에너지 전환으로 인한 물 부족? (2) "2040년 에너지 생산에 필요한 물의 양은 "
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2021-10-17 08:14:20
3'00"읽기
- 전 세계의 물 가용성과 수요를 계산하는 모델 "WaterGAP3"을 사용
- 4만8000개의 에너지 발전소 위치와 물 소비량도 포함
- 전 세계적으로 최대 42%의 지역에서 적자가 발생할 것으로 예상
- 물 부족 심각한 곳: 아메리카 서부, 아프리카 중동과 북부, 유럽 남부, 중국과 인도 남부와 동부의 개별 지역, 지중해지역 극심한 가뭄 가능성
산업화 이전부터 2300년까지
각 육지 세포에 대해 연구원들은 토지 덮개, 토양 조건, 일일 강우량, 온도 및 태양 복사와 같은 물리 및 기상 데이터를 모델에 입력했다. 이를 기반으로 알고리즘은 육지의 물 순환을 시뮬레이션했다. 각 셀의 강수량이 땅으로 얼마나 스며들고 증발하며 유출 형성에 기여하고 강과 대수층에서 직접 및 지하수 유출로 사용할 수 있다.
시뮬레이션은 산업화 이전 시대를 되돌아보고 2300년까지 예측을 제공할 수 있다.
이 그룹은 재생 가능한 수자원(화석, 깊은 지하수 자원 없음)만을 고려하여 전 세계적으로 물의 가용성을 계산했다. 그런 다음 계획된 물 회수로 물 가용성에 대응했다. 이를 위해 4만8000개의 에너지 발전소 위치와 물 소비량도 포함했다.
4가지 시나리오의 에너지 생산
연구원들은 2040년에 대한 예측을 하기 위해 그린피스와 국제 에너지 기구가 작성한 4가지 미래 시나리오에 의존했다. 2014/15년에 제시된 이러한 시나리오는 에너지 믹스가 미래에 어떻게 발전할 수 있는지를 설명한다. 한 시나리오는 예를 들어 지구 온난화를 섭씨 2도로 제한하는 것이 가능하고 광전지, 태양열 발전소, 바이오매스 전기, 풍력 및 수력에 크게 의존하는 에너지 형태를 설명한다.
연구원들은 그들의 모델에서 4가지 시나리오의 이러한 에너지 혼합을 재현했다.
그렇게 함으로써, 예를 들어 이미 태양전지를 사용해 에너지를 생산하고 있는 위치에서 이 프로세스를 사용하여 미래에 더 많은 전기가 생성될 것이라고 가정했다. "물론 우리는 미래에 추가 태양광 시스템이 어느 위치에 건설될지 알 수 없으므로 우리 모델에서는 현재 존재하는 위치에서만 작업할 수 있다. 미래에 다른 위치에 있을 것이다"고 Martina Flörke는 설명했다.
불가피한 적자, 2040년 에너지 생산에 필요한 물의 양은?
재생 에너지를 사용하여 전기를 생산하는 위치에 필요한 물은 어느 정도일까?
RUB 연구원 Martina Flörke와 그녀의 동료들은 2040년 WaterGAP3 모델을 사용하여 이 질문을 조사했다.
그 결과:
미래에는 사용 가능한 것보다 더 많은 물이 필요할 것이기 때문에 전 세계적으로 최대 42%의 지역에서 적자가 발생할 것으로 예상된다. "그리고 이 지역의 물 수요가 다른 이유로 인해 증가할 수 있다는 점은 아직 고려되지 않았다. 예를 들어 기후 변화의 영향으로 인해 밭에 더 많은 관개 시설이 필요하기 때문이다"고 과학자는 덧붙였다.
물이 특히 부족한 곳은 어디?
물 부족은 무엇보다도 아메리카 서부, 아프리카 중동과 북부, 유럽 남부, 중국과 인도 남부와 동부의 개별 지역에서 예상된다. Flörke는 "특히 지중해 지역에서는 극심한 가뭄이 더 흔해질 가능성이 매우 높다"고 말했다. 따라서 근본적으로 의문을 제기해야 하는 에너지를 생성하는 데 현재 사용되고 있는 일부 위치가 있다.
Bochum 연구원은 "모델 분석은 현재 위치에서 에너지 생산을 확장하는 것이 확실히 도움이 되지 않는다는 것을 분명히 보여준다"고 말했다. 또한 보다 효율적인 기술, 물 및 에너지 저장 옵션, 처리된 폐수와 같은 담수 사용에 대한 대안이 필요하다. Flörke는 "개인적으로 이것으로도 충분하지 않을 것이라고 생각한다"며 "에너지 소비도 줄여야 한다"고 덧붙였다.
수소가 해결책인가?
Martina Flörke가 그녀의 연구에서 다음으로 집중하고 싶은 것은 소위 녹색 수소, 즉 재생 에너지를 사용하여 전기 분해를 통해 얻은 수소다. 독일 연방 정부는 앞으로 이 기술에 점점 더 의존할 계획이다. 그러나 그것 또한 수소를 얻는 원료이기 때문에 많은 물이 필요하다.
Martina Flörke는 독일에만 집중하고 싶어하지 않는다. “지속 가능성을 달성하려면 세계적으로 생각해야 한다는 의미다. 독일에서 하는 일이 세계의 완전히 다른 지역에도 영향을 미치기 때문이다. 시스템의 경계를 넘어서 생각하고 학제간 협력을 해야 이러한 글로벌 지속 가능성을 달성할 수 있다”고 플뢰르케 교수는 말했다.
- 전 세계의 물 가용성과 수요를 계산하는 모델 "WaterGAP3"을 사용
- 4만8000개의 에너지 발전소 위치와 물 소비량도 포함
- 전 세계적으로 최대 42%의 지역에서 적자가 발생할 것으로 예상
- 물 부족 심각한 곳: 아메리카 서부, 아프리카 중동과 북부, 유럽 남부, 중국과 인도 남부와 동부의 개별 지역, 지중해지역 극심한 가뭄 가능성
한눈에 보는 글로벌 물 수요
모델은 글로벌 가용성 및 수요를 시뮬레이션했다.
WANDEL 프로젝트에서 RUB 연구원 Martina Flörke와 그녀의 동료들은 전 세계의 물 가용성과 수요를 계산하는 모델을 사용했다. "WaterGAP3"라고 불리는 이 모델은 지구의 육지를 220만 그리드 셀로 나누므로 5분각의 지리적 해상도를 갖는다. 적도에서 이것은 9x9 평방 킬로미터의 셀 크기에 해당한다.
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| ▲ Martina Flörke와 그녀의 팀은 WaterGAP3 모델을 사용해 전 세계의 물 가용성을 계산했다. © Damian Gorczany |
산업화 이전부터 2300년까지
각 육지 세포에 대해 연구원들은 토지 덮개, 토양 조건, 일일 강우량, 온도 및 태양 복사와 같은 물리 및 기상 데이터를 모델에 입력했다. 이를 기반으로 알고리즘은 육지의 물 순환을 시뮬레이션했다. 각 셀의 강수량이 땅으로 얼마나 스며들고 증발하며 유출 형성에 기여하고 강과 대수층에서 직접 및 지하수 유출로 사용할 수 있다.
시뮬레이션은 산업화 이전 시대를 되돌아보고 2300년까지 예측을 제공할 수 있다.
이 그룹은 재생 가능한 수자원(화석, 깊은 지하수 자원 없음)만을 고려하여 전 세계적으로 물의 가용성을 계산했다. 그런 다음 계획된 물 회수로 물 가용성에 대응했다. 이를 위해 4만8000개의 에너지 발전소 위치와 물 소비량도 포함했다.
4가지 시나리오의 에너지 생산
연구원들은 2040년에 대한 예측을 하기 위해 그린피스와 국제 에너지 기구가 작성한 4가지 미래 시나리오에 의존했다. 2014/15년에 제시된 이러한 시나리오는 에너지 믹스가 미래에 어떻게 발전할 수 있는지를 설명한다. 한 시나리오는 예를 들어 지구 온난화를 섭씨 2도로 제한하는 것이 가능하고 광전지, 태양열 발전소, 바이오매스 전기, 풍력 및 수력에 크게 의존하는 에너지 형태를 설명한다.
연구원들은 그들의 모델에서 4가지 시나리오의 이러한 에너지 혼합을 재현했다.
그렇게 함으로써, 예를 들어 이미 태양전지를 사용해 에너지를 생산하고 있는 위치에서 이 프로세스를 사용하여 미래에 더 많은 전기가 생성될 것이라고 가정했다. "물론 우리는 미래에 추가 태양광 시스템이 어느 위치에 건설될지 알 수 없으므로 우리 모델에서는 현재 존재하는 위치에서만 작업할 수 있다. 미래에 다른 위치에 있을 것이다"고 Martina Flörke는 설명했다.
불가피한 적자, 2040년 에너지 생산에 필요한 물의 양은?
재생 에너지를 사용하여 전기를 생산하는 위치에 필요한 물은 어느 정도일까?
RUB 연구원 Martina Flörke와 그녀의 동료들은 2040년 WaterGAP3 모델을 사용하여 이 질문을 조사했다.
그 결과:
미래에는 사용 가능한 것보다 더 많은 물이 필요할 것이기 때문에 전 세계적으로 최대 42%의 지역에서 적자가 발생할 것으로 예상된다. "그리고 이 지역의 물 수요가 다른 이유로 인해 증가할 수 있다는 점은 아직 고려되지 않았다. 예를 들어 기후 변화의 영향으로 인해 밭에 더 많은 관개 시설이 필요하기 때문이다"고 과학자는 덧붙였다.
물이 특히 부족한 곳은 어디?
물 부족은 무엇보다도 아메리카 서부, 아프리카 중동과 북부, 유럽 남부, 중국과 인도 남부와 동부의 개별 지역에서 예상된다. Flörke는 "특히 지중해 지역에서는 극심한 가뭄이 더 흔해질 가능성이 매우 높다"고 말했다. 따라서 근본적으로 의문을 제기해야 하는 에너지를 생성하는 데 현재 사용되고 있는 일부 위치가 있다.
Bochum 연구원은 "모델 분석은 현재 위치에서 에너지 생산을 확장하는 것이 확실히 도움이 되지 않는다는 것을 분명히 보여준다"고 말했다. 또한 보다 효율적인 기술, 물 및 에너지 저장 옵션, 처리된 폐수와 같은 담수 사용에 대한 대안이 필요하다. Flörke는 "개인적으로 이것으로도 충분하지 않을 것이라고 생각한다"며 "에너지 소비도 줄여야 한다"고 덧붙였다.
수소가 해결책인가?
Martina Flörke가 그녀의 연구에서 다음으로 집중하고 싶은 것은 소위 녹색 수소, 즉 재생 에너지를 사용하여 전기 분해를 통해 얻은 수소다. 독일 연방 정부는 앞으로 이 기술에 점점 더 의존할 계획이다. 그러나 그것 또한 수소를 얻는 원료이기 때문에 많은 물이 필요하다.
Martina Flörke는 독일에만 집중하고 싶어하지 않는다. “지속 가능성을 달성하려면 세계적으로 생각해야 한다는 의미다. 독일에서 하는 일이 세계의 완전히 다른 지역에도 영향을 미치기 때문이다. 시스템의 경계를 넘어서 생각하고 학제간 협력을 해야 이러한 글로벌 지속 가능성을 달성할 수 있다”고 플뢰르케 교수는 말했다.
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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