재생에너지
재생에너지는 태양과 바람 물, 등 자연의 힘을 전기에너지로 만들어 사용하는 발전 방식이다. 탄소 배출을 하지 않으며 미세먼지 등 대기오염 물질을 발생하지 않는다. 세계적으로 기후변화 대응을 위해 탄소배출을 줄이기 위한 노력이 본격화되면서 재생에너지가 주목받고 있다. 발전단가가 점차 낮아지고 관련 투자가 증가하면서 글로벌 전력시장의 전체 발전량 중 재생에너지 비중은 점점 늘어나는 추세이다.
재생에너지 (2021년 기준) (출처 : 한국전력)
발전비중 : 7.5%
발전량 : 43.085GWh
재생에너지는 다양한 발전방식이 있다. 가장 쉽게 접할 수 있는 태양에너지는 열을 이용하는 태양열 에너지와 빛을 이용하는 태양광 발전이 있다. 태양열 발전은 거울을 이용해 한 점으로 태양빛을 모아서 집중된 열로 물을 끓인 후, 여기에서 발생하는 증기로 터빈을 돌려서 발전한다. 여러 개의 거울을 IT 기술로 제어해 태양빛을 모으기 때문에 넓은 부지와 햇빛이 강한 사막 지역에 많이 건설된다.
태양광발전은 빛의 입자가 특정한 물질에 닿으면 전자가 튀어나오는 ‘광전효과’를 기본원리로 한다. 전자가 튀어나오면서 N형 반도체와 P형 반도체를 결합시켜 만든 태양광 셀이 각각 다른 전하를 지니게 되는데 이 차이를 활용해 전류가 흐르게 하는 것이 태양광 발전이다. 태양광발전의 기본 단위인 태양광 셀은 크기가 작아 이를 타일처럼 배열해서 커다란 판으로 만든 것이 태양광패널, 또는 태양광모듈이다. 여러 장의 태양광패널을 직렬로 연결해서 사용하며 생산된 전기를 필요한 전압이나 주파수로 변환하는 인버터, 전체 전력시스템을 조율하는 컨트롤러로 구성된다. 태양광발전의 장점은 별도의 연료비가 필요 없고, 태양광 이외의 연료를 사용하지 않아 환경에 해로운 오염물질이 나오지 않는다는 점이다. 반면 날씨나 기후의 영향을 크게 받는다는 것은 태양광발전이 해결해야 할 과제다.
풍력발전은 바람으로 돌아가는 회전날개가 직접 터빈의 역할을 한다 간단한 구조로 자연의 힘을 이용할 수 있기에 재생에너지 중 가장 먼저 산업적 규모로 운영되기 시작했다 풍력발전기는 회전날개, 축, 발전기, 전선 외에도 발전기가 일정한 회전수로 돌아가도록 도와주는 기어 박스로 구성된다. 또 바람이 너무 강하게 불면 제동장치가 작동해 과열을 막아준다 풍력은 다른 에너지원에 비해 오염물질이나 온실가스 배출량이 현저히 적고 유지보수가 간편하나 소 음과 부피가 크다는 과제가 있다. 해상풍력발전은 이러한 단점을 해결할 수 있는 방법 중 하 나이다. 영국 등 세계적으로 해상풍력발전 시장이 증가하고 있는 추세이다.
해양에너지는 다양한 종류가 개발되고 있는데 바닷물 이용방식에 따라 조력에너지, 조류에너지, 파력에너지, 해수온도차 에너지로 분류할 수 있다. 조력에너지는 밀물과 썰물의 차가 큰 연안에 바닷물을 막는 댐과 수문을 설치해 수위 차이로 터빈을 회전시키는 방식이다. 연료가 불필요하고 발전량을 정확하게 예측 가능하나 바닷물의 염분에 발전설비가 노출되어 유지관리비가 많이 든다. 조류발전은 밀물과 썰물로 인한 바닷물의 흐름을 직접 이용하며 풍력과 유사한 방식으로 전기를 만든다. 비교적 안정적이나 대량의 조류가 충분한 빠르기로 흐르는 곳이 많지 않다. 파력발전은 파도의 운동에너지와 위치에너지를 이용해 터빈을 돌리는 방식이다. 설치 장소나 발전기의 유형 제약이 덜해서 소규모 발전도 가능하나 출력 변동이 심한 편이며 배의 운항이나 어업에 방해가 되므로 대규모 조성이 어렵다는 한계가 있다. 해수온도차 발전은 해수 표면의 온도와 심층의 온도 차이를 이용해 냉매를 증기로 만들어 터빈을 돌린다. 터빈을 돌리고 난 증기는 찬 바닷물로 다시 냉각, 액화하여 순환 사용이 가능하다.
덴마크의 풍력발전 이야기
1%가 78.9%가 되다!
1970년까지만 해도 덴마크의 사용 에너지 99%는 화석연료 수입에 의존해왔어요. 하지만 반세기도 안되는 세월만에 전체 전력의 절반 이상인 78.9%를 신재생에너지로 충당하고 있죠.
2030년까지의 덴마크의 계획은 1990년 대비 70% 탄소 절감!
신재생에너지 강국이 된 덴마크, 2030년까지 70%의 탄소를 절감한다는 이 계획은 이미 EU에서 정한 55% 기준을 훌쩍 뛰어넘는 수치에요. 2050년까지는 전력 생산의 100%를 신재생에너지로 전환하려는 목표를 가지고 있죠. 놀라운 성장을 보이는 덴마크, 그 원동력은 무엇일까요?
1973년 석유파동으로 에너지 수입의 위험성을 깨닫다
석유 의존 줄이기, 전력 공급 다양성 높이기, 에너지 소비 줄이기, 에너지 관련 연구개발 늘리기
덴마크는 1976년 '덴마크 에너지 정책'을 통해 천연자원의 고갈 속도를 늦추고 신재생에너지원을 활용해 에너지 수요 솔루션을 개발하자는 목표를 발표했어요.
덴마크의 신재생에너지 전환 핵심 풍력발전
그리고 이를 위해 북유럽의 풍부한 바람을 활용한 풍력발전을 중심으로 본격적인 에너지전환을 추진했는데요. 2019년에는 해상 풍력발전을 통해 생산된 전기 비중이 전체 에너지의 47%에 달할 정도로 신재생에너지의 핵심으로 자리잡았어요.
세계 최초 에너지 섬을 구축하다 Energy Island
덴마크는 해상 풍력 터빈으로 생산된 전기를 자국과 인근 유럽 국가에 보다 편리하게 수송하기 위한 에너지 섬을 구축했어요. 에너지 섬은 전력 생산 허브의 기반으로 활용되며 풍력발전을 통해 생산한 전기를 보다 효율적으로 활용하고 있죠.
이를 넘어 축구장 18개 크기의 풍력에너지 인공섬 건설을 계획하고 있어요. 21년 전기 3GW를 공급할 수 있는 인공섬 건설 승인이 났고 이는 10GW로 확대될 예정이라고 해요. 여기서 생산한 전기는 덴마크 내부 뿐 아니라 인근 유럽 국가에 송전되며 신재생에너지 수출국의 위상을 보여주고 있죠.
정책
(단위 : %. 2015년 기준)
자료 : 국제에너지기구 (IEA)
민간과 공공기관이 제안한 프로젝트 가운데
5GW 규모의 프로젝트를 집중 추진
대형발전사의 재생에너지공급의무화(RPS) 비율을 단계적으로 상향 조정하여 대규모 프로젝트 추진 유도