 증발은 땅에 내리는 비를 야기하고 이것은 수력발전의 원천이 된다. 나머지
20%는 땅에 전달되는데 이는 전 세계 에너지 요구량의 2000배에 해당한다. 이 에
너지가 오늘날 다양한 태양에너지이용기술로 사용되어 화석연료를 대체할 수 있 게 하는 것이다. 우리는 이와 같은 자연에너지를 도시개발과 우리생활에 적극 활 용하여 에너지위기에 적극대응하고 국토환경보호에도 도움이 되도록 해야 한다.■ 청정에너지: 청정에너지란 사용과정에서 환경오염물질의 발생을 최소화하기 위 한 기술 수단으로 정의되는데, 청정에너지 기술의 범주를 분류하면, 태양에너지 등 오염물질 발생이 근본적으로 없는 화석연료 대체에너지, 오일이나 석탄에 비하
<표> 도시건물 에너지 효율화를 위한 주요 고려사항
부문 주요 고려사항
기후분석 당지역의 기온, 습도, 바람, 일사열, 강수량 등
에너지 요소분석 설비시설 및 제어: 도시의 각종 건물의 형태, 배치 외피구성 분석: 거주자 및 건물관리요소 등
각종 대지분석 식생, 수원, 대지의 향과 경사도, 열용량, 주변환경조건 등
에너지 관련 건축물의 구조분석
단열재 사용, 주변 환경을 고려한 복층유리, 열선방사유리 등 적정유리 선택, 건축설계상의 배려를 통한 적정한 차양설치로 햇빛차단, 내부결로 및 방재 해결(지하실 이용), 주변녹지화 태양에너지 등
신에너지 이용성분석
태양열 및 태양광이용, 풍력이용; 조력, 파력, 해양온도차 발전 등 해양에너지 이용, 지열을 이용한 발전, 소수력발전 등
개별 건축계획 시의 태양열시스템 이용
태양열시스템, 건물구조를 이용한 자연냉방 또는 태양열을 이용한 냉방시스템, 자연채광시스템 등
기타 폐열이용 및 각종 효율개선 기술, 환경부하를 억제하는 기술, 생태계를 배려한 녹화 및 시설조성
여 상대적으로 오염물질이 적은 가스연료, 석탄 이나 오일 사용 시 획기적인 열효율 상승과 오염 물질의 최소화를 위한 기술로 구분할 수 있다. 그 런데, 석탄은 화석연료 중에서 매장량이 가장 풍 부한 에너지 자원으로서 전체 화석에너지 매장량 중 75%를 점유하고 있으며, 주요 화석에너지 중 에 석유나 천연가스의 사용 가능 연수는 향후
40~60년에 불과하나 석탄은 약 200년 이상을
쓸 수 있는 것으로 예측되고 있다. 그러나 이처럼 풍부한 석탄을 현재와 같은 연소 방식에 의해서 는 이산화탄소 및 SOx, NOx 배출을 억제하는 데 많은 문제점이 있어, 화석연료 사용에 따른 환경 문제와 지구온난화 문제는 날이 갈수록 더욱 심 각해지고 있으며, 최근 환경문제를 경감시키기 위한 국제적인 압력이 점차 증대되고 있어 석탄 사용은 많은 제약을 받게 되었다.이러한 환경문제를 줄이기 위해 기존 발전소 에 배연 탈황시설 등을 설치하고 설비를 개조하 는 방안이 강구되고 있으나 설비투자 비용이 많 고 설비운영시 발전효율이 떨어지며 단기적으로 공해저감효과는 있으나 이산화탄소 배출량의 증 가 등으로 장기적인 대책이 되지 못하고 있다. 따 라서 청정에너지의 필요성이 증대하게 되는데, 이러한 에너지차원에서 대표적인 것은 가압유동 층(PFBC) 복합 발전, 석탄가스화 복합 발전 (IGCC) 그리고 석탄의 직접액화가 주목되며 기 존이 발전방식은 발전효율이 약 38%인데 비하여
PFBC나 IGCC는 5% 이상의 발전 효율 상승을
가져올 수 있으므로 연료절감이 15% 이상 기대 되고, 따라서 지구 온난화 가스의 배출도 15% 이 상 저감할 수 있고 화석연료 사용 시 배출되는 대 표적 공해물질인 SOx, NOx, Dust(먼지) 방지도병행하여 가져올 수 있다. 선진국에서는 이러한 기술의 실용화가 최근 이루어져 있으므로 늦으나 마 가연 및 신에너지기술이 확보되기까지 이러한 청정에너지기술을 적극 개발하여 에너지위기시 대에 대응하고 국토에 대한 환경부하를 저감하여 야 한다.
■ 신에너지: 신에너지는 지금까지 사용하여 오 던 에너지기술 또는 공정을 혁신적으로 개선하 여, 화석연료(석탄, 석유 등)의 대량절감이 가능 하도록 높은 효율을 갖게 하거나, 연료 사용 시 수반되는 공해물질 배출을 아주 낮추어서 환경 오염을 최소화할 수 있거나, 또는 화석연료를 대 체하여 사용할 수 있는 첨단 기술로서 정의할 수 있다. 이러한 신에너지 기술로는 연료전지발전, 수소에너지이용, 전자유체역학(Magneto-Hydro
Dynamic: MHD)발전 및 열전발전 기술 등이 있
다. 21세기에는 계속적인 인구증가에 따른 에너 지 사용량 증가와 화석연료의 유한성 및 생산지 역 편중성에 기인하여 에너지공급의 불안정이 예상되므로 국가의 에너지 경제, 환경 및 안보 차원에서 앞서 설명된 특징이 있는 신에너지 기 술의 개발 및 보급이 필요하다. 이에 따라 선진 각국에서는 기술보호 정책하에 비공개로 신에너 지 기술개발에 장기적 계획을 세워 막대한 예산 을 투입하여 집중적으로 개발에 힘쓰고 있다. 최 근 에너지위기시대를 맞이하여 우리나라도 선진 국 정도의 의욕적인 연구개발 활동에 많은 투자 가 요망된다.■ 재생에너지: 최근 지구환경을 보전하고 환경 부하를 삭감하기 위해 자원을 순환이용하고 에
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너지소비를 줄여야 한다는 요구에 따라 자원의 순환이용과 폐기물의 적정처분이 이루어지는 순환형 사회의 구축의 필요성이 제기되고 있다. 하수도사업에 있어서 도 순환형 사회의 구축을 위한 시책이 앞으로는 더욱 필요하게 되는 상황이 도래 할 것으로 보인다. 폐기물 정책의 최종적인 목표는 폐기물의 발생을 최소화하고, 발생한 폐기물을 안전하게 처리함으로써 환경을 보전하고 모든 국민이 쾌적한 환 경 속에서 살아갈 수 있도록 하는 데 있다. 이를 위해서는 단순히 발생된 폐기물 을 처리하는 단계를 넘어서‘환경적으로 건전하고 지속가능한 발전’을 이념으로 하는 우리나라에 적합한 자원순환형 사회의 틀을 확립하는 것이 필요하다. 자원 순환형 사회의 개념은 자원투입-생산-유통-소비-처리 등의 사이클을 거쳐 무 한하게 자원이 순환하는 사회를 말하는 것으로, 이런 순환이 부분적으로는 가능 하더라도 그 과정에서 소모되는 에너지, 인력, 편의성, 보건위생 등의 다른 비용 적 측면의 희생도 있다는 것을 고려하여 전 과정적인 측면에서 바람직한 자원순 환형 사회를 추구해야 할 것이다. 자원순환형 사회는 제품을 생산할 때 소재의 양 과 에너지 및 환경부하를 줄이도록 노력하고, 구매단계에서 견고하고, 에너지 사 용량이 작고, 포장이 작게 된 제품을 고르고, 사용단계에서 오랫 동안 사용하고, 폐기단계에서 자원화가 용이하도록 분리해서 배출하고, 처리단계에서 재활용 가 능한 것은 재활용하고, 재활용할 수 없는 것은 에너지를 회수하며, 최종단계에서 안전하게 처분하는 사회구조라 할 수 있다. 이상적인 자원순환사회란 천연자원과 폐기물의 비(=폐기물/투입자원)가 0에 근접하는 것을 말하며, 가장 이상적인 자 원순환사회는 처분해야할 폐기물이 전혀 없는 사회를 이야기한다고 하겠지만 열 역학적인 측면에서 볼 때 이러한 사회는 존재하지 않을 것이나 자원순환형 사회 를 추구하고 지향하는 것이 에너지위기시대에 적극적으로 대응하고 국토환경과 자원을 보호하는 가장 중요한 방안이다.
맺음말
에너지위기시대의 국토환경보전을 위해 국토공간에서 이루어지는 각종 자원 특 히 에너지의 소비와 국토환경을 연계한 종합적∙생태적인 고려가 필요하다. 국토 를 하나의 생태적 원칙에 기반하여 관리하여 국토환경이 건강하고 쾌적한 환경을 지닌 국토구조로 관리하기 위하여 에너지의 활용도 다양하고 자립적이며, 안정되 고, 순환적인 구조와 기능이라는 생태적 원칙에 의거해 관리하여야 한다. 이와 같 은 생태적 원칙에 의거하여 에너지도 그 다양성을 확보하여야 한다. 과도한 단일
종의 에너지에 의존하기보다는 다양한 에너지원 의 활용도 고려해야 하고 특히 환경관리에 문제 가 적은 에너지원의 사용을 촉진하도록 해야 한 다. 그리고 에너지 자원의 확보와 활용에 있어 순환성, 자립성, 안정성을 염두에 두어야 한다.
즉, 자원의 사용은 재생 가능한 에너지를 최대한 이용하여 국토의 물질대사를 순환형으로 재구축 하며, 에너지의 자립성이 높아지도록 변화시켜 야 한다.
자연생태계는 생명유지에 필요한 에너지와 물 질을 주고받고 있다. 즉 물질대사는 생태계 내의 구성인자 사이에서 효율적으로 이루어지고 있으 며 에너지와 물질이 생태계 내에서 순환함에 따 라 그 생태계의 유지와 안정성이 확보된다. 생태 계의 구조자체가 다종다양한 생물의 존재를 가능 하게 하며 환경의 다양한 기능을 나타내므로 생 물 간의 견제와 균형을 이루는 하나의 체계 내에 서 환경의 자립성과 안정성이 보장된다. 따라서, 이러한 안정성, 다양성 그리고 균형이론을 적용, 에너지도 외부로부터의 의존을 최소화할 수 있는 국토환경 조성을 목표로 해야 한다. 친환경적이 고 지속가능한 도시체계의 형성을 위해서는 도시 의 자원과 에너지를 통합적인 방법으로 이용하여 효율성을 높일 필요가 있다. 즉, 자연에너지, 빗 물, 오수를 처리한 물과 도시에서 방출된 열의 효 율적인 이용을 도모해야 한다. 또한 폐기물 발생 원을 줄이고 사무실 건물, 주택 및 단지를 하나의 단위로 보고 그 안에서 물과 에너지의 순환적 이 용을 모색할 필요가 있다.
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