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기후 위기 시대를 살아갈 청소년들의 필독서
“당신은 늙어 죽지만, 우리는 기후 변화로 죽을 것이다”

“당신은 늙어 죽지만, 우리는 기후 변화로 죽을 것이다”는 청소년 기후 변화 활동가 그레타 툰베리와 이에 동참하는 세계 청소년 연대 모임 ‘미래를 위한 금요일(Friday For Future, FFF)’의 대표 구호이다. 지구 온난화로 인한 인류 대멸종 시나리오를 목전에 둔 청소년들의 호소에 기후 위기 시대를 살아가야 할 주체로서 느끼는 절박함이 담겨 있다.
사태의 심각성을 깨달은 세계 각국은 2050년까지 지구 평균 기온 상승을 1.5도 이내로 낮추기 위해 잇따라 탄소 중립을 선언하고 있다. 탄소 중립이란, 인간이 이산화탄소를 배출한 만큼 이산화탄소를 흡수하는 대책을 세워 이산화탄소의 실질적 배출량을 제로(0)로 만든다는 개념이다. 이를 위해서는 대량의 이산화탄소를 배출시키는 석탄과 석유 등 화석 에너지를 재생 에너지로 전환하는 것이 급선무다. 이 책은 인류 문명의 역사를 추적하며 그동안 에너지가 어떻게 사용되어왔는지, 대안으로 떠오른 태양광, 풍력, 수력, 조력 ㆍ 파력, 지열, 수소, 전기 자동차, 인공 광합성 등의 재생 에너지 산업은 어느 수준까지 도달했는지, 그리고 탄소 중립 사회 건설이 인류 생존을 위한 피할 수 없는 선택이라는 점을 과학적 근거를 들어 설득력 있게 제시하고 있다. 또한 세계 각국의 에너지 주도권 경쟁 상황과 노력을 보여주고 있는데, 그 속에서 한국의 재생 에너지 산업의 위치를 객관적으로 알 수 있게 해준다. 재생 에너지로의 전환이 전 지구의 목표가 된 지금, 미래를 살아갈 청소년들이 꼭 알아야 할 탄소 중립에 대한 모든 지식을 담았다는 점에서 이 책은 교양서를 넘어 필독서라 할 수 있다.

도표와 그림으로 한눈에 펼쳐지는
기후 위기의 역사와 미래 에너지 전환의 모든 것

이 책에는 ‘세계 각국의 산업 부문별 이산화탄소 배출량’, ‘세계 각국의 전기 에너지 구성 상황’, ‘태양광 발전 시스템 도입 10개국 추이’, ‘세계 풍력 발전 도입량 순위’ 등 에너지 산업 전반에 걸친 최신의 데이터가 가득하다. 이처럼 환경 문제에 대해 초보적이고 감성적인 접근에 머무르지 않고 객관적 자료로 설득하고 있어 기후 위기를 냉철하게 인식하게 하고, 2050 탄소 중립을 실현하기 위한 명확한 목표치를 제시한다.
또한 원시 시대부터 산업 혁명을 거쳐 현재에 이른 인류 산업 문명의 역사를 그림으로 표현해 직관적으로 내용을 이해하게 해준다. 불의 발견, 증기 기관과 전기의 발명, 석유의 등장과 자동차 엔진의 탄생 등으로 이어지는 시간의 흐름을 따라 뉴커먼, 와트, 프랭클린, 페러데이, 에디슨, 노벨, 디젤, 포드 등 반드시 알아야 할 발명가들과 그들의 업적을 다루고 있어 세계사에 대한 교양을 채워준다. 더불어 최근 주목받고 있는 재생 에너지의 기술을 요약적으로 표현한 그림들은 태양광 발전이 어떤 과정을 거쳐 이루어지는지, 풍차는 어떤 움직임으로 전기 에너지를 만드는지, 어떻게 물에서 수소를 빼내어 수소 에너지를 만드는지 등을 명확하게 보여줘 과학적 지식까지 전해준다. 이처럼 사회, 역사, 과학적 지식을 두루 망라했기에 다각적인 관점에서 환경 문제를 바라볼 수 있으며, 인류가 처한 기후 위기의 본질을 분명하게 인식하게 된다.

“RE100을 아시나요?”
논술에 빈번히 출제되는 환경 이슈, 그리고 ‘탄소 중립’의 중요성

최근 대선 후보 TV 토론으로 화제가 된 RE100과 EU 택소노미는 연일 TV와 신문을 장식하고 있다. 경제, 외교, 국방이 주요 토론 주제였던 과거와 비교하면 환경 이슈가 우리 사회에 얼마나 큰 문제로 대두되었는지를 알 수 있다. 이 책은 이런 최신의 탄소 중립 이슈에 대한 내용뿐만 아니라 탄소 중립 사회가 가져올 경제 시스템과 사회 구조의 변화에 대해 전망하고 있다. 경제 성장만을 추구해온 기존 자본주의 시스템의 문제점을 지적하며, 국내총생산(GDP)이 아닌 참진보지수(Genuine Progress Indicator, GPI)를 지표로 사용해 지속가능한 경제 시스템으로의 전환해야 함을 설명한다. 이를 위해서는 지구의 자원 사용에 대해 상한선을 정하고 공정하게 세계 각국에 기회를 나눠주어야 하고, 선진국이 개발 도상국의 탄소 중립 실현과 경제 발전을 지원해야 하며, 자원을 이용해서 이산화탄소 등을 배출하는 기업에 환경세를 부과해야 한다고 제안한다. 이러한 대대적인 전환이 필요한 탄소 중립은 여러 측면에서 논란과 조정의 여지가 많기에 앞으로 논술과 면접 시험에서 빈번히 출제될 만한 주제이다. 지금 가장 뜨거운 시사 문제이자 과거 스마트폰이 가져왔던 사회 변화와 견줄 만한 대변혁을 주도할 주제이기에 앞으로 수능 시험에서 국어, 과학, 역사 지문으로 활용될 가능성도 높다. 이 책은 입시를 준비하기 위해서도, 사회인으로 살아가기 위해서도 꼭 알아야 할 탄소 중립에 대한 요점만을 집어낸 교과서의 역할을 톡톡히 할 것이다.

이상준(‘2050 탄소중립위원회’ 전문위원, 에너지경제연구원 기후변화정책연구팀장)
“우리가 사용하는 에너지의 역사와 미래를 친절하게 보여주는 책. 어려운 개념도 그림과 함께여서 이해하기 쉽다. 이 책으로 청소년들이 탄소 중립의 미래를 마음껏 상상하길 바란다.”

머리말
인류는 탄소를 태워서 진화해 왔다

1부 우리는 왜 탄소 중립 사회로 나아가야 할까?

인류의 산업 발전을 이룩해 온 화석 에너지
화석 연료를 태우는 산업이 지구의 탄소 순환을 흐트러뜨리다
이산화탄소의 증가로 생긴 온실가스는 어떻게 지구 온난화를 일으킬까?
기온 상승은 기후 변화를 일으키는 방아쇠 역할을 한다
앞으로 기온은 얼마나 더 상승할까? 그것은 인간의 노력에 달렸다
지구 온난화에 대한 경종을 울린 후 파리 협정이 채택되다
지속가능 발전 목표(SDGs)가 지향하는 깨끗한 에너지
기온 상승을 1.5도 이내로 줄이기 위해 세계 각국이 내건 목표와 과제는?
2050년 실질적 제로 실현을 위한 일본의 사례

2부 인류가 에너지 전환을 위해 걸어온 길

불을 이용해 인류가 손에 넣은 열과 빛 에너지
인류는 불을 계속 얻기 위해 동식물의 기름이나 나무를 태워 왔다
산업 혁명 전야, 목재 부족으로 어려움을 겪던 영국을 구한 석탄
증기 기관과 제철 기술의 혁신이 산업 혁명과 에너지 전환을 재촉하다
인류는 전기의 존재를 알고, 2,400년 후에 전기를 일으켰다
발전과 전동력이 하나가 되어 전기 에너지의 시대가 시작되다
고작 100년 만에 산업계를 석권한 새로운 에너지원, 석유
내연 기관이 등장하면서 석유에 의존하는 자동차 사회가 도래하다

3부 탄소 중립으로 가기 위한 노력

탄소 중립 사회를 실현하기 위해 세계가 해야 할 일
세계의 전기는 아직 60% 이상이 화석 연료로 만들어진다
가장 유력한 재생 에너지, 태양광 발전의 기초 지식
급속히 확대되는 태양광 시장에서 돌진하는 중국 제조사
풍차로 전기를 일으키는 풍력 발전, 앞으로는 해상 풍력을 기대
풍력 이용 6,000년의 역사 위에 우뚝 선 풍력 발전의 미래
재생 에너지의 60%를 차지하는 수력 발전, 앞으로는 중소 수력에 기대
방대한 해양 에너지를 이용하는 조력·파력 발전에 거는 기대
화산 지대에 유리한 새 에너지, 땅속의 열을 이용하는 지열 발전
물에서 만든 수소로 발전하는 재생 에너지의 비장의 카드, 수소 에너지
수소 사회를 실현하기 위해 풀어야 할 과제와 해결책은?
엔진에서 배터리로, 차의 전동화가 산업 구조를 바꾼다
자동차나 비행기의 전동화는 2050년에 어디까지 가능할까?
이산화탄소 배출량의 25%를 차지하는 산업 부문의 탄소 중립화는?
생활에서 할 수 있는 탄소 중립 노력은 플라스틱 쓰레기를 줄이는 것
인공 광합성을 통해 이산화탄소를 자원으로 만들 수 있다

4부 탄소 중립 사회의 삶

탄소 중립을 이루려면 현재의 경제 시스템을 바꿔야 한다
성장하지 않아도 풍요로운 ‘정상 경제’라는 경제 시스템
지속가능한 경제를 이루려면 선진국에 정상 경제가 더 필요하다
탄소 중립 사회를 실현하려면 사회적 공통 자본을 고려해야 한다
탄소 중립 사회의 에너지는 중앙 집권형에서 분산형으로
농업 협동조합이 가지는 탄소 중립 커뮤니티의 가능성
지역 순환 경제에서 풍요로운 사회가 태어나는 이유
탄소 중립 사회의 새로운 상식을 지금부터 만들어 가야 한다

맺음말
앞으로 다가올 탄소 중립 사회에 원자력 발전이 필요 없는 이유

세상은 지금 ‘탄소 중립 사회’로 나아가기 위해 큰 변화를 꾀하고 있다. 탄소 중립은 인간이 이산화탄소(CO2)를 배출한 만큼 이산화탄소를 흡수하는 대책을 세워 이산화탄소의 실질적 배출량을 제로(0)로 만든다는 개념이다.
우리는 현재 석탄이나 석유를 태워서 생기는 에너지를 쓰며 생활하고 있다. 이들을 태울 때는 엄청난 양의 이산화탄소가 나오는데 이것이 지구의 기온을 높이고 기후 변화를 초래한다. 이를 막기 위해 세계가 협력해서 내린 결단이 바로 탄소 중립이다.
- ‘머리말 인류는 탄소를 태워서 진화해 왔다’ 중에서

대기 중에 이산화탄소의 양이 많아지면 지구 온난화가 일어난다. 지구는 46억 년 전에 탄생한 이후, 주기적으로 온난화와 한랭화를 반복해 왔다. 과거에는 5,000년에 걸쳐서 4~7도, 100년 동안 0.08~0.14도로 아주 서서히 기온의 변화가 일어났다. 그런데 1906~2005년 사이 100년 동안 0.74도나 올랐으니 자연적으로 일어난 현상이라고 보기에는 변화가 너무 심하다. 따라서 인간의 활동 때문에 일어났다는 가능성이 매우 높다고 보는 것이다.
- ‘1부 3장 이산화탄소의 증가로 생긴 온실가스는 어떻게 지구 온난화를 일으킬까?’ 중에서

세계는 지금 산업 혁명 전과 비교해서 기온 상승을 1.5도 이내로 줄이기 위해 2050년까지 온실가스 배출량을 실질적 제로로 만들려고 하고 있다. 실질적 제로란 이산화탄소 등의 배출량과 흡수량이 서로 같아지는 것을 뜻하며, ‘넷 제로(net zero)’, ‘탄소 중립(carbon neutral)’이라고도 한다. 구체적으로는 숲을 만들어서 미처 줄이지 못한 배출량을 흡수하게 하거나 배출한 이산화탄소를 회수하는 방법 등이 있다. 유럽 연합의 여러 나라들은 한발 앞서 이 목표를 달성하기 위해 실천하겠다는 뜻을나타냈는데, 이렇게 되면 이산화탄소 배출량이 많은 나라들이 어떻게 나올지 궁금해진다.
- ‘1부 8장 기온 상승을 1.5도 이내로 줄이기 위해 세계 각국이 내건 목표와 과제는?’ 중에서

석탄은 수천만 년에서 수억 년 전의 식물이 땅속에 퇴적되어 오랜 시간이 지나면서 화석으로 변한 것이다. 예로부터 ‘불타는 돌’로 알려져 있었지만, 16세기 중반에 영국에서 처음으로 널리 보급되어 사용하게 되었다. 영국은 석탄 자원이 매우 풍부했기 때문에 처음에는 가정의 난방이나 공장의 연료로 썼고, 17세기에는 제철용으로 사용했다.
그러나 석탄의 수요가 급속하게 많아지면서 잇따라 탄광이 개발되자 새로운 문제가 제기되었다. 하나는 석탄을 파낼 때 지하수가 대량으로 흘러들어 올 위험이 있기 때문에 물을 퍼내는 동력이 필요하다는 것. 또 하나는 인력이나 마력에만 의존하던 그 당시에 대량의 석탄을 탄광에서 철제 공장으로 운반할 수 있는 수단이 필요하다는 것이었다. 이 2가지 문제는 증기 기관이라는
로운 동력이 발명되면서 단번에 해결되었다. 이때부터 산업 혁명이 시작되었다.
- ‘2부 3장 산업 혁명 전야, 목재 부족으로 어려움을 겪던 영국을 구한 석탄’ 중에서

처음에는 오로지 석유램프용으로만 사용되던 석유는 19세기 말에 연료로 석유를 사용하는 내연 기관(42~43쪽), 가솔린(휘발유) 엔진, 디젤 엔진이 등장하자 동력으로서도 사용하게 되었다. 제1차 세계 대전(1914~1918년)에서는 석유를 연료로 한 전차나 전투기, 군함 등이 등장하여 석유의 수요가 급속하게 높아졌다.
석탄에서 석유로, 인류는 네 번째 에너지 전환을 맞이했다. 제2차 세계 대전(1939~1945년) 후에 석유 관련 산업은 세계의 기간산업으로까지 발전했다. 위의 그림에서 나타냈듯이 석유를 정제하면 휘발유, 등유, 나프타 등의 석유 제품을 얻을 수 있고, 나프타는 플라스틱을 비롯한 온갖 화학 제품을 만드는 데 쓰인다. 이제는 생활에 없어서는 안 될 석유는 석탄과 같은 화석 연료이며 대량 소비가 이루어져 엄청난 이산화탄소를 배출한다.
- ‘2부 7장 고작 100년 만에 산업계를 석권한 새로운 에너지원, 석유’ 중에서

재생 에너지는 화석 연료와 달리 고갈될 일이 없고 발전을 할 때 이산화탄소가 발생하는 일도
없다. 대표 주자는 태양 에너지다. 태양이 가져다주는 열과 빛 에너지는 가장 오랜 옛날부터 인류가 은혜를 입어 온 자연 에너지이기도 하다. 지구가 받는 태양 에너지는 초속 42조kcal나 되는데, 그것을 전부 효율적으로 사용하면 고작 한 시간 만에 세계의 연간 에너지 소비를 충당할 수 있을 정도다. 이 태양광을 이용해서 전기를 만드는 것이 태양광 발전이다.
- ‘3부 3장 가장 유력한 재생 에너지, 태양광 발전의 기초 지식’ 중에서

19세기 후반 이후로 세계에서 풍력 발전에 가장 힘을 쏟고 지금의 풍력 발전기 기초를 다진 나
라는 덴마크이다. 오른쪽 아래의 그래프에서 나타낸 것처럼 풍력 발전기의 세계 최대 점유율을 자랑하는 것도 덴마크 제조사다. 덴마크에서는 발전의 50% 가까이를 풍력으로 충당하기 때문에
시민이 협동해서 풍력 발전소를 소유하는 모습도 흔하다.
풍력 발전에는 바람만 있으면 태양광을 쓰지 못하는 야간에도 발전할 수 있다는 장점이 있다. 한편 경관이나 소음, 조류에 대한 영향을 배려해야 하기 때문에 설치 장소가 제한적이라는 단점
이 있다. 그래서 육상보다는 바람이 강하게 불고 주위에 영향을 미치지 않는 해상 풍력 발전에 세계가 주목하고 있다.
- ‘3부 5장 풍차로 전기를 일으키는 풍력 발전, 앞으로는 해상 풍력을 기대’ 중에서

재생 에너지 중에서 가장 오래전부터 발전에 이용되어 세계 재생 에너지 전력 가운데 약 60%를 차지하는 것이 수력 발전이다. 수력 발전은 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 에너지를 이용해 수차를 돌리고 그 회전력으로 전기를 일으키는 발전 방식이다. 온갖 발전 방식 중에 에너지 변환 효율이 가장 높아서 물 에너지 중에 80%를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 수력 발전에는 오른쪽 아래 그림에 나타냈듯이 여러 가지 종류가 있다. 잘 알려진 것은 강에 댐을 설치해서 물을 저장하고 바로 아래로 떨어뜨려 발전하는 댐식이다. 물의 양을 조정할 수 있어서 홍수나 가뭄을 막는 역할도 하기 때문에 한때는 각 나라에서 거대한 댐이 잇따라 건설되기도 했다.
- ‘3부 7장 재생 에너지의 60%를 차지하는 수력 발전, 앞으로는 중소 수력에 기대’ 중에서

해양 에너지를 쓰는 발전은 기후에 좌우되지 않고 안정된 전력을 기대할 수 있는 데다가 발전
기를 해저에 설치하기 때문에 경관을 해치는 일도 없다. 그러나 건설 비용이 만만치 않고 염분이나 파도의 영향을 받는 바다에서는 설비를 유지하기가 힘들다. 그래서 세계에서도 아직 실용 사례가 적은데, 북유럽, 북아메리카, 호주, 한국 등 바다와 닿아 있는 나라들이 앞다투어 개발에 힘을 쓰고 있다.
이 분야에서는 바다에 둘러싸였으며 조수의 흐름이 심한 해역을 많이 가진 영국이 앞장서고 있
다. 비슷한 지리적 조건을 가진 일본도 이미 규슈 바다의 구로시오를 이용해서 발전 시스템을 실증하는 실험을 시작했다.
- ‘3부 8장 방대한 해양 에너지를 이용하는 조력·파력 발전에 거는 기대’ 중에서

지구는 물의 행성이라 불릴 정도로 수자원이 풍부한 곳이다. 이것을 직접 수력으로 사용할 뿐만 아니라 수소로 끄집어내 에너지로 만든 수소 에너지에 뜨거운 시선이 모이고 있다. 수소는 물뿐만 아니라 지구상의 다양한 물질에 들어 있기 때문에 값싸고 고갈될 일이 없으며 에너지를 사용할 때 이산화탄소를 배출할 일도 없다. 또한 저장이나 운반을 할 수 있다는 장점도 있다. 그래서 서양의 선진국을 중심으로 개발이 진행되고 있다.
- ‘3부 10장 물에서 만든 수소로 발전하는 재생 에너지의 비장의 카드, 수소 에너지’ 중에서

이 광합성을 인공적으로 재현하여 이산화탄소를 효과적으로 이용하려는 시도가 이미 시작되었
다. 그것이 ‘인공 광합성’이다. 인공 광합성 연구에서 세계적으로 높은 수준에 오른 나라 중 하나는 일본으로, 현재 다양한 연구 개발이 진행되고 있다. 그중 하나가 빛을 흡수해서 화학 반응을 부추기는 광촉매 사용이다. 이 광촉매를 태양광 발전 같은 패널 표면에 고정한 다음 태양광을 비춰서 수분을 분해하면, 수소가 발생해서 수소 에너지로 이용할 수 있다. 전기 에너지를 쓰지 않고 수소를 빼낼 수 있다는 것이 인공 광합성의 강점이다. 게다가 이 수소를 화력 발전소에서 배출된 이산화탄소와 합성하여 플라스틱의 원료를 만들 수도 있다. 이렇게 하면 이산화탄소를 자원으로 이용하고 플라스틱 생산에 필요한 화석 연료 사용을 줄일 수도 있으니 꿈의 기술로서 큰 기대를 받고 있다.
- ‘3부 16장 인공 광합성을 통해 이산화탄소를 자원으로 만들 수 있다’ 중에서

산업 혁명은 화석 연료로 에너지 전환을 하는 계기가 되었을 뿐만 아니라 자본주의라는 경제 시스템을 불러왔다. 돈이나 회사를 가진 자본가는 이익을 위해 사업을 확장하고, 이익이 늘어나면 사업을 더 크게 만든다. 이것이 자본주의가 가는 길이며 이에 따라 경제는 무한대로 성장하리라고 생각했다. 그러나 이익을 우선으로 하는 경제 활동은 20세기 중반에는 공해 문제를, 현재는 기후 위기를 불러왔다. 이처럼 경제 활동이 자연환경이나 인간 등 외부에 불이익을 가져다주는 것을 ‘외부 불경제’라고 한다.
지금까지 기업은 외부 불경제를 무시하고 꾸준히 이익을 추구해 왔다. 그러나 탄소 중립 사회를 이루기 위해서는 모든 기업이 이익의 일부를 떼어 내서라도 지구 온난화라는 외부 불경제에 대처할 필요가 있다. 산업 혁명 이후로 이어져 온 경제 시스템을 되돌아볼 시기가 온 것이다.
- ‘4부 1장 탄소 중립을 이루려면 현재의 경제 시스템을 바꿔야 한다’ 중에서

지금까지는 경제 규모를 나타내는 국？