[Water Risk:수자원 리스크] 기후변화는 수력 발전과 에너지 전환을 위협한다

[Water Risk:수자원 리스크] 기후변화는 수력 발전과 에너지 전환을 위협한다

대학생신재생에너지기자단 23기 김경훈, 27기 김나영

 

최대 청정 에너지원 ‘수력’, 위기를 맞이하다

[자료 1. 2020년 발전원별 저탄소 전력발전량 비중]

출처: IEA

국제에너지기구(IEA)의 2024년 보고서에 따르면, 글로벌 전력 생산의 15.2%를 차지하는 수력 발전은 태양광과 풍력을 합친 것보다 더 많은 전기를 생산하는 최대 청정 에너지원이다. 

수력 발전은 자연적인 강의 흐름을 활용한다. 그러나 지속적인 가뭄과 강수량 감소로 인해 수자원 확보가 어려워지면서, 물 부족 국가들은 수력 발전을 유지하는 데 어려움을 겪고 있다. 오일프라이스(OilPrice)에 따르면, 2023년 기준 주요 수력 발전국들의 발전량이 평년 대비 20~37% 감소했으며, 이는 글로벌 탈탄소화 전략에도 차질을 초래할 가능성이 있다.

특히, 신흥국 및 개발도상국의 에너지 인프라가 강우 패턴 변화로 인해 심각한 위협을 받고 있다. 강우 패턴의 변화는 기후변화의 물리적 리스크 중 하나로 장기적인 영향을 미치며, 이는 가뭄 발생과 댐 수위 저하로 이어져 수력 발전량 감소에 큰 영향을 주고 있다.

 

가뭄으로 수력발전량이 줄어들다

국제재생에너지기구(IRENA)의 통계에 따르면, 중국은 용량 기준 세계 최대의 수력 발전 생산국이다. 그러나 쓰촨성에서는 전체 에너지의 약 80%를 수력 발전에 의존하고 있음에도 불구하고 가뭄으로 인해 댐 수위가 낮아지면서 발전량이 감소했다. 또한, 양쯔강 유역에서도 극심한 가뭄으로 인해 수력 발전 잠재력이 26% 줄어든 것으로 나타났다.

[자료 2. 바닥이 드러난 잠비아 카리바 댐]

출처: DailyOneHealth

국가 전력의 83%를 수력 발전에서 얻는 잠비아 역시 가뭄으로 인해 호수와 강의 수위가 낮아지면서 전력 생산 능력이 71.4%(3,777MW → 1,040MW)나 감소했다. 잠비아 경제학자 트레버 함바이(Trevor Hambayi)는 에너지 위기로 인해 약 13억달러(잠비아 연간 GDP의 5%)의 경제적 손실이 발생했다고 분석했다. 브라질은 중국의 뒤를 이어 세계 2위 수력 발전 생산국으로 국가 전력의 60%를 수력 발전에 의존하고 있는데, 아마존 강의 수위가 최저치를 기록하면서 전력난이 발생했다.

이처럼 신흥국과 개발도상국은 기후변화로 인한 물리적 리스크에 더욱 취약하며, 에너지 전환 과정에서 심각한 도전에 직면하고 있다. 특히, 수력 발전 의존도가 높은 국가들은 강수량 감소와 가뭄으로 인해 전력 공급이 불안정해지고 있으며 이는 산업 구조 변화, 에너지 전환 속도 저하, 인프라 재설계 필요성 등으로 이어지고 있다.

 

수력 발전의 위기는 에너지 전환의 위기일까?

많은 수력 발전소는 원자력, 석탄, 천연가스와 같은 다른 발전소에 비해 매우 빠르게 발전량을 조절할 수 있다. 이에 따라 앞서 언급한 국가들을 포함한 28개 신흥 및 개발도상국은 전력 수요의 대부분을 수력발전으로 충족시킨다. 하지만 수력 발전량의 감소는 이들 국가에 경제적 부담을 가중시킨다. 

특히, 잠비아는 에너지 위기로 인해 약 13억 달러의 손실을 입었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 잠비아를 포함한 많은 개발도상국들이 보다 예측 가능한 재생 가능 에너지원인 태양광으로의 전환을 고려하고 있지만, 대부분의 장비가 수입되기 때문에 유틸리티 규모의 태양광 프로젝트는 실현까지 수년이 걸릴 것으로 보인다. 또한 전환에 필요한 비용을 스스로 부담해야 하는 현실을 감당하기 어려운 상황이다.

이를 해결하기 위해 석탄 발전이 다시 떠오르고 있는 추세이다. 트라이던트엘앤지의 무역·자문 책임자인 토비 콥슨은 "가난한 국가들은 친환경 연료라는 선택지가 없다"며, "부유한 유럽연합과 동북아 국가들의 LNG 가격 경쟁은 아시아 개발도상국들이 석탄 의존을 계속하게 만든다"고 말했다.

전 세계 수력 발전의 40%를 차지하는 중국 또한 강우량 감소로 인한 전력난을 해결하기 위해 석탄 발전 프로젝트를 선택했다. 에너지 금융 전문가인 노먼 웨이트는 <사우스차이나모닝포스트>에 "댐 수위가 낮아지면서 에너지 생산량이 감소하면, 중국은 석탄 발전을 통해 부족분을 메울 수밖에 없고, 이는 지구온난화를 악화시킬 것"이라고 경고했다. 

[자료 3. 중국의 석탄 생산량(2012~2023)]

출처: Ceicdata

실제로 중국의 2022년 석탄 생산량은 역대 최대치인 44억9600만톤으로 집계됐고, 경제활동 재개에 따른 석탄 생산과 사용량 증가가 예상된다. 문제는 중국의 신규 석탄 발전 사업이 광둥성, 장쑤성, 안후이성, 저장성 등 한반도와 인접한 동부 해안지역을 중심으로 추진된다는 점이다. 이는 중국의 미세먼지 문제를 더욱 악화시켜 또 다른 기후 변화를 유발할 수 있다. 블룸버그는 2025년 에너지 업계 전망을 담은 칼럼에서 "서방 국가들은 석탄 비중을 꾸준히 낮춰왔지만, 인도와 중국 등 국가들이 석탄 발전량을 증가시키고 있어 이를 상쇄하고 있다"고 지적한 바 있다.

수력 발전을 포함한 재생에너지는 타 에너지 발전원에 비해 탄소 배출량이 거의 없다는 점에서 탄소중립을 달성하기 위한 핵심 ‘Key’로 주목되고 있다. 하지만 재생에너지는 자연의 힘을 활용한다는 점에서 기후변화로 인한 이상 기후(가뭄 등)의 영향을 많이 받으며 지리적, 기후환경 조건에 따라 발전 효율이 다르다. 

[자료 4. 에너지원별 물 소비량 비교(논문 재구성)]

출처: Martina Flörke

고려해야 할 요소 중에서도 ‘탄소 배출량’이 가장 중요한 기준이 될 수 있다. 그러나 탄소 배출량만을 중심으로 판단해서는 안 되며, 이상 기후를 비롯한 다양한 변수도 함께 고려해야 한다. 마티나 플뢰르케 교수는 “탄소 배출량만 볼 뿐만 아니라 수자원에 대한 영향 등의 다른 환경적 영향도 고려해야 한다”고 지적한다. 예를 들어, 태양광 발전소는 주로 사막이나 건조 지역과 같이 일조량이 풍부한 곳에 건설된다. 그러나 태양광 패널의 효율 유지를 위해서는 물로 냉각하거나 유리에 쌓인 모래를 정기적으로 세척해야 한다. 결국, 태양광 발전 또한 충분한 수자원이 확보된 환경에서야 지속 가능하다.

수력 발전량이 예기치 않게 감소할 경우를 대비해 다른 재생 가능 에너지원으로 즉시 전환할 수 있는 전력망 구축을 하는 과정에서, 단편적으로 온실가스 배출 최소화만을 고려하는 것 뿐 아니라 수자원에 대한 영향, 폐기물, 지속가능성을 포괄적으로 고려해야 한다. 이러한 에너지 전환 과정에서 개발도상국, 신흥국에 대한 정책적 지원과 국제적인 협력이 더욱 중요해질 것이라 판단된다.

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수력발전에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "양수발전, 미래의 재생 에너지로 자리 잡을 수 있을까?", 23기 김용대, 24기 김하은, 24기 이지혜, 25기 김나연, 25기 송현승,  https://renewableenergyfollowers.org/4386

양수발전, 미래의 재생 에너지로 자리 잡을 수 있을까?

2. "[Water Risk:수자원 리스크] 기후대응댐이 아니라 환경파괴댐이 될 수 있다", 23기 김경훈, https://renewableenergyfollowers.org/4670

[Water Risk:수자원 리스크] 기후대응댐이 아니라 환경파괴댐이 될 수 있다

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참고문헌

[최대 청정 에너지원, 수력이 위기를 맞이하다]

1) 박정한, "극심한 기후변화, 글로벌 수력발전 위기 초래", 글로벌이코노믹, 2024.10.24, https://m.g-enews.com/view.php?ud=202410240726141662fbbec65dfb_1

[가뭄으로 수력발전량이 줄어들다]

1) 박정한, "극심한 기후변화, 글로벌 수력발전 위기 초래", 글로벌이코노믹, 2024.10.24, https://m.g-enews.com/view.php?ud=202410240726141662fbbec65dfb_1

[수력발전의 위기는 에너지 전환의 위기일까?]

1) 손영호, "기후변화로 물 부족해 수력발전 위축, 화석연료 사용 늘어나는 '악순환' 지속'", Business Post, 2024.12.23, https://www.businesspost.co.kr/BP?command=article_view&num=377703 

2)  손영호, "태양광은 줄고 석탄은 늘고, 2025년 친환경 에너지 산업 전망은 '먹구름'", Business Post, 2025.01.03, https://www.businesspost.co.kr/BP?command=article_view&num=378904

3) 오유진, "늘어난 석탄발전소…최악의 ‘중국발 미세먼지’ 한반도 뒤덮는다", 전기신문, 2023.03.14, https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=316782

4) 조해영, "기후변화로 귀해진 에너지…기후위기 가속화 우려", 한겨레, 2022.08.22, https://www.hani.co.kr/arti/international/international_general/1055667.html

5) Martina Flörke, Janina Onigkeit, Henning Oppel, “Water Resources as important factors in the Energy Transition at local and global scale”, 2021.09, https://bmbf-grow.de/system/files/documents/20210921_wandel_final_report_booklet_web.pdf

6) Kennedy Phiri and Freddie Clayton, YaleEnvironment360, “As Drought Shrivels Hydro, This African Nation Pivots to Solar", 2024.11.21, https://e360.yale.edu/features/zambia-drought-hydro-solar-power