안준호 박사의 신앙과 과학 칼럼 9

기사입력 2020.11.16 14:34
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E = MC2
 
창세기는 성경 중에서도 참으로 신비스러운 책이다. 그 안에 인류에 대한 모든 해답이 들어있는 것 같다. 그래서인지 한 때 나는 창조에서 홍수까지라는 제목으로 이스라엘 랍비와 대화 형식으로 책을 써보려는 구상을 했지만 아직도 언제 시작할는지는 미지수이다.
꼭 창조의 비밀이라고 할 수는 없지만, 아주 근접한 생각을 풀어낸 사람이 있다. 아인슈타인이다. 창세기 1장에 나오는 상황을 아주 간단한 수식으로 표현했다.
E = MC2
이 간단한 수식에 우주의 법칙이 들어 있고, 빛과 에너지와 물질이 모두 포함되어 있다. 더 놀라운 것은 에너지와 물질은 같다는 것이다. 말씀으로 천지를 창조하셨다는 것을 말하지 않는가! 눈에 보이는 자연 세계에서는 쉽게 이해하기 어렵지만, 우리는 그 결과를 눈으로 보았다. 몇 킬로그램의 우라늄이라는 작은 물질이 사라지고 엄청난 파괴력을 가진 에너지가 분출되는 것을 보았다. 바로 1945년 일본에 떨어진 원자폭탄이 그것이다. 에너지의 분출을 제어하지 않았기 때문에, 에너지가 한꺼번에 폭발해 수십만의 사상자를 낸 것이다.
현재 우리는 원자에너지를 과학의 힘으로 제어함으로써, 전 세계에 500개 이상의 원자력발전소가 세워졌고, 덕분에 깨끗한 전기를 공급받고 있다. 우라늄 1킬로그램에 내재된 에너지의 양은 석탄 3,000톤과 맞먹는다. 매년 엄청난 양의 석탄을 깨내기 위해 수많은 광부들의 희생이 따르고, 또한 석탄은 매연과 이산화탄소 가스를 발생시켜 지구 환경 파괴의 주범으로 불리고 있다. 대형 원자력발전소에서는 매년 27톤의 고준위 방사성 폐기물을 배출하지만, 석탄 발전소에서는 매년 40만 톤의 독성 폐기물인 석탄재를 배출하고 있다.
과학의 힘으로 만들어낸 문명사회에서는 어디에서나 문명의 이기에 의한 사고가 일어난다. 대표적인 예가 자동차 사고, 비행기 사고이다. 자동차 사고로 한국에서만 매년 4,000명 정도의 인명 피해가 있고, 비행기 사고도 전 세계적으로 매년 평균 200건 그리고 이로 인한 인명 피해도 2,000명 정도이다. 세계적으로 원자력발전소로 인한 큰 사고는 3번 있었다. 1979년 미국 스리마일 아일랜드, 1984년 우크라이나의 체르노빌, 2011년 일본 후쿠시마에서 일어났다.
미국과 구소련에서 있었던 사고는 인간의 조작 실수로 일어났고, 일본에서의 사고는 자연 재해에다가 사고 대응 실패로 일어났다. 미국에서의 사고는 인명 피해가 전혀 없었고 환경 피해도 전혀 없었다. 원자력발전소의 설계가 사고에 대비해 충분했기 때문이다. 초기에 화재로 인해 100명 가까운 소방관들의 희생과 또 환경 파괴로 이어졌던 체르노빌 사고는 원자력발전소 설계에 큰 문제가 있었다. 인명을 경시하는 사회주의 체제 아래 설계된 형편없는 발전소였기 때문이다.
원자력발전소는 대개 5중의 안전 설계로 만들어지는데, 체르노빌 발전소는 두께 1미터의 콘크리트와 두께 10센티미터의 철판으로 감싼 격납고를 만들지 않았기 때문에 큰 사고로 이어졌다. 건설비를 아끼기 위해 비용이 많이 드는 격납고 설치를 생략했기 때문이다. 그래서 사고를 원자로 내부에서 종식시키지 못하고 건물 밖으로까지 내보낸 것이 큰 사고로 이어진 것이다. 그러한 발전소는 이미 전 세계에서 모두 퇴출된 지 오래이다.
일본 후쿠시마 발전소 사고로 환경 피해는 심각했지만 인명 피해는 없었다. 더구나 우리 이웃나라이기 때문에 온갖 괴담이 나돌아 우리들을 공포 속으로 몰아넣고 있다. 마치 광우병 사태와 똑같다고나 할까? 우리는 과학 문명 속에서 살아간다. 사고의 확률은 언제나 존재하지만, 우리는 편리함 때문에 과학의 힘을 이용하며 살아가는 것이다. 원자력발전소를 믿지 못하겠다면, 자동차를 타지 말고 비행기를 타지 말아야 할 것이다. 타지 않는다고 해도 언제 돌발적인 자동차 사고가 내 곁에서 일어날지 모른다. 큰 사고를 당한 일본은 아직도 원자력발전소를 포기하지 않고 있다. 에너지 수급에 다른 대안이 아직 없기 때문이다.
인류는 초기에는 불을 사용하여 에너지를 얻었다. 그리고 점차적으로 가축을 길러 동물의 힘을 이용하였으며, 바람 에너지를 이용하여 배를 움직였고, 물의 힘을 이용하여 방앗간을 돌리며 불과 200년 전까지 그렇게 살아왔다. 1850년 이후 석탄과 석유 에너지로 인해 인류는 산업혁명을 이루어 엄청난 발전을 거듭했으며, 1950년대 이후 원자력 시대에 살아가고 있다.
역사적으로 세계는 에너지를 잘 활용하는 국가가 지배하여 왔다. 석탄 에너지로 부를 일구었던 영국에 이어서, 석유에너지로 미국은 부강하게 되었다. 20세기 중반 원자력에너지를 거의 독점하였던 미국은 이제 누구도 넘볼 수 없는 세계 최강국이 되어 있다.
그러나 과다한 석탄과 석유의 사용은 환경 파괴를 불러왔으며, 지금도 지구의 온도는 점점 높아져 가고 있고, 이로 인한 자연 재난은 지구 곳곳에서 일어나고 있다. 그래서 사람들은 깨끗한 에너지를 찾아서 풍력발전소와 태양광에너지로 대체해 나가려고 한다. 그러나 풍력발전소와 태양광에너지는 효율이 너무 좋지 않다. 에너지 생산 환경과 현재 기술의 한계 때문이다. 5년 전 한수원에서 발표한 자료에 의해, 원자력과 풍력과 태양광을 비교해 보자.
고리 원자력발전소 하나를 건설하는데, 2조원정도 들어간다. 같은 에너지를 생산하기 위해 풍력발전소를 세운다면 약 6조원 정도가 필요하며, 풍력단지 부지는 원자력발전소의 500배 정도 필요하다. 최근 설계는 날개 하나의 길이가 거의 100미터 정도이다. 20년 사용하고 나면 폐기 처분하여야 한다. 미국에서는 폐기 처분하는데 땅이 넓어 사막에 그대로 묻어버린다. 풍력은 초속 5m~10m 사이의 양질의 바람이 항상 불어와야 전기를 생산할 수 있다. 대서양과 태평양의 동편에 있는 미국 서부와 유럽에 그러한 바람이 많이 불어온다. 그곳에서는 풍력발전소의 효율은 약 30~40%에 이른다. 그러나 한국에서 그러한 양질의 바람을 기대하기 어렵다. 한국에서의 효율은 10% 정도이다. 지난 가을 태풍에 양산에 있던 풍력발전기 하나가 태풍을 이기지 못해 쓰러지고 말았다. 이것이 한국의 현실이다.
역시 같은 에너지를 생산하는 태양광에너지 발전단지를 세운다면 12조원 정도가 들고, 태양광단지의 면적은 원자력발전소 보다 100배가 더 필요하다. 20년이 지나면 패널을 교체하여야 한다. 그리고 카드뮴이나 비소 등의 중금속을 포함한 많은 폐기물을 양산한다. 원자력과 석탄 대신, 풍력과 태양광에너지를 택한 독일의 전기요금은 우리나라의 3배이다. 그리고 전기에너지가 모자라서 이웃나라에서 전기를 수입하고 있다. 원자력에너지의 효율은 80~90%이지만, 태양광에너지의 효율도 15~20% 밖에 되지 않는다. 흐리거나 밤에는 전기를 생산하지 못하기 때문이다.
얼마 전 신문에 난 기사에서 올 해까지 서울에 있는 학교에 태양광 발전 시설에 5,000억 원을 투자했는데, 1년에 고작 120억 원어치의 에너지를 생산하고 있다고 했다. 40년을 사용해야 원금을 회수할 수 있는데 태양광 패널은 20년 이상 사용하기가 힘들다고 하니, 아까운 세금만 2,500억 원 허비한 셈이다.
모든 에너지는 거의 대부분 태양으로부터 온다. 그것이 나무를 자라게 하고 석탄과 석유를 만들었다. 물과 바람의 순환도 대기온도의 차이에서 만들어진다. 지금도 태양은 숲을 자라게 하고 있고, 그 숲에서 만들어낸 신선한 산소를 우리에게 무한정 제공하고 있다. 태양이 멀어지는 겨울이 오고 있다. 우리의 에너지원이 멀어지니 곧 추위를 느끼게 될 것이다.
전지전능하신 하나님의 말씀인 에너지가 물질이 되어 천지가 만들어졌고, 빛으로 우리가 살아갈 수 있는 에너지를 제공받고 있다. 빛이 없다면 인류는 존재할 수 없다. 창세의 첫날 빛을 창조하신 하나님은 우리에게 이미 크신 사랑을 베풀고 계셨다.
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