2단원 기술과 인센티브

2.11 자본주의 + 탄소 = 하키스틱 모양의 성장 + 기후변화

산업혁명은 대부분의 에너지가 광합성에 의존했기 때문에 토지가 성장을 제약하는 경제로부터 화석연료를 기반으로 풍부한 에너지를 사용하는 경제로의 전환을 의미했다. 에너지 원천이 석탄으로 전환된 것은 산업혁명의 필수조건이었다. 1800년경 영국에서 석탄에 저장된 에너지를 사용하는 대신 살아있는 나무에서 얻는 에너지로 대체하려했다면 영국 전체 면적의 3분의 1에 달하는 토지가 필요했을 것이다. 1913년까지 영국의 석탄 생산량은 국토 면적의 4배에 달했다.

맬서스 함정에서 벗어난 국가에 사는 국민들이 얻은 혜택은 1인당 소득의 역사상 전례 없는 하키스틱 모양의 증가에서도 잘 드러난다(그림 1.1). 그러나 동시에 지표면 온도 상승이라는 또 다른 전례 없는 결과를 가져오기도 했다(그림 1.2b). 이같은 위협적인 부작용은 지속적인 기술혁신을 이끈 특정 기술과 제도의 결합이 가져온 결과인데, 우리는 이를 “탄소와 자본주의의 결합”이라고 요약한다.

탄소와 자본주의의 결합은 수십억 명에게 전례 없는 물질적 복지의 성장을 가져다 줬지만, 여전히 세계 대부분의 사람들은 고소득 국가들의 기준으로 보면 가난한 상태에 머물러 있다. 탄소 연소로 인한 기후변화는 지금껏 부유한 국가들의 소득 증가를 가능하게 했던 탄소+자본주의 방식으로는 전 세계 빈곤을 꾸준히 감소시킬 수 없음을 의미한다.

자본주의와 탄소의 결합: 막다른 길?

10만 년 이상 동안 인간은 다른 동물들처럼 생물권을 변화시키며 살았지만, 지구 상에 존재하는 생명을 지탱해주는 생물권의 능력을 본질적으로 혹은 되돌릴 수 없을 정도로 훼손시키지는 않았다. 18세기부터 인간은 자연에서 얻을 수 있는 에너지(탄소 연소)를 이용해 재화와 서비스를 생산하는 방법을 배우기 시작했다. 자본주의 경제는 기술혁신을 우리 삶의 항상적 요소로 만들었다.

많은 나라에서 선거권 확대, 노예제와 아동고용 금지, 그리고 노동조합과 정당조직의 결성 등을 통해 노동자들의 협상력과 임금수준이 향상되었다. 그림 2.18은 영국에서 어떻게 이러한 일들이 일어났는지를 설명하고 있다. 그 결과 노동자들의 생활수준도 나아질 수 있었다.

그러나 노동비용이 상승하게 되면서 기업들에게는 화석연료를 활용해 비인간 에너지를 사용하는 노동절약형 혁신을 채택할 지속적인 유인을 제공했다. 결과적으로 자연의 황폐화를 초래했다.

현재와 같은 방식으로 부를 만들어내는 메커니즘으로는 황폐화되고 위협받는 환경을 이전처럼 되돌릴 수는 없다. 노동자들이 임금을 올리는 데 있어서 스스로를 대변하게 되었고 임금인상을 통해 생활수준을 개선하는 데 성공한 결과, 기업 소유자들에게는 노동을 줄이면서 천연자원을 포함한 다른 투입요소를 상대적으로 더 많이 사용하는 기술을 채택하는 것이 더 이익이 되었다.

물론 비슷한 과정이 천연자원의 가격을 상승시켜 천연자원을 덜 쓰도록 유도함으로써, 환경을 보호하는 기술변화를 이끌어낼 수도 있을 것이라고 상상할 수 있다. 그러나 생물권은 투표권이 없다. 멸종위기에 처한 동물들은 자신들의 이익을 보호하기 위해 노동조합이나 정치조직을 결성할 수 없으며, 이들을 보호하기 위한 이윤동기도 명확하지 않다는 게 문제다.

새로운 용어, 새로운 도구: 저량과 유량

기후변화 과정을 어떻게 통제할 수 있는지 이해하기 위해, 이와 관련된 과학적 과정을 살펴보자.

발전 및 산업용으로 화석연료를 태우면 대기 중에 이산화탄소가 배출된다. 이산화탄소와 같은 온실가스는 태양빛이 대기를 통과하도록 하면서도 반사된 열을 지구에 가둬 대기온도를 상승시키고 기후변화를 초래한다. 일부 이산화탄소는 해양에 흡수되어 해양의 산성도를 높이고 해양 생물을 죽이기도 한다.

저량

저량은 특정 시점에서 측정되는 양으로, 회사의 자본재 양이나 대기 중의 이산화탄소 양 등이 여기에 해당한다. 이 단위는 시간에 의존하지 않는다. 이와 관련하여 유량을 참조하라.

유량

유량은 시간 단위로 측정되는 양으로, 예를 들어 1주간 소득이나 연간 탄소배출량 등이 여기에 해당한다. 이와 관련하여 저량을 참조하라.

대기 중 이산화탄소의 양을 저량(stock)으로, 그리고 매년 추가되는 양을 유량(flow)으로 볼 수 있다. 저량과 유량의 개념을 더 잘 이해하기 위해 그림 2.19를 보자. 이산화탄소의 저량은 욕조에 있는 물의 양과 같다고 이해할 수 있다.

유량은 일정한 기간을 기준으로 측정되는 값으로, 예를 들어 연간 이산화탄소 배출량(톤) 등이 여기에 해당된다. 이산화탄소 배출은 유량의 유입인데, 유량이 쌓이면 대기 중 온실가스 저량이 증가한다. 반면 이산화탄소의 자연적 분해와 흡수(예: 숲에 의한 흡수)는 유량의 유출인데, 이렇게 유량이 빠져나가면 저량은 감소한다.

기후과학이 밝혀온 중요한 사실 중 하나는 지구온난화가 저량에서 비롯된다는 것이다. 중요한 것은 욕조 안에 들어 있는 것이다. 유량이 중요한 이유는 그것이 저량을 변화시키 때문이다. 그림 2.20은 대기 중 이산화탄소의 저량과 연간 온도변화를 보여준다.

대기 중 이산화탄소 저량의 증가는 유출(자연적 분해 및 숲이나 기타 탄소 흡수원에 의한 흡수)이 매년 새롭게 추가되는 배출량보다 훨씬 적기 때문에 발생하고 있다. 더욱이 아마존, 인도네시아 등지에서의 산림 벌채는 이산화탄소의 유출을 줄이는 동시에 이산화탄소의 배출을 증가시키고 있다. 산림은 종종 농업을 위한 토지로 대체되며, 이는 가축에서 나오는 메탄과 비료의 과다사용으로 인한 일산화질소를 포함한 온실가스 배출을 초래한다.

이산화탄소의 자연적 분해 속도는 매우 느리다. 산업혁명이 시작이래 대규모 석탄연소로 인해 인간이 대기 중에 배출한 이산화탄소의 3분의 2는 100년 후에도 여전히 남아 있을 것이며, 3분의 1 이상은 1,000년 후에도 여전히 남아 있을 것이다. 산업화 이전 시대에는 자연적 과정을 통해 온실가스 양이 안정적으로 유지되었지만, 이제 그 과정은 인간의 경제활동에 의해 완전히 압도 당했으며, 이로부터 발생한 불균형은 나날이 가속화되고 있다.

화석연료 없는 미래

1단원에서 본 하키스틱 모양의 GDP 그래프는 여러 나라들이 하나 둘씩 평균 생활수준이 지속적으로 상승하는 궤도에 들어섰음을 보여주는 강력한 증거다. 그리고 아직 전반적인 성장을 경험하지 못한 많은 나라들의 미래 모습도 아울러 보여준다. 현재 전 세계 온실가스 배출량의 87%는 에너지생산에서 나온다. 전 세계 인구의 85%가 고소득 국가 기준으로 빈곤선 이하에서 생활하고 있는 상황에서, 화석연료 기반으로의 전환이 이들의 생활수준을 향상시킬 수 있을까?

기후과학의 증거에 따르면, 이들 모두가 빈곤상태로부터 벗어나게 할 정도로 소득이 증가하면 세계 생산은 오늘날 총 생산량의 4배 이상으로 증가할 것으로 추정되는데, 이런 전망 속에서라면 생산은 더더욱 재생에너지와 소비 단위당 에너지 투입의 감소에 기반해야만 한다.

이 변화가 얼마나 빨리 이루어지고 여기에 얼마나 많은 비용이 발생할지는 정부가 추진하는 정책에 달린 문제다. 이러한 정책들은 나라별로 다르다. 그림 2.21은 생활수준 향상과 이산화탄소 배출의 연관성을 보여준다. 1인당 GDP가 높은 나라일수록 이산화탄소 배출량도 높은 경향이 있다. 이는 당연한 결과인데, 1인당 소득이 높다는 것은 1인당 재화와 서비스의 생산이 그만큼 높다는 것을 반영하며 화석연료를 그만큼 더 많이 사용하고 있다는 것을 의미할 것이기 때문이다. 그림에서 우상향하는 “최적선”은 각 1인당 GDP 수준에 대응하는 1인당 평균 이산화탄소 배출량을 나타낸다. 저소득 국가에서 이산화탄소 배출량이 낮은 것은 녹색 에너지나 에너지 절약 때문이 아니라 에너지 빈곤의 결과이다.

하지만 1인당 소득이 비슷한 나라들 사이에서도 배출량은 큰 차이가 난다. 미국, 캐나다, 호주가 보여주는 높은 배출량은 프랑스, 스웨덴, 독일의 낮은 수준의 배출량과 비교된다. 노르웨이와 스위스는 미국보다 1인당 소득이 더 높지만 이산화탄소 배출량은 미국의 절반에 불과하다.

이것은 소득이 증가하면서 발생하는 배출량 증가 경향을 부분적으로는 상쇄할 수 있도록 생산을 조직할 수 있음을 시사한다. 프랑스와 스웨덴 같은 저배출 국가에서는 전기의 상당 부분이 비화석 연료 원천(각각 92%와 99%)로부터 생산되며, 휘발유 가격도 미국과 남아프리카공화국처럼 배출량이 높은 국가들(최적선 위에 위치)에 비해 훨씬 높다. 그림의 왼쪽에 모여 있는 가난한 나라들도 이후 소득이 증가할 때 “최적선”을 따라 올라가는 대신, 좀 더 수평 방향으로 이동할 수 있도록 해야 한다.

저탄소 전기로의 전환은 단순히 정부의 명령을 통해서도 이루어질 수 있지만, 저탄소 에너지원이 화석연료보다 저렴하다면 정부 명령에 의한 것이든 민간 결정에 의한 것이든 이러한 전환은 더 용이해질 것이다. 21세기 들어서도 한동안 재생에너지원에서 생산된 전기는 화석연료보다 훨씬 비쌌다. 화석연료 기반 에너지의 가격을 올리게 될 탄소세가 없더라도, 최근 들어 가격체계가 극적으로 변화했다. 세계 대부분 지역에서, 새로운 재생가능 시설에서 나오는 전력은 새로운 화석연료 시설에서 나오는 전력보다 더 저렴하다.

1976년 이후 재생가능에너지로부터의 전력생산비용이 급락하는데, 이는 그림 2.22에서처럼 태양 에너지를 생산하는 태양광 전지비용 데이터를 통해서도 생생하게 나타난다. 이 그림에서는 지금까지의 다른 그림들과는 다른 비율(또는 로그) 축을 사용하고 있다. 세로축 값은 한 단계 위로 올라갈 때마다 가격이 두 배로 증가하고, 가로축 값은 한 단계 이동할 때마다 설치용량이 10배로 증가하도록 그려져 있다. 점들은 거의 직선형태를 이루고 있는데, 이 직선의 기울기는 설치용량이 10배 증가할 때마다 비용이 절반가량으로 줄어들고 있음을 의미한다.

그림 2.23은 최근 10년 동안 나타난 재생에너지와 화석연료를 사용한 전력생산비용의 변화를 비교하고 있다. 이 단원에서 살펴봤듯이, 새로운 기술로 전환할지를 결정하는 데 영향을 미치는 것은 발전소 운영 기간 동안의 전력생산의 상대적인 가격이다. 특히 풍력과 태양광은 가장 비싼 에너지원에서 가장 저렴한 에너지원으로 순위가 바뀌었고, 그 결과 2019년에 이르면 전 세계 신규 용량의 72%가 재생에너지로 채워졌다.

태양 에너지의 급격한 기술발전을 이끈 것은 그림 2.22에서 보듯이 정부의 정책 덕분이었다. 마찬가지로 풍력 에너지와 리튬이온 배터리에서도 빠르게 혁신이 진행되었다. 정부개입과 경쟁시장의 효과가 함께 작용하면서 발전을 이끌었다. 예를 들어, 1970년대에 일본, 독일, 미국, 중국 등에서 태양 에너지에 보조금을 지급하기 시작했다. 이런 정책은 에너지 공급자들에게 태양광 사용을 장려하고 민간 기업들이 시장 점유율을 두고 경쟁하도록 만들었다. 또 중요한 것은 정부의 연구자금지원(주로 미국의 경우)이었는데, 이를 통해 태양광 소재와 패널 디자인을 개선해 햇빛을 더 효율적으로 전기로 변환하는 과학적 진보가 이루어졌다.

재생에너지 분야에서 일어나고 있는 기술진보는 화석연료 없이도 생활수준을 높일 수 있는 길이 가능할 수도 있다는 것을 보여주는 신호다. 하지만 기후변화를 막고 전 세계 빈곤을 실질적으로 줄일 수 있을 정도의 규모로 실현가능할지는 여전히 의문이다.

성장이 환경파괴를 동반하지 않도록 해야 한다는 데에는 의심의 여지가 없다. 그리고 스웨덴의 사례는 이것이 가능하다는 것을 보여준다. 그림 2.24는 1995년 이후 1인당 GDP가 증가하면서도 동시에 1인당 에너지사용량이 줄어들고 있음을 보여준다. 국내 에너지사용량으로 보든, 조정된 무역량 수치(수출품 생산에 쓰인 에너지를 빼고 수입품 생산에 쓰인 에너지를 더해서 구한 것)로 보든 마찬가지이다.