What Do EROIs Measure? Implications for Energy Transition Assessment

당신이 레모네이드 가판대를 운영하고 있다고 상상해 보세요. 레모네이드를 만들려면 레몬, 설탕, 물, 그리고 얼음이 필요합니다. 하지만 믹서기를 돌리고, 선풍기로 가판대를 시원하게 유지하고, 어쩌면 재료를 사러 시장까지 운전해서 가야 할 수도 있습니다. 이 모든 것에는 에너지가 필요합니다.

에너지 연구 분야에서 과학자들은 에너지의 "가치"를 측정하기 위해 EROI(에너지 투자 대비 회수율)라는 도구를 사용합니다. 이것은 간단한 비율입니다: 우리가 얻기 위해 투입한 에너지에 비해 얼마나 많은 에너지를 돌려받는가?

만약 당신이 1 단위의 에너지를 써서 10 단위를 돌려받는다면, 그것은 아주 좋은 거래입니다 (EROI가 10인 경우). 만약 1 단위를 써서 1.1 단위를 돌려받는다면, 그것은 나쁜 거래입니다 (EROI가 1.1인 경우).

이 논문은 수십 년 동안 과학자들이 이 비율을 세 가지 다른 방식으로 계산해 왔으며, 그중 두 가지 방식이 우리 에너지 시스템의 실제 건강 상태에 대해 오해를 불러일으키고 있다고 주장합니다.

"비용"을 계산하는 세 가지 방법

저자들은 우리가 사용하는 에너지(투자)를 계산하는 세 가지 주요 방법이 있다고 말합니다:

1. "내부적" 방식 (INT): 자신의 공장을 계속 가동하기 위해 사용하는 에너지를 포함하여 모든 것을 계산합니다.
2. "표준적" 방식 (STD): 공장을 가동하는 데 드는 에너지는 포함하되, 고객에게 실제로 판매하는 에너지는 제외합니다.
3. "외부적" 방식 (EXT): 저자들이 제안하는 방식입니다. "우리 자신의 불을 밝히기 위해 사용하는 에너지는 투자 비용으로 계산하지 마라. 그것은 그냥 양동이에 난 구멍처럼 '손실'일 뿐이다. 오직 시작하기 위해 외부 세계로부터 사온 에너지만을 계산하라"라고 말합니다.

"새는 양동이" 비유

당신이 가진 양동이의 물(에너지)을 지역 분수로 붓고 있다고 상상해 보세요.

• 문제: 당신의 양동이에는 구멍이 있습니다(자기 소비). 분수에 도달하기 전에 구멍을 통해 물이 다 빠져나가는 것을 막기 위해 당신은 계속 물을 부어야 합니다.
• 기존 방식 (INT & STD): 이 방식들은 이렇게 말합니다. "양동이가 새는 것을 막기 위해 얼마나 많은 물을 부어야 했는지 보세요! 그것은 엄청난 비용입니다!" 그들은 구멍으로 새나간 물을 "사업 비용"으로 취급합니다.
• 새로운 방식 (EXT): 이 방식은 이렇게 말합니다. "잠깐만요. 새어나간 물은 이미 사라진 것입니다. 그것은 공동체에 도달하지 못했습니다. 중요한 것은, 처음에 양동이를 채우기 위해 우물에서 물을 얼마나 사왔는가 하는 것입니다."

저자들은 "내부적" 방식과 "표준적" 방식이 공동체에 전달된 실제 물의 양이 아니라, 양동이를 만드는 과정의 효율성을 측정하는 것과 같다고 주장합니다. "외부적" 방식은 사회가 실제로 사용할 수 있는 잉여 에너지를 측정합니다.

"순 에너지 절벽" (Net Energy Cliff)

왜 이러한 구분이 중요할까요? 논문은 **"순 에너지 절벽"**이라는 개념을 소개합니다.

언덕을 상상해 보세요. 꼭대기에서 언덕은 평평합니다. 만약 조금 미끄러지더라도 크게 떨어지지 않습니다. 이것은 높은 에너지 효율을 나타냅니다. 하지만 아래로 미끄러질수록 언덕은 점점 더 가팔라집니다. 아주 작은 발걸음 하나가 거대한 추락을 초래합니다.

저자들은 "내부적" 또는 "표준적" 방법을 사용하면, 에너지원들이 마치 붕괴 위험이 있는 가파른 절벽 끝에 놓여 있는 것처럼 보이게 된다는 점을 보여줍니다. 하지만 "외부적" 방법을 사용하면, 그 에너지원들이 사실은 여전히 완만하고 안전한 언덕 위에 있다는 것을 알 수 있습니다.

비유: 이것은 은행 계좌를 보는 것과 같습니다.

• 기존 방식: "당신은 직장에 가기 위해 기름값으로 500달러를 썼고, 겨우 550달러를 벌었습니다. 거의 본전이네요!" (여정의 비용에 집중함).
• 새로운 방식: "당신은 직장에 가기 위해 기름값으로 500달러를 썼지만, 550달러를 벌었습니다. 당신의 순 이득은 50달러이며, 이것이 당신이 저녁 식사에 쓸 수 있는 돈입니다." (잉여에 집중함).

만약 우리가 "기름값"을 단순한 운영 비용이 아닌 거대한 투자로 잘못 계산한다면, 우리는 실제로는 괜찮은 상황임에도 불구하고 파산했다고 생각할 수도 있습니다.

"책임을 떠넘기는" 문제 (Passing the Buck)

이 논문은 에너지 시스템들이 서로 연결되어 있는 까다로운 상황도 다룹니다. 예를 들어, 석탄 광산이 드릴을 작동시키기 위해 풍력 발전소에서 나오는 전기를 사용하는 상황을 상상해 보세요.

• 실수: 만약 석탄 광산의 에너지 비용과 풍력 발전소의 에너지 비용을 각각 단순히 더하기만 한다면, 전기를 중복으로 계산하게 될 수 있습니다.
• 해결책: 저자들은 새로운 공식을 만들었습니다. 그들은 이렇게 말합니다: "만약 석탄 광산이 전기를 사용한다면, 전기를 비용으로 직접 계산하지 마라. 대신, 그 전기를 가능하게 했던 풍력 발전소와 송전선을 구축하는 데 필요했던 '숨겨진 에너지'(내재 에너지)를 계산하라."

계주를 생각해보세요. 주자 A가 주자 B에게 바통을 넘겨줄 때, 주자 B의 새로운 비용으로 바통을 계산하지 않습니다. 대신 주자 A가 자신의 구간을 달리는 데 사용한 에너지를 계산합니다. 저자들의 공식은 전체 팀의 성과를 합산할 때 노력을 중복 계산하지 않도록 보장합니다.

실제 사례에서의 발견

저자들은 새로운 "외부적" 방법을 실제 데이터에 적용하여 테스트했습니다:

1. 미국 석유 및 가스 (1919–2007): 석유를 펌프로 뽑아내는 데 사용되는 석유를 "비용"이 아닌 "손실"로 처리하자, 효율성 수치가 크게 올라갔습니다.
2. 중국의 화석 연료 (1995–2010): 마찬가지로, 서로 다른 공장들 사이에서 교환되는 에너지를 계산하는 방식을 수정하자, 에너지 시스템이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 효율적인 것으로 나타났습니다.

결론

논문은 오랫동안 우리가 약간 휘어진 자를 사용해 왔다고 결론짓습니다. 우리는 자신의 기계를 계속 돌리기 위해 태우는 에너지를 거대한 "투자"로 취급해 왔으며, 이로 인해 우리의 에너지원이 실제보다 더 나빠 보이게 만들었습니다.

우리가 사용하는 에너지를 단순한 손실로 취급하고 외부로부터 수입하는 에너지만을 계산하는 외부적 (EXT) 방식으로 전환함으로써, 우리는 병원, 학교, 도시를 건설하는 데 실제로 남겨진 에너지가 얼마나 되는지에 대한 더 진실된 그림을 얻을 수 있습니다. 이것이 우리의 에너지 문제가 해결되었다는 뜻은 아니지만, 이전의 일부 보고서들이 시사했던 것만큼 우리가 절벽에 가까이 있지는 않다는 것을 의미합니다.