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화석연료

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목차

1. 개요

화석 연료는 수백만 년 전 유기체의 잔해가 혐기성 분해되어 생성된 탄화수소로, 석탄, 석유, 천연가스 등이 있다. 이들은 산업 혁명 이후 에너지원으로 중요하게 사용되었지만, 연소 시 대기 오염과 지구 온난화를 유발하고, 자원 고갈 및 지역 편재성 문제를 가지고 있다. 이에 따라 재생 에너지 등 대체 에너지 개발의 필요성이 강조되고 있다.

2. 기원

화석 연료는 죽은 유기체의 혐기성 분해로 형성된 천연자원이다. 유기체나 그 결과물의 나이는 보통 수백만 년 이상이며, 때로는 6억 5천만 년에 이르기도 한다. 화석 연료에는 석탄, 석유, 천연가스가 있다.[133]

화석 연료는 주로 수백만 년 전 대량으로 죽어 무산소 해수 아래에 퇴적된 수생 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤의 혐기성 분해로 생성된다. 이 과정에서 석유와 천연 가스가 형성된다. 반면 육상 식물은 석탄과 메탄을 형성하는 경향이 있으며, 많은 탄광 지역은 지구의 역사에서 석탄기에 해당한다.

"fossil fuel"이라는 용어는 1759년 독일 화학자 카스파르 노이만(Caspar Neumann)의 저작 영문 번역본에 처음 등장한다.[21] ''옥스퍼드 영어 사전(Oxford English Dictionary)''에 따르면, "화석 연료"라는 구절에서 형용사 "fossil"은 "파서 얻은; 땅에 묻혀 발견된"을 의미하며, 이는 적어도 1652년으로 거슬러 올라간다.[22]

2. 1. 생물 기원설

1556년 게오르크 아그리콜라가 처음으로 제시하였고, 18세기 미하일 로모노소프도 이 이론을 제시하였다.[134] 이 이론은 화석 연료가 수백만 년 동안 지구 지각에서 열과 압력에 노출되어 죽은 식물의 화석화된 잔해로부터 형성된다는 내용을 담고 있다.[20]

육상 식물은 석탄과 메탄을 형성하는 경향이 있다. 많은 탄광 지역은 지구의 역사에서 석탄기에 해당한다. 육상 식물은 천연 가스의 원료인 III형 케로겐을 형성하기도 한다.

2. 2. 형성 과정

플랑크톤(사진은 현대의 것)


화석연료는 수백만 년 전 바다나 호수에 산소 결핍 상태로 대량 침전된 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤을 포함한 유기체 잔해의 혐기성 분해로 생성된다.[19] 지질학적인 시간에 걸쳐 이 유기 물질은 진흙과 섞여서 침전된 무거운 층 아래에 매장된다. 결과적으로 발생하는 엄청난 열과 압력은 유기물질을 화학적으로 변이시킨다. 처음에는 오일 셰일에서 발견되는 케로겐(kerogen)으로 알려진 밀랍 물질로 변하고, 다음에는 더 열이 가해져서 액체나 가스 형태의 카타제네시스로 알려진 탄화수소가 된다.[4]

탄화수소의 특정한 혼합이 끓는점, 융점, 밀도, 점도 등과 같은 연료의 특성을 부여한다. 휘발유나 경유와 같은 것은 보다 더 높은 끓는 성분을 포함한다.

반면 육상식물은 석탄이나 메탄을 형성하는 경향이 있다. 많은 석탄층이 지구의 역사의 석탄기까지 거슬러 올라가며,[77] 육지식물은 천연가스의 원물질이 되는 케로겐 3형(Kerogen Type III)이 되기도 한다.[24][25]

3. 중요성

화석 연료는 연소 시 높은 에너지를 발생시켜 산업 발전의 핵심 동력이 되었다. 석탄, 석유, 천연가스 등이 대표적인 화석 연료이며, 이들은 탄소를 주성분으로 한다.[133][134]

미국 에너지 관리청의 2007년 추정에 따르면, 전 세계 주요 에너지 자원에서 화석 연료가 차지하는 비율은 86.4%에 달한다. 세부적으로는 석유 36.0%, 석탄 27.4%, 천연가스 23.0%이다.[135] 2006년 기준으로 비화석 자원은 수력 발전 6.3%, 원자력 발전 8.5%, 기타(지열, 태양열, 조력, 풍력, 나무, 쓰레기) 0.9%였다.[136]

화석 연료는 연소 과정에서 단위 무게당 막대한 에너지를 생산하며, 이는 산업 발전의 주요 원동력이 되었다. 특히 산업 혁명 이후 화석 연료 소비는 지속적으로 증가했다. 석탄은 금속 제련에 사용되었고, 석유는 19세기부터 램프용 기름으로 동물성 기름(특히 고래 기름)을 대체하며 상업적으로 이용되기 시작했다. 한때 쓸모없는 부산물로 여겨졌던 천연가스는 현재 매우 귀중한 자원으로 평가받고 있다.

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중질유, 오일 샌드, 셰일 오일과 같은 비전통 화석 연료도 점차 중요해지고 있다. 이러한 자원들은 추가 가공을 통해 기존 화석 연료를 대체할 수 있다.

녹색 혁명에 필요한 비료 (천연 가스), 살충제 (석유) 및 탄화수소 연료를 사용하는 관개의 형태로 화석 연료에서 에너지를 제공받았다.[34][35] 합성 질소 비료의 개발은 전 세계적인 인구 증가를 크게 지원했으며, 현재 지구 인구의 거의 절반이 합성 질소 비료 사용의 결과로 식량을 공급받는 것으로 추정된다.[36] 한 비료 가격 상품 기관의 대표에 따르면, "세계 식량의 50%가 비료에 의존한다."[37]

3. 1. 산업 혁명과 화석 연료

18세기 후반, 제임스 와트가 증기 기관을 개량하면서 석탄의 수요가 크게 증가했다.[83] 와트의 증기 기관은 이전의 동력원이었던 소, 말, 인력, 물레방아, 풍차 등을 대체하며 주요 동력원이 되었다.[84] 증기 기관은 대량의 연료를 태워 증기를 지속적으로 공급해야 했기 때문에 석탄 수요 증대에 기여했다. 증기 기관의 보급은 전 세계적으로 산업 혁명을 일으켰고, 에너지 사용량 급증과 함께 석탄이 대량으로 사용되는 시대가 열렸다.[85]

19세기 후반에는 석유 사용이 증가하기 시작했다. 1846년 러시아 제국 영토였던 바쿠에서 유정이 건설된 이후 세계 각지에서 유전이 개발되었다. 굴착 및 보링 기술 혁신으로 생산량이 증가하고, 석유 정제 기술 발달로 용도가 다양해지면서 원유가 대량 생산되었다. 가격 하락과 함께 석유는 조명용 기름의 주력이 되었다.[88] 1870년대 내연 기관이 개발, 보급되면서 석유는 휘발유와 경유와 같은 연료로 이용이 급증했고, 세계 에너지 공급의 가장 중요한 부분을 차지하게 되었다.[89]

3. 2. 현대 사회와 화석 연료

현대 사회에서 화석 연료는 다양한 분야에서 필수적인 에너지원으로 사용되고 있다. 18세기 후반, 산업 혁명의 시작과 함께 석탄이 주요 에너지원으로 부상했다. 제임스 와트의 증기 기관 개량은 석탄 수요를 폭발적으로 증가시켰고, 이는 전 세계적인 산업 발전을 이끌었다.[83] 증기 기관은 소나 말, 인력, 물레방아, 풍차 등을 대체하는 주요 동력원이었다.[84]

19세기 후반부터는 석유가 새로운 에너지원으로 주목받기 시작했다. 석유는 등유로 사용되었지만, 1840년대 이후 고래 기름 생산이 정체되자 그 대체재로 주목받게 되었다. 1846년 러시아 제국 영토였던 바쿠에서 유정이 건설되면서 석유 생산이 본격화되었고, 석유 정제 기술 발달로 다양한 용도로 활용되었다.[88] 특히, 내연 기관의 발명과 보급은 휘발유와 경유 수요를 급증시켰고, 석유는 자동차, 비행기 등 수송 기기의 핵심 연료로 자리 잡았다.[89]

1973년 제4차 중동 전쟁 당시 아랍 석유 수출국 기구의 석유 전략은 세계 경제에 큰 충격을 주었으며, 이는 석유 의존의 위험성을 보여주는 대표적인 사례이다.[92] 이후 천연 가스가 대체 에너지원으로 부상했고,[93] 21세기에는 셰일 가스, 셰일 오일 등 비전통 화석 연료 개발도 활발하게 진행되고 있다.[94]

화석 연료는 발전뿐만 아니라 수송, 난방, 석유화학 등 다양한 분야에서 활용된다. 내연 기관을 이용한 자동차와 트럭은 휘발유와 경유를 사용하며, 철도와 항공 운송도 화석 연료에 의존한다. 또한, 전력 생산과 석유화학 산업의 원료로도 사용되며, 석유 추출물 찌꺼기인 타르는 도로 건설에 사용된다.

녹색 혁명에 필요한 비료 (천연 가스), 살충제 (석유) 및 탄화수소 연료를 사용하는 관개의 형태로 화석 연료에서 에너지를 제공받았다.[34][35] 합성 질소 비료의 개발은 전 세계적인 인구 증가를 크게 지원했으며, 현재 지구 인구의 거의 절반이 합성 질소 비료 사용의 결과로 식량을 공급받는 것으로 추정된다.[36] 한 비료 가격 상품 기관의 대표에 따르면, "세계 식량의 50%가 비료에 의존한다."[37]

중질유, 오일 샌드, 셰일 오일과 같은 비전통 화석 연료의 개발도 진행 중이다. 중질유는 전통적인 원유보다 점성이 높고, 오일 샌드는 모래와 점토와 섞인 역청을 포함한다. 셰일 오일은 케로젠을 포함한 퇴적암에서 추출되며, 열분해를 통해 합성 연료를 생산할 수 있다.

4. 환경 문제

화석 연료 사용은 다양한 환경 문제를 야기한다. 모든 화석 연료는 연소 시 이산화 탄소(CO2)를 방출하여 기후 변화를 가속화한다. 특히 석탄 연소는 대기 입자상 물질, 스모그, 산성비를 유발하며, 이는 석유와 그 유도체도 마찬가지이다.[38][39][40] 2018년 화석 연료로 인한 대기 오염은 전 세계 국내 총생산(GDP)의 3.3%에 달하는 2.9조달러의 경제적 손실을 초래했다.[41]

화석 연료 연소는 황산과 질산을 생성하여 산성비를 유발하며, 이는 자연 및 인공 환경에 모두 영향을 미친다. 특히 대리석과 석회암으로 만들어진 기념물과 조각품은 산에 의해 탄산 칼슘이 용해되어 손상되기 쉽다. 또한 화석 연료에는 우라늄과 토륨과 같은 방사성 물질이 포함되어 있어 연소 시 대기 중으로 방출된다. 2000년에는 석탄 연소로 인해 약 12,000톤의 토륨과 5,000톤의 우라늄이 전 세계적으로 방출되었다.[47] 1982년 미국의 석탄 연소는 Three Mile Island 사고보다 155배나 많은 방사능을 대기 중으로 방출했다.[48]

석탄 연소는 대량의 바닥재와 플라이 애시를 생성한다. 이러한 재료는 다양한 분야에 활용되기도 하지만(예: 플라이 애시 재사용), 여전히 환경 문제를 야기한다.[49]

산지 제거와 노천 채굴과 같은 석탄 채굴, 해상 유전 시추, 누출 가스 배출, 정유 공장 가동, 디젤 기관차나 유조선을 이용한 운송 과정에서도 환경 오염이 발생한다.

이러한 화석 연료의 부정적인 영향을 줄이기 위해 재생 에너지 사용과 같은 대체 에너지원 사용 운동이 일어나고 있으며, 환경 규제를 통해 배출량을 제한하는 노력이 이루어지고 있다.[1]

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2020년 12월, 유엔은 온실 가스 배출량 감축 필요성에도 불구하고 여러 정부가 화석 연료에 더 많은 투자를 하고 있다고 밝혔다. 일부 정부는 COVID-19 복구 경기 부양책 자금의 50% 이상을 대체 에너지 대신 화석 연료 생산에 할당하고 있었다. 안토니우 구테흐스 유엔 사무총장은 "인류는 자연과 전쟁을 벌이고 있으며, 이는 자살 행위"라고 경고하며, 미국이 2050년까지 탄소 중립 배출 목표를 채택하여 중국 및 EU와 같은 다른 주요 배출국에 합류할 것을 촉구했다.[51][52][53]

4. 1. 대기 오염

화석 연료 사용으로 에너지를 추출한 후 남는 이산화 탄소(CO2)나, 불순물로 포함된 질소 산화물(NOx)・황산화물(SOx) 등이 기체나 입자상 물질로 배출된다. 이것들이 대기 중에 방출되면서 다양한 환경 문제를 일으킨다.[107][108]

산성비의 영향으로 고사한 단자와 산지의 너도밤나무


1940년대 북유럽에서는 질소 비료를 사용하지 않아도 작물이 잘 자라는 현상이 나타났다. 처음에는 농가에서 "하늘의 은혜"라며 기뻐했지만, 곧 호수나 강에서 물고기가 사라지고, 천 년 동안 비바람을 견디던 유적의 석조 담벼락이나 교회의 청동상 등이 부서졌다.

조사 결과, 빗물 변질이 원인으로 밝혀졌다. 해당 지역에서는 보통보다 훨씬 산성도가 높은, pH 4~5의 '''산성비'''가 내렸다. 스웨덴 토양학자 S. 오덴(Svante Odén) 박사가 광범위하게 조사한 결과, 자동차나 공장에서 배출된 아황산 가스나 질소 산화물이 황산이나 질산으로 변하여, 그것이 녹아 강산성 비나 눈이 내린다는 것을 1967년에 발표했다.[109] 이산화황의 경우, 화석 연료에 포함된 유황이 산소와 반응하여 이산화황이 된 후, 대기 중 물방울 내에서 아황산이 되고, 다시 황산이 되는 경우와, 대기 중에서 아황산화되어 황산 미립자가 되는 경우가 있다. 질소 산화물은 공기를 고온으로 가열함으로써 일산화 질소가 생성되고, 이것이 질산으로 변화한다.[110]

현재는 일반적으로 pH 5.6 이하를 산성비로 정의한다.[111] 산성비나 산성 안개 등에 의한 산성 물질 강하는 산림 파괴나 토양 오염의 원인이 된다.[112]

공장에서 배출되는 매연, 개발도상국에서는 특히 심각한 문제를 일으키고 있다.


화석 연료에 포함된 유황 산화물은 기관지 천식의 원인 물질로 여겨진다. 예전부터 연료로 석탄을 소비했던 영국에서는 특히 18세기 이후 스모그 발생이 심각해졌고, 1952년 "런던 스모그"에서는 4000명 이상이 사망했다.[113] 일본에서도 1950년대부터 1970년대에 걸쳐 공업 지대에서 배출되는 연기가 요카이치 천식을 비롯하여 각지에서 심각한 공해를 일으켰다. 1968년 대기 오염 방지법이 시행되어, 공장 배연에 대해 탈황 장치 설치가 의무화되는 등 대책이 추진되면서, 일본 국내 공장 배연으로 인한 새로운 피해는 발생하지 않게 되었다.[114] 그러나 개발 도상국 등에서는 그러한 규제가 정비되지 않은 지역도 많아, 같은 문제가 각지에서 반복되고 있다.

1940년대 이후 미국 로스앤젤레스에서는 배기가스 중 질소 산화물과 태양광이 반응한 광화학 산화제에 의해 광화학 스모그가 발생했고, 1960년대 말부터는 일본에서도 발생했다.[115] 한때 게이힌 공업 지대에서 배출되는 연기에 의해 심각한 천식 공해를 겪었던 가와사키시에서는, 이전에는 연안부(공해병 제1종 지정 지역, 쇼와 63년도에 해제)에서 천식 피해자가 많았지만, 요즘에는 북부 지역에서 "소아 천식 의료비 지급 제도" 적용자가 급증하고 있다.[116]

4. 2. 산성비

1940년대 북유럽에서는 질소 비료를 사용하지 않아도 작물이 잘 자라는 현상이 나타났다. 처음에는 농가에서도 "하늘의 은혜"라며 기뻐했지만, 곧 호수나 강에서 물고기가 사라지고, 천 년의 비에도 끄떡없던 유적의 석조 담벼락이나 교회의 청동상 등이 부서져 갔다.[107][108]

이러한 현상을 조사한 결과, 빗물의 변질에 원인이 있다는 것을 알게 되었다. 해당 지역에서는 보통보다 훨씬 산성도가 높은, pH 4~5의 '''산성비'''가 내리고 있었다는 것이 밝혀졌다. 스웨덴의 토양학자 S. 오덴(Svante Odén) 박사가 그 영향을 광범위하게 조사한 결과, 자동차나 공장에서 배출된 아황산 가스나 질소 산화물이 황산이나 질산으로 변하여, 그것이 녹아 강산성 비나 눈이 내린다는 것을 1967년에 발표했다.[109] 산성비의 생성 과정으로는, 이산화황의 경우, 화석 연료에 포함된 유황이 산소와 반응하여 이산화황이 된 후, 대기 중의 물방울 내에서 아황산이 되고, 다시 황산이 되는 경우와, 대기 중에서 아황산화되어, 다시 황산의 미립자가 되는 경우가 있다. 또한 질소 산화물은 공기를 고온으로 가열함으로써 일산화 질소가 생성되고, 이것이 질산으로 변화한다.[110]

현재는 일반적으로 pH 5.6 이하를 산성비로 정의한다.[111] 산성비나 산성 안개 등에 의한 산성 물질의 강하는 산림 파괴나 토양 오염의 원인이 되고 있다.[112]

4. 3. 지구 온난화

화석 연료 연소는 매년 약 213억 톤의 이산화 탄소를 배출하지만, 자연이 흡수하는 양은 그 절반에도 미치지 못하여 대기 중 이산화 탄소 농도가 매년 증가한다.[137] 이산화 탄소는 온실 효과를 일으켜 지구 온난화를 가속화하는 기체 중 하나이며, 지구의 평균 온도를 상승시켜 여러 부정적인 영향을 초래한다.[137]

Global Carbon Project는 1880년 이후 다양한 원인에 의해 이산화 탄소 배출량이 꾸준히 증가해왔음을 보여준다.




기후 변화는 주로 이산화 탄소와 같은 온실 가스 배출에 의해 발생하며, 화석 연료 연소가 주요 원인이다. 세계 보건 기구는 기후 변화가 21세기 인류 건강에 가장 큰 위협이라고 경고했다.[45][46]

화석 연료 사용으로 인한 이산화 탄소 증가는 지구 온난화 문제의 주요 원인 중 하나로, 20세기 동안 지구 기온이 1.7℃ 상승했다.[119] 산업 발전과 경제 성장에 따라 화석 연료 사용이 증가하면서 이산화 탄소 농도 증가 속도 역시 빨라지고 있다.[118]

이산화 탄소 배출량은 주로 중위도 지역에 집중되어 있지만, 북극, 남극, 태평양 제도와 같이 이산화 탄소 배출량이 적은 지역에서 온난화의 영향이 먼저 나타나고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 국제 사회는 1992년 기후 변화에 관한 국제 연합 기본 협약을 체결하고, 1997년 교토 의정서를 통해 온실 가스 배출량 감축을 약속했다.[122] 2015년에는 파리 협정이 채택되어 2016년에 발효되면서 온실 가스 감축 노력이 더욱 강화되었다.[123]

4. 4. 기타 환경 문제

화석 연료의 채취, 가공 및 유통 과정에서도 환경에 영향을 미친다. 석탄 채굴 방법, 특히 산지 제거와 노천 채굴은 부정적인 환경 영향을 미치며, 해상 유전 시추는 수생 생물에 위험을 초래한다.[49] 화석 연료 유정은 누출 가스 배출을 통해 메탄 방출에 기여할 수 있다. 정유 공장 또한 대기 및 수질 오염을 포함한 부정적인 환경 영향을 미친다. 석탄은 때때로 디젤 동력 기관차로 운송되는 반면, 원유는 일반적으로 유조선으로 운송되어 추가 화석 연료의 연소를 필요로 한다.

석유나 천연가스와 함께 생산되는 물(Produced water)은 적절하게 처리되지 않으면 환경 오염을 일으키고[124], 공해로 인해 숨이 가빠지거나 기침이 나는 등의 건강 피해를 일으킨다.[125]

이러한 생산수는 MARPOL(해양 오염 방지 협약)(해양 오염 방지 조약)에서 규정하는 유분 등의 물질을 포함하고 있어, 그대로 유출시키는 것은 문제로 여겨진다.[126]

생산량이 줄어든 유전에는 수공법(Water injection)이라고 불리는 물을 주입하여 석유에 압력을 가해 채취하는 방법이 사용된다. 이러한 노후 유전에서는 생산수가 많아지며, 여기에는 기름, 중금속 및 자연 기원 방사성 물질(NORM) 등이 포함된다.[127]

5. 종류와 생산, 소비

화석 연료 중 하나인 석탄


지구상 특정 장소에만 있는 유전으로 일부는 에너지 독립국이며 다른 국가들은 이들 나라의 석유 생산 능력에 의존한다


멕시코만의 유전


화석 연료는 석탄, 석유, 천연가스 등 탄소를 포함하는 천연 자원이다. 이들은 수백만 년 전 죽은 동식물의 사체가 지표의 열과 압력으로 형성된 것이다.[133][134] 미국 에너지 관리청에 따르면, 2007년 전 세계 주요 에너지 소비의 86.4%가 화석 연료였다.[135]

화석 연료는 산업 혁명 이후 주요 에너지원으로 사용되어 왔으며, 내연기관의 발명과 자동차, 트럭, 철도, 항공 등의 교통 수단 발달로 수요가 크게 증가했다. 또한 전력 생산과 석유화학공업의 원료로도 사용된다.

주요 화석 연료로는 석탄, 석유, 천연 가스가 있으며, 최근에는 메탄 하이드레이트나 셰일 가스 등의 이용도 검토되고 있다. 이들은 연소 시 이산화 탄소, 질소 산화물, 황 산화물 등을 발생시켜 지구 온난화나 대기 오염 등 환경 문제를 일으키고, 고갈성 자원이라는 한계가 있다.

이러한 문제로 인해 태양광 발전, 풍력 발전, 지열 발전, 바이오 연료 등 재생 가능 에너지와 신 에너지 연구가 진행 중이며, 일부 국가에서 사용되기 시작했다.

5. 1. 생산

2018년 기준 미국이 최대 석유 생산국이며, 사우디아라비아, 러시아가 그 뒤를 잇고 있다. 이들 3개국은 일일 1000만 배럴 이상을 생산한다. 캐나다는 4위로 일일 520만 배럴을 생산하며, 5위 이하는 500만 배럴 미만을 생산하여 상위 3개국과 큰 차이를 보인다. 5위 이하 산유국은 이란, 이라크, 아랍에미리트, 중화인민공화국, 쿠웨이트, 브라질 순이다. 과거 러시아와 사우디아라비아가 1위 자리를 다투었으나, 셰일 오일 개발이 발전하면서 2010년대 미국의 생산량이 급증하여 2018년 최대 산유국이 되었다.

2016년 석탄 생산량은 약 73억 톤이며, 중화인민공화국이 32억 톤으로 40% 이상을 차지한다. 이는 2위인 미국의 약 7억 톤보다 4배 이상 많은 양이다. 3위 이하는 인도, 오스트레일리아, 인도네시아, 러시아, 남아프리카 공화국, 폴란드, 카자흐스탄, 콜롬비아 순이다.

5. 2. 소비

운송 부문은 석유 의존도가 매우 높다. 자동차, 비행기, 선박 등의 연료가 석유로 거의 점유되고 있기 때문이다. 에탄올 등 대체 연료 개발도 진행되고 있지만, 2040년 예측에서도 석유를 대체하는 것은 어려울 것으로 예상된다.[34][35] 산업 및 발전 부문에서는 천연가스와 석탄 사용량이 많다. 천연가스는 산업 부문과 발전 부문에서 주로 사용되지만, 2010년대 들어 수요 증가세가 둔화되고 있다. 석탄은 발전 부문의 거의 50%를 차지하며, 산업 부문에서 열 공급이나 철강 제조 등에 널리 사용된다. 그러나 이산화탄소 배출량이 많고 환경 부하가 크기 때문에 선진국을 중심으로 석탄 사용을 줄이고 있으며, 개발 도상국에서의 사용이 중심이 될 것으로 보인다.[36][37]

2016년 시점에서, 석유의 가채 연수는 50.6년, 천연 가스는 52.5년, 석탄은 153년이다.

6. 자원 고갈과 지역 편재성

화석 연료, 특히 석유는 지역 편재성이 심하고 가격 불안정성이 높다는 문제가 있다. 원유 매장량은 중동 지역에 집중되어 있으며, 2016년 말 기준으로 세계 확인 매장량의 47.9%가 중동 지역에 해당한다[128]。

원유 가격은 1970년대부터 80년대 초반까지 두 차례의 오일 쇼크로 폭등한 후 급락하여 1990년대까지 배럴당 20~30달러대를 유지했다. 그러나 2000년대 들어 폭등을 거듭하여 2008년에는 배럴당 145달러까지 치솟았다. 같은 해 리먼 쇼크로 인해 일시적으로 30달러대까지 폭락했지만 곧 회복되어 2011년에는 다시 100달러를 넘었고, 2014년까지 고가 안정을 유지했다. 하지만 생산 과잉과 생산 조절 실패로 2016년에는 가격이 대폭락하여 일시적으로 20달러대까지 떨어졌다[129]。이후 다소 회복세를 보였지만, 2020년 코로나19의 만연으로 세계 경제가 둔화되면서 원유 가격은 다시 폭락했다. 같은 해 5월에는 뉴욕 상업 거래소(NYMEX)의 WTI 선물 원유 가격에서 사상 처음으로 마이너스 가격을 기록하기도 했다. 이는 거래의 특수성 때문이며, 영국의 브렌트유 가격은 같은 날 26달러 정도였지만, 폭락 경향은 전 세계적인 현상이었다[130]。이처럼 원유 가격은 변동이 심하여 세계 경제의 불안 요인 중 하나가 되고 있다.

6. 1. 자원 고갈

화석 연료는 유한하며, 세계 경제가 성장함에 따라 소비량이 급증하고 있어 1970년대부터 고갈 문제가 오랫동안 제기되어 왔다.[81] 한편, 탐사 및 채굴 기술의 진보로 가채 매장량은 계속 증가하고 있으며, 이에 따라 가채 연수는 거의 변화하지 않고 있다. 2016년 기준으로 석유의 가채 연수는 50.6년, 천연가스는 52.5년, 석탄은 153년이다.[81]

6. 2. 지역 편재성



석유는 중동 지역에 매장량이 집중되어 있어 국제 정세에 따라 가격 변동성이 크다. 2016년 말 기준으로 세계 확인 매장량의 47.9%가 중동 지역에 있으며,[128] 같은 해 생산량도 중동 지역이 34.5%를 차지하여,[128] 이 지역이 원유 가격의 열쇠를 쥐고 있다. 그러나 중동은 정치적으로 불안정하여, 이 지역에서 정치 불안이나 동란이 일어날 때마다 원유 가격은 폭등하는 모습을 보여왔다.[92] 1973년 제4차 중동 전쟁 당시 아랍 석유 수출국 기구가 석유 전략을 펼쳐 원유 가격을 크게 인상시킴으로써 세계 경제가 대혼란에 빠진 오일 쇼크는, 이를 단적으로 보여준다.[92]

천연가스 매장량도 중동이 42.5%를 차지하지만, 생산은 개발이 진행되고 있는 유럽과 북미가 중심이어서[128], 불안정성은 다소 낮다. 석탄은 전 세계적으로 널리 분포되어 있어, 자원 공급의 안정성 자체는 화석 연료 중에서 가장 높다.[79]

화석 연료는 지역 편재성이 심해 자원이 부족한 국가는 수입에 의존하는 부분이 크다. 일본은 특히 이 경향이 강하며, 2011년 동일본 대지진 이후 원자력 발전소 가동이 대폭 축소되면서 그 경향이 더욱 강해졌다. 2015년 기준 일본의 에너지 공급 중 화석 연료 의존도는 93.6%에 달한다.[131] 2016년 일본의 에너지 자급률은 8.3%에 불과하므로,[131] 일본의 에너지 공급 대부분은 수입에 의존하고 있다. 일본의 원유 수입은 중동 지역이 90% 가까이 차지하며, 이 지역의 동란에 큰 영향을 받는다.[132]

7. 한국의 화석 연료 문제와 대응

한국은 에너지 자급률이 낮아 화석 연료 수입 의존도가 높다. 특히 석유의 중동 의존도가 높아 국제 정세 변화에 취약하다.

석유는 지역적 편재가 심하고 가격 불안정성이 높다. 2016년 말 기준으로 세계 확인 매장량의 47.9%가 중동 지역에 해당하며[128], 생산량도 2016년에 중동 지역이 34.5%를 차지한다[128]。 중동 지역의 정세는 원유 가격에 큰 영향을 미치는데, 이 지역은 정치적으로 불안정하여 중동에서 정치 불안이나 동란이 일어날 때마다 원유 가격은 폭등하는 모습을 보여왔다[92]。

원유 가격은 1970년대부터 80년대 초반까지의 두 차례의 오일 쇼크로 폭등한 후 급락하여 1990년대까지 배럴당 20달러대에서 30달러대를 유지했지만, 2000년대에 들어서면서 폭등을 거듭하여 2008년에는 배럴당 145달러에 달했다. 같은 해의 리먼 쇼크로 인해 일시적으로 30달러대까지 폭락했지만 곧 회복되어 2011년에는 다시 100달러를 넘었고, 2014년까지 고가 안정을 유지했지만, 생산 과잉과 생산 조절 실패로 인해 2016년에는 대폭락하여 일시적으로 20달러대까지 떨어졌다[129]。 이후 다소 회복세를 보였지만, 2020년의 코로나19의 만연에 따른 세계 경제의 대폭 둔화로 인해 원유 가격은 다시 폭락했다[130]。

천연가스 매장량도 중동이 42.5%를 차지하지만, 생산은 개발이 진행되고 있는 유럽과 북미가 중심이 되어[128], 불안정성은 다소 낮다. 석탄은 전 세계적으로 널리 분포되어 있어, 자원 공급의 안정성 자체는 화석 연료 중에서 가장 높다[79]。

화석 연료는 편재가 심하기 때문에, 자원이 부족한 국가는 수입에 의존하는 부분이 커진다. 일본의 경우 2015년 기준으로 에너지 공급 중 화석 연료에 의존하는 부분은 93.6%에 달하고 있다[131]。 일본의 에너지 자급률은 2016년에 8.3%에 불과하여[131], 에너지 공급 대부분은 수입에 의존하고 있다. 일본의 원유 수입은 중동 지역이 90% 가까이 차지하여, 이 지역의 동란의 영향을 매우 강하게 받기 쉬워지고 있다[132]。

8. 대체 에너지

화석 연료는 연소할 때 이산화 탄소(CO2), 질소 산화물(NOx), 황 산화물(SO2) 등을 배출하여 지구 온난화, 산성비, 호흡기 질환과 같은 심각한 환경 문제를 일으킨다. 또한 한계가 있는 자원이므로 지속 가능성 측면에서도 문제가 되고 있다.[137]

이러한 문제 때문에 태양광 발전, 풍력 발전, 지열 발전, 바이오 연료(바이오매스) 등 재생 가능 에너지와 신 에너지에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 서유럽 국가와 브라질 등에서 사용되기 시작했다.

8. 1. 재생 에너지

미국 에너지 관리청은 2007년 주요 에너지 자원이 석유 36.0%, 석탄 27.4%, 천연가스 23.0%로, 전 세계 주요 에너지 소비의 화석 연료 비율이 86.4%에 이른다고 추정하고 있다.[135] 2006년 비화석 자원은 수력발전 6.3%, 원자력 발전 8.5%, 기타 (지열, 태양열, 조력, 풍력, 나무, 쓰레기) 0.9%였으며, 세계 에너지 소비는 매년 2.3%씩 증가하고 있다.[136] 화석 연료는 형성되는데 수백만 년이 걸리기 때문에 비재생 자원이며, 매장량은 생산량보다 훨씬 빨리 고갈되고 있다. 따라서 화석 연료의 사용은 환경적인 우려를 낳고 있으며, 증가하는 에너지 수요를 충족시키기 위해 재생 에너지에 대한 전 세계적인 운동이 진행되고 있다.

8. 2. 신 에너지

수소 에너지, 연료 전지 등 미래 에너지원으로 연구 개발이 진행 중이다. 더불어민주당은 수소 경제 활성화를 위한 정책을 추진하고 있다.

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