지구온난화 최소화를 위한 신재생 에너지들의 잠재환경영향 Identification of Potential Environmental Impacts among Renewable Energy Technologies Promising to Minimize Global Warming원문보기
Global warming, which is one of the most serious challenges, has been the subject of intense debate and concern for many scientists, policy-makers, and citizens for at least the past decade. To protect the health and economic well-being of current and future generations, we must reduce our emissions...
Global warming, which is one of the most serious challenges, has been the subject of intense debate and concern for many scientists, policy-makers, and citizens for at least the past decade. To protect the health and economic well-being of current and future generations, we must reduce our emissions like carbon dioxide. Alternatives to achieve an energy future without serious global warming are to change to clean and renewable sources of energy like the wind, the sun lights, rivers, the biomass, hydrogen, and oceans. To identify some of the key and new environmental impacts associated with renewable energy and hydrogen energy, we set up the new conceptual methodology. Specifically, new identified environmental and health impacts are related with the usage of hydrogen energy. When comparing with fossil fuel, the renewable energies can reduce the release of carbon dioxide when they are used except hydrogen produced from fossil fuel. However, all renewable energy technologies are not appropriate to all applications or locations. Our results suggest that all of alternatives to replace fossil fuel can release the several global and local impacts although they seems to be smaller than the impacts from fossil fuel. Therefore, the quantitative and detail analysis to assess environmental impacts of the alternative energies might be useful to make our decision for the future energy against the global warming.
Global warming, which is one of the most serious challenges, has been the subject of intense debate and concern for many scientists, policy-makers, and citizens for at least the past decade. To protect the health and economic well-being of current and future generations, we must reduce our emissions like carbon dioxide. Alternatives to achieve an energy future without serious global warming are to change to clean and renewable sources of energy like the wind, the sun lights, rivers, the biomass, hydrogen, and oceans. To identify some of the key and new environmental impacts associated with renewable energy and hydrogen energy, we set up the new conceptual methodology. Specifically, new identified environmental and health impacts are related with the usage of hydrogen energy. When comparing with fossil fuel, the renewable energies can reduce the release of carbon dioxide when they are used except hydrogen produced from fossil fuel. However, all renewable energy technologies are not appropriate to all applications or locations. Our results suggest that all of alternatives to replace fossil fuel can release the several global and local impacts although they seems to be smaller than the impacts from fossil fuel. Therefore, the quantitative and detail analysis to assess environmental impacts of the alternative energies might be useful to make our decision for the future energy against the global warming.
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문제 정의
따라서 과학기술에 대한 영향을 정확히 파악하는 것은 인간의 삶의 질을 높이고 지속성을 유지하는데 매우 중요한 요소가 된다. 그러나 이러한 영향을 체계적으로 분석할 수 있는 방법론은 체계화되어있지 않다고 판단되어 본 연구에서는 그림 1에서 보여주는 과정을 통하여 신재생에너지와 관련된 과학기술로 인하여 발생 가능한 영향을 파악하고자 하였다.
위해성 평가에서는 이해당사자와의 협의의 필요성을 강조하고 있고 환경영향평가에서 주민의견수렴제도가 있지만 기존 제도나 전과정평가 혹은 이와 유사한 평가에서는 이러한 사회적 함의를 평가하는 부분이 취약한 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 과학기술의 사회적 영향을 고려해서 기존의 방법론이 가진 부족한 부분을 보완하기 위해서 시행되는 과학기술이 가지는 사회적 함의를 파악하는 단계를 추가하였다. 이 단계가 환경영향평가의 주민의견수렴과 다른 점은 환경영향평가 대상사업은 구체적인 대상이 결정되어 있지만 과학기술에 대한 평가는 구체적인 대상을 정할 수 없고 포괄적이라는 것이다.
이 단계를 수행하기 위한 가장 적합한 방법 중에 하나는 이미 사용되는 전과정 평가로 판단하고 있다. 따라서 본 연구에서는 생산 및 이용과정을 중심으로 신재생에너지의 전과정 평가에 대한 기존 보고 자료를 통하여 주로 소모되는 자원과 배출되는 물질을 확인하였다. 또한 기존에 보고된 오염물질 뿐 아니라 평가대상에 의하여 배출될 수 있거나 소비되는 자원의 대표적 물질을 조사하여 자원과 환경부하목록에 포함시켰다.
본 연구는 과학기술의 영향을 파악할 수 있는 방법론을 개발하여 이것의 활용 가능성을 확인하기 위하여 지구온난화를 줄이기 위해서 사용 증가가 예상되는 신재생에너지에 의해서 발생 가능한 영향을 조사하였다. 신재생에너지에 의해서 발생할 수 있는 영향중 기존문헌에서는 보고되지 않은 영향으로는 수증기에 의한 영향이 발생할 가능성이 있음을 확인할 수 있었다.
본 연구는 지구온난화를 이야기하는 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 필요한 신재생에너지에 대한 영향을 분석하기 위한 연구다. 신재생에너지 중에서 사용되지 않은 에너지에 대한 영향을 판단하는 것은 어려움이 많다.
따라서 새로운 개념의 방법론을 도입하여 신재생에너지의 잠재적 환경영향을 지속가능한 개발의 관점에서 파악해 볼 필요가 있다. 본 연구에서는 새로운 개념의 방법론을 고안하였고 신재생에너지의 사용이 확대되었을 때를 가정하여 고안된 방법론이 실질적으로 사회경제적 영향이나 취약성 또는 환경영향을 파악하는데 활용될 가능성을 확인하였다.
본 연구에서는 지구온난화 대응을 위해서 새로운 에너지를 이용하거나 기존 에너지의 이용을 확대할 때 현재 문제점으로 부각되는 있는 전지구적 환경 문제들을 문헌조사를 통해서 도출하였다. 전지구적 환경문제는 지구온난화를 유발하는 이산화탄소 배출, 오존층 파괴, 생물다양성 감소, 그리고 유해화학물질 노출로 구분하였다.
왜냐하면 새로운 과학기술이 이용될 경우에는 과거의 경험으로부터 정보를 얻을 수 없으며 오로지 새로운 과학기술로 인해서 소비되는 자원과 배출되는 물질에 의해서만이 영향을 확인할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 환경부하목록에서 얻어진 대표적인 물질의 종류에 따라 2)번 과정에서 도출한 환경문제별로 범주를 나누어 각각이 미치는 영향을 파악하는 과정으로 선행연구에 대한 문헌 고찰을 통하여 정성적 영향을 파악하였다. 이 과정에서는 각 물질의 특성에 따라 생태계 위해성 평가나 건강위해성 평가를 이용할 수 있으며 모델링 등의 방법을 이용할 경우 정략적 영향을 파악하는 것이 가능하다고 판단된다.
제안 방법
기후변화협약 대응기술로 알려진 에너지 종류에 대한 특성, 환경영향, 그리고 전과정평가 등에 대한 자료는 전지구적 환경문제와 연관성을 가지는 자료를 수집하여 평가하였다. 환경영향 예측은 각 대안의 환경영향에 대한 기존 보고를 통하여 파악하였으나 환경영향에 대한 보고가 없는 경우 비슷한 경험 또는 동물을 대상으로 연구한 연구 결과를 토대로 앞으로 일어날 가능성이나 개연성을 파악하였다.
신재생에너지들의 환경영향을 정확히 파악을 위해서는 구체적인 지역이나 공간 또는 시간에 대한 범위가 필요하지만, 현재 신재생에너지는 구체적인 사업계획을 가지고 있지 않으며 이용될 수 있는 정도를 파악하기 어렵다. 따라서 각 기술이 전세계적으로 시행되었다는 것을 가정한 상태에서 나타날 부정적으로 영향을 추정하는 것을 목적으로 신재생에너지에 대한 포괄적 환경영향을 확인하기 위해서 그림 1에 제시한 방법론을 개발하였다. 본 연구에서 사용한 방법론에는 대안 혹은 기술의 시행이 가지는 함의를 경제 사회적 그리고 제도적인 함의를 파악할 수 있도록 하고 있는데 이것은 과학기술이 사회의 변화를 야기하는 주요한 사회 구성요소이기 때문이다.
그러나 이러한 단계는 본 연구에서 사용하는 방법론이 제도적으로 시행될 때 필요한 것이기 때문에 본 연구에서는 개념적 필요성을 파악하는 정도의 의미를 가진다. 따라서 기존 문헌 분석을 토대로 신재생에너지의 특성상 평가 대상에 속한 기술 이용이 증대되었을 때 발생 가능한 영향을 간략히 정리하고 도시 대기질 관리와 관련된 변화에 대해서 간략하게 기술하였다.
평가대상의 환경영향을 직접 파악하는 방법을 사용할 경우 이미 알려진 환경영향을 기존 문헌을 통해서 파악이 가능하지만 수소 및 연료전지와 같이 현재 사용하지 않는 평가 대상에 대한 잠재 환경영향은 기존 문헌을 통해서 파악하지 못한다. 따라서 본 연구에서는 평가대상의 자원과 부하목록을 작성하고 각 목록의 물질이 야기할 수 있는 환경 영향을 파악하는 2단계 접근 방식을 사용하여 잠재 영향을 도출하였다. 왜냐하면 새로운 과학기술이 이용될 경우에는 과거의 경험으로부터 정보를 얻을 수 없으며 오로지 새로운 과학기술로 인해서 소비되는 자원과 배출되는 물질에 의해서만이 영향을 확인할 수 있기 때문이다.
따라서 본 연구에서는 생산 및 이용과정을 중심으로 신재생에너지의 전과정 평가에 대한 기존 보고 자료를 통하여 주로 소모되는 자원과 배출되는 물질을 확인하였다. 또한 기존에 보고된 오염물질 뿐 아니라 평가대상에 의하여 배출될 수 있거나 소비되는 자원의 대표적 물질을 조사하여 자원과 환경부하목록에 포함시켰다.
환경영향 예측은 각 대안의 환경영향에 대한 기존 보고를 통하여 파악하였으나 환경영향에 대한 보고가 없는 경우 비슷한 경험 또는 동물을 대상으로 연구한 연구 결과를 토대로 앞으로 일어날 가능성이나 개연성을 파악하였다. 신재생에너지의 기술 특성, 환경영향, 그리고 전과정평가, 그리고 이산화탄소배출현황 등을 파악하기 위한 문헌 조사 및 관련 문헌을 확보하기 위하여 인터넷 검색 서버 및 한국학술정보 데이터베이스를 이용하여 신재생에너지(renewable enegry), 지구온난화가스, 이산화탄소, 기후변화협약 및 기타 관련 단어를 검색단어로 사용하여 검색하여 관련 자료를 획득하였다.
본 연구에서는 지구온난화 대응을 위해서 새로운 에너지를 이용하거나 기존 에너지의 이용을 확대할 때 현재 문제점으로 부각되는 있는 전지구적 환경 문제들을 문헌조사를 통해서 도출하였다. 전지구적 환경문제는 지구온난화를 유발하는 이산화탄소 배출, 오존층 파괴, 생물다양성 감소, 그리고 유해화학물질 노출로 구분하였다. 그러나 유해화학물질의 노출은 인간이나 생태계 건강 및 생존에 영향을 주지 않아야 한다는 것을 의미하므로 인간의 건강 또는 수명에 영향을 주지 않아야 한다는 것으로 해석이 가능하다.
기후변화협약 대응기술로 알려진 에너지 종류에 대한 특성, 환경영향, 그리고 전과정평가 등에 대한 자료는 전지구적 환경문제와 연관성을 가지는 자료를 수집하여 평가하였다. 환경영향 예측은 각 대안의 환경영향에 대한 기존 보고를 통하여 파악하였으나 환경영향에 대한 보고가 없는 경우 비슷한 경험 또는 동물을 대상으로 연구한 연구 결과를 토대로 앞으로 일어날 가능성이나 개연성을 파악하였다. 신재생에너지의 기술 특성, 환경영향, 그리고 전과정평가, 그리고 이산화탄소배출현황 등을 파악하기 위한 문헌 조사 및 관련 문헌을 확보하기 위하여 인터넷 검색 서버 및 한국학술정보 데이터베이스를 이용하여 신재생에너지(renewable enegry), 지구온난화가스, 이산화탄소, 기후변화협약 및 기타 관련 단어를 검색단어로 사용하여 검색하여 관련 자료를 획득하였다.
과학기술이 가져올 환경에 대한 영향을 파악하는 방법은 여러 가지로 개발되어 있다. 환경영형평가, 전과정평가, 건강위해성 평가 등 다양한 방법이 이미 개발되어 있는데 이러한 방법들을 효과적으로 이용할 경우 새로운 과학기술에 대한 잠재적인 영향을 파악하는데 유용할 것으로 판단되어 그림 1에 나타난 각 과정에 적합한 기법들에 의해서 평가된 보고를 이용하였다.
대상 데이터
신재생에너지는 풍력, 수력(소수력) 및 조력, 지력, 태양력, 바이오에너지, 그리고 수소와 연료전지를 포함한다. 우리나라의 지리적 특성상 지력으로부터 에너지를 확보하는 것은 어려운 바 본 연구에서는 풍력, 수력(소수력) 및 조력, 태양력, 바이오에너지, 그리고 수소를 포함하는 연료전지를 대상으로 하였으며 특히 태양력의 경우는 태양전지를 대상으로 하였다.
성능/효과
또한 지속가능한 개발 측면에서 유한 자원의 이용은 현재 인간이 인식할 수 있는 범위 내에서 궁극적으로 인간 생존의 지속성에 부정적인 영향을 줄 수 있는 요인이 될 수 있다. 따라서 상기 4가지 환경문제와 더불어 자원 이용의 지속성을 포함하여 우리의 미래에 에너지를 이용할 때 적어도 5가지 영향을 고려하여야 할 것으로 판단하였다. 이러한 환경 문제를 도출하는 방법으로는 기존 문헌 조사 외에도 델파이, 전문가 인터뷰 등의 방법을 이용할 수 있을 것으로 판단되는데, 이종장기이식이라는 새로운 기술이 시행되었을 때 나타날 가능성이 있는 문제점을 도출하기 위하여 델파이 조사가 수행된 바 있다(Jeong et al.
본 연구결과 온실가스 감축을 위하여 조력과 수력 또는 소수력이나 바이오매스 풍력, 태양력 등 재생에너지 사용 증대는 필수적인 것으로 판단된다. 그러나 이러한 신재생에너지를 사용함에 있어 국민의 부담과 발생 가능한 사회적 비용 손실을 최소화하면서 지구온난화를 해결하여야 한다.
지구온난화를 해결하기 위해서 필요한 기술에는 에너지를 바꾸는 것과 이산화탄소를 배출을 저감하는 기술이 포함될 수 있지만 본 연구에서는 기후변화협약 대응기술 중 에너지와 관련되어 대안으로 논의되는 에너지 형태만으로 한정하고 있다. 본 연구에서 기후변화협약 대응기술의 환경영향 파악을 위하여 제 1 단계로 기후변화협약 대응기술로 사용이 가능한 에너지 형태를 조사한 결과 이산화탄소 저감할 수 있는 에너지는 원자력과 신재생에너지로 구분할 수 있었다. 신재생에너지는 풍력, 수력(소수력) 및 조력, 지력, 태양력, 바이오에너지, 그리고 수소와 연료전지를 포함한다.
본 연구는 과학기술의 영향을 파악할 수 있는 방법론을 개발하여 이것의 활용 가능성을 확인하기 위하여 지구온난화를 줄이기 위해서 사용 증가가 예상되는 신재생에너지에 의해서 발생 가능한 영향을 조사하였다. 신재생에너지에 의해서 발생할 수 있는 영향중 기존문헌에서는 보고되지 않은 영향으로는 수증기에 의한 영향이 발생할 가능성이 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 본 연구는 정성적인 평가이기 때문에 그 영향을 정확히 확인할 수 없는바 수소경제로 가기 위해서는 수증기의 거동에 대한 모델과 그에 따른 영향을 수행하는 것이 필요한 것으로 생각된다.
온난화가 계속될 경우 태풍과 허리케인을 거대화시켜 피해가 증가하며 또한 지구상의 생태계 교란이 발생할 수 있으며, 사막화, 산호초 파괴, 그리고 종의 멸종 등은 지구온난화와 밀접한 관계를 가지고 있다(국가과학기술자문회의, 2007). 이러한 지구온난화에 대응하기 위한 대체에너지가 지구온난화를 비롯하여 여러 가지 지구적 환경문제 개선에 효과가 있는지를 검토한 결과 태양력, 풍력, 조력, 수력 및 바이오에너지는 모두 지구 온난화를 야기하는 이산화탄소 배출저감에 분명한 효과를 나타내었다. 그러나 수소에너지의 경우는 수소를 어떤 재료에서 얻는지가 가장 중요한 요소였다.
그러나 수소에너지의 경우는 수소를 어떤 재료에서 얻는지가 가장 중요한 요소였다. 조사한 신재생에너지는 지구온난화 저감 외에 다른 환경에 부정적 영향을 유발할 가능성이 있었는데 태양전지, 풍력, 조력, 바이오에너지 등은 토지이용이나 생태계에 미치는 영향이 부정적 영향이었다. 수소에너지는 도시지역에 미기상변화가능성이 가장 중요한 문제로 부각될 것으로 판단된다(표 5).
후속연구
신재생에너지에 의해서 발생할 수 있는 영향중 기존문헌에서는 보고되지 않은 영향으로는 수증기에 의한 영향이 발생할 가능성이 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 본 연구는 정성적인 평가이기 때문에 그 영향을 정확히 확인할 수 없는바 수소경제로 가기 위해서는 수증기의 거동에 대한 모델과 그에 따른 영향을 수행하는 것이 필요한 것으로 생각된다.
, 2005). 도시 대기질 관리 체계에 뚜렷한 변화를 유발뿐만 아니라 자동차 관련 산업 구조 및 직업구조의 변화가 수반될 수 있기 때문에 수소자동차 또는 전기 자동차의 보급확대로 인한 변화가 긍정적인 것인지에 대한 보다 정확한 분석이 선행될 필요가 있는 것으로 판단된다.
그러나 이러한 신재생에너지를 사용함에 있어 국민의 부담과 발생 가능한 사회적 비용 손실을 최소화하면서 지구온난화를 해결하여야 한다. 따라서 이산화탄소 고갈에 대안들에 대해서 보다 정확한 비용편익 분석을 실시하고 부정적 영향을 최소할 할 수 있는 최적조건을 찾는 BAT 개념 도입이 필요할 것으로 판단된다.
이러한 보고들 지구온난화를 줄이기 위한 신재생에너지의 사용이 전지구적인 관점에서 다른 환경문제를 야기할 가능성이 있음을 보여준다. 따라서 화석에너지의 대안인 신재생에너지들의 이용이 확대될 경우 발생할 수 있는 잠재적인 환경 영향을 파악하는 것은 신재생에너지를 효과적으로 이용할 수 있도록 하는 기초자료로서 제공할 수 있다고 생각한다.
예를 들면 인간의 과학기술의 발전으로 화석에너지를 사용한 결과 발생한 지구온난화를 발생시켰으며 이러한 지구 온난화는 다시 인류에게 새로운 과학기술의 발전을 유도하고 있는 것과 같다. 또한 줄기세포, 유전자 조작 등 과학기술의 발달은 인간의 건강이나 삶에 직접적으로 영향을 줄 가능성이 높은 많은 새로운 기술이 개발될 수 있음을 보여준다. 따라서 과학기술에 대한 영향을 정확히 파악하는 것은 인간의 삶의 질을 높이고 지속성을 유지하는데 매우 중요한 요소가 된다.
마지막으로 본 연구에서 사용한 방법론을 구체적으로 발전시켜 제도적으로 시행할 필요가 있다고 생각된다. 현대는 첨단과학기술의 발전으로 인해서 인간의 수명이나 능력향상 및 환경변화에 중대한 영향을 주는 기술들이 연구됨에 따라 과학기술에 대한 영향을 제도적으로 평가할 필요성이 증가하고 있기 때문이다.
현대는 첨단과학기술의 발전으로 인해서 인간의 수명이나 능력향상 및 환경변화에 중대한 영향을 주는 기술들이 연구됨에 따라 과학기술에 대한 영향을 제도적으로 평가할 필요성이 증가하고 있기 때문이다. 본 연구방법론을 체계화하고 심화 한다면 과학발전으로 인해서 나오는 여러 가지 새로운 과학 기술의 잠재적인 환경영향을 파악하는데 유용하게 적용할 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
교토의정서에 의한 이산화탄소 의무감축 대상국은 어디인가?
이산화탄소 농도 증가는 사막화, 기후변화 그리고 지구온난화를 야기하여 인류의 생존을 위협하기 때문에 이의 배출에 대한 국가간 규제, 감독의 필요성으로 1992년 기후변화협약 그리고 1997년 교토의정서를 채택하였다(기후변화협약대책위원회, 2006). 교토의정서(1997)에 의하면 이산화탄소 의무감축 대상국은 오스트레일리아, 캐나다, 미국, 일본, 유럽연합(EU) 회원국 등 총 38개국이며 각국은 2008~2012년 사이에 온실가스 총배출량을 1990년 수준보다 평균 5.2% 감축하여야 하며 감축 대상 가스는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 불화탄소 (PFC), 수소화불화탄소(HFC), 불화유황(SF6) 등의 여섯 가지이다.
재생에너지들을 이용할 때 환경에 영향을 미치는 제약점이 존재하는데, 그 예로는 어떤 것들이 있는가?
다른 재생에너지들도 토지이용의 제한등 다양한 환경영향을 가지고 있다. 예를 들어 바이오 에너지 생산을 위한 영농이 확대될 경우 생물종 다양성 감소 등이 우려되며(U.S. Congress, 1993), 풍력발전은 소음, 미관 문제, 전자파 간섭을 발생시키고 조류 충돌이나 동식물 생태계에도 영향을 미친다(Wanger et al., 1996; Spera, 1994).
이산화탄소 농도 증가는 무엇을 초래하는가?
산업 활동에 의한 온실가스 배출은 산업혁명이전 280 ppm이었던 이산화탄소 대기 중 농도를 2000년 370 ppm으로 약 30% 증가시켰다. 이산화탄소 농도 증가는 사막화, 기후변화 그리고 지구온난화를 야기하여 인류의 생존을 위협하기 때문에 이의 배출에 대한 국가간 규제, 감독의 필요성으로 1992년 기후변화협약 그리고 1997년 교토의정서를 채택하였다(기후변화협약대책위원회, 2006). 교토의정서(1997)에 의하면 이산화탄소 의무감축 대상국은 오스트레일리아, 캐나다, 미국, 일본, 유럽연합(EU) 회원국 등 총 38개국이며 각국은 2008~2012년 사이에 온실가스 총배출량을 1990년 수준보다 평균 5.
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