3'30"읽기
- 건조한 지역에서 재생 에너지의 물 발자국은 물 부족을 증가시킬 수 있다.
- 수력 발전소는 강의 자연적인 흐름에 개입하여 하류의 물 가용성을 변경할 수도 있다.
- 생산된 전기 킬로와트시당 5리터의 물을 소비
- 사람들이 식수로 필요한 경우 발전소의 모듈을 청소하는 데 이 물 사용해서는 안돼

에너지 전환으로 인한 물 부족?
풍력, 태양광 전기가 수자원에 의미하는 것

화석 연료에서 재생 에너지로의 전환은 효과적인 기후 보호와 에너지 전환을 위한 전제 조건이다. 그러나 한 가지 요소는 종종 과소평가된다. 태양, 바이오매스 등으로부터 전기를 생산하는 데도 때로는 엄청난 양의 물이 필요하다. 그러나 이것이 수자원에 대해 무엇을 의미할까? 

▲ 사막의 태양광 발전소 - 이것이 현장의 부족한 수자원에 어떤 부담을 줄까? © ferrantraite 게티이미지

이산화탄소 배출량이 적은 기술은 에너지 전환의 초점이다. 수력, 바이오매스 발전, 풍력, 태양광 및 녹색 수소는 미래의 에너지 공급자로 간주된다. 그러나 전기와 열을 생성하는 시스템또한 해당 위치의 물 균형에 직간접적인 영향을 미친다. 냉각, 세척 또는 화학 공정에는 물이 필요하다.

특히 건조한 지역에서 재생 에너지의 물 발자국은 물 부족을 증가시킬 수 있다. 대규모 프로젝트에서 보쿰(Bochum)에 있는 루르 대학(Ruhr University) 과학자들이 이러한 경우를 조사했다. (율리아 바일러(Julia Weiler)의 글 편역)

물 인자(Factor), 태양광 시설에도 물이 필요한 이유

수력 발전, 바이오매스 발전, 풍력 발전, 수소, 태양광 발전 - 이러한 용어는 미래의 에너지 믹스와 관련하여 빠르게 떠오른다. 에너지 믹스는 이산화탄소 배출을 제한해 기후 변화에 대처해야 한다.

"이것은 너무 일차원적이다"고 Ruhr University Bochum(RUB)의 수문학 및 물 관리 공학 교수인 마티나 플뢰르케(Martina Flörke)가 말했다. 이 연구원은 CO2 배출량을 볼 뿐만 아니라 예를 들어 수자원에 대한 영향등 다른 환경적 영향도 고려하는 것을 지지한다.

▲ Martina Flörke, 보쿰 루르 대학교의 수문학 및 물관리 공학 교수 © Damian Gorczany

잊혀진 자원으로서의 물

Flörke는 다음과 같이 예를 들어 설명했다. "논리적으로 태양광 시스템이나 태양광 발전소는 태양이 많이 비치는 곳에 설치된다. 일반적으로 세계의 건조한 지역에 위치한다"며 “태양광 발전소도 종종 물로 냉각되고 물로 유리에 쌓인 모래를 정기적으로 청소해야 한다.”

바이오매스를 사용해 전기와 열을 생산하는 데에도 상당한 양의 물이 필요하다. 그리고 수력 발전소는 강의 자연적인 흐름에 개입하여 하류의 물 가용성을 변경할 수도 있다.

에너지 전환을 계획할 때 물 요구 사항은 종종 해당 위치에 대해서만 고려되지만 다른 물 사용자 및 미래 개발은 고려되지 않는다. 물 공급과 수요의 개발은 에너지 전환에 매우 중요하다. 물은 모든 부문에서 제한 요소가 될 수 있으며 아직 한계 사용 수준에 도달하지 않은 발전소는 미래에 물 부족의 영향을 받을 수 있다. 

▲ 태양광 시설도 물이 필요하다.

물 발자국 보기

Martina Flörke가 처음에 Kassel 대학에서 시작해 다음 루르 대학에서 조정한 2020년에 공식적으로 마무리 된 연구 프로젝트 "CHANGE - 지역 및 글로벌 수준의 에너지 전환에서 중요한 요소로서의 수자원"에서 이 주제에 전념했다.

프로젝트 파트너는 다양한 형태의 에너지 생성이 물 가용성에 미치는 영향을 계산했다. 이를 위해 그들은 지역 및 원격 물 요구 사항을 고려했다. 전체 에너지 공급망에 대한 물 발자국 분석을 수행해 다양한 에너지 시스템에서 생성된 에너지 단위당 물 소비량을 비교했다.

에너지 시스템이 서로 다른 3개국에 있는 4개의 기존 발전소 위치가 예였다. Weser의 수냉식 석탄 화력 발전소, 다뉴브강의 6개의 유수 발전소 체인, 영국의 태양열 발전소 모로코와 브라질에서 전기를 생산하기 위해 사탕수수를 사용하는 곳이다.

에너지 대 물? “갈등의 지속 가능성 목표”

재생 에너지를 사용해 전기를 생산할 때 물 발자국 분석은 딜레마를 드러낸다. 저렴하고 깨끗한 에너지의 추구와 양질의 물의 충분한 가용성(둘 다 지속 가능한 개발을 위한 UN의 17개 목표 중 하나임)은 모순된다. 2015년에 유엔은 빈곤과 기아의 종식에서부터 기후 보호, 제도의 평등 및 투명성에 이르기까지 17가지 긴급 조치 분야에 합의했다.

지속 가능한 개발을 위한 의제는 2030년까지의 로드맵으로, 전 세계 정부뿐만 아니라 시민 사회, 민간 부문 및 과학도 목표로 하고 있다. 모두가 목표에 따라 행동을 조정해야 한다. 비전은 전 세계 사람들이 번영과 평화 속에서 살 수 있도록 하고 추가 피해로부터 지구를 보호하는 것이다. Martina Flörke는 "지속 가능한 개발 목표는 원래 개별적으로 공식화됐지만 목표를 개별적으로 생각하면 문제가 된다"고 말했다.

▲ 지중해 지역은 앞으로 극심한 가뭄에 적응해야 할 것이다. 현재 에너지를 생성하는 데 사용되는 일부 위치에서는 미래에 이를 위해 사용할 수 있는 물이 충분하지 않을 수 있다. © Damian Gorczany

5Liter/KWh(킬로와트시당 5리터)의 물

물과 에너지에 대한 지속 가능성 목표가 서로 충돌하는 경우, 예를 들어 Flörke와 그녀의 팀이 WANDEL 프로젝트에서 조사한 모로코의 태양광 발전소에서 드러났다. 햇볕이 잘 드는 위치에 있으며 연간 약 3억 7천만 킬로와트 시간의 전기를 생산할 수 있다. 그러나 부분적으로 물로 냉각되고 거울도 정기적으로 청소해야 하기 때문에 생산된 전기 킬로와트시당 5리터의 물을 소비한다.

Flörke는 “처음에는 그렇게 많지 않다고 들렸다”고 말했다. 그러나 농업이 많이 이루어지고 사람들이 일상생활을 물에 의존하는 건조한 지역 발전소에는 연간 200만 입방미터의 물이 필요하다. 기후 변화의 결과로 미래의 물 공급은 더욱 감소할 수 있다. Martina Flörke는 "사람들이 식수로 필요한 경우 발전소의 모듈을 청소하는 데 이 물을 사용해서는 안 된다. 내 생각에 물을 자원으로 사용하기 위한 경쟁은 미래에 불가피할 것이다"라고 덧붙였다.

(계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]