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.
해저에서 에너지 모으고, 태양광 패널에 못 박고…
CES 2022에서 선보인 기후기술들(1)
매년 초 미국 라스베이거스에서 열리는 세계 최대 IT·가전 전시회인 ‘국제전자제품박람회(CES)’는 전 세계 기업들이 자신의 기술을 뽐내는 각축장으로 유명합니다. 때문에 CES 행사는 항상 언론의 스포트라이트를 받으며 한해의 트렌드를 미리 가늠해볼 수 있는 주요 무대가 되곤 하죠. 2022년 1월 5일 개막한 CES 2022에도 내로라하는 기업들이 참가해 올 한해를 이끌어 갈 신기술을 선보였습니다.
그 중 눈에 띄는 것이 ‘기술로 기후문제를 해결한다’는 취지의 ‘기후기술’입니다. 각국 정부 주도 하에 진행되고 있는 ‘탄소중립’이 이제 민간에서도 대세가 됐다는 뜻이겠죠? 국내외 기업들이 CES2022에서 선보인 탄소중립 달성·기후위기 대응을 위한 새로운 기술들의 이모저모를 살펴보겠습니다. |
재생에너지 단점 보완하는 바다 속 배터리
네덜란드 기업 오션 그레이저(Ocean Grazer)는 ‘오션배터리’라는 획기적인 아이디어를 소개했습니다. 해상 풍력·태양광 발전시설 주위 해저에 설치하는 오션배터리는 말 그대로 바다 내부에 에너지를 저장합니다. 풍력·태양광 발전시설이 생산하는 에너지가 넘칠 때 이를 활용해 물을 끌어올린 후 압축 튜브에 저장하는 방식입니다. 이 물을 에너지가 필요할 때 아래로 흘려보내 전력을 생산하는 것이죠. 기상 상태에 따라 발전량이 달라지는 재생에너지의 단점을 보완하는 것입니다. 오션그레이저 측은 이에 대해 “에너지 효율성을 80%까지 끌어올릴 수 있다”고 밝혔습니다.
기상조건에 따라 발전량이 달라지는 재생에너지 간헐성 문제를 해결하는 오션배터리. 풍력·태양광 발전시설이 생산하는 에너지가 넘칠 때 이를 활용해 물을 끌어올리고, 에너지 생산이 없을 때는 끌어올린 물을 아래로 흘려보내 전력을 생산합니다. © 오션 그레이저
이는 바다에 설치하기 어려운 대용량에너지저장장치를 색다른 발상으로 해결하는 모습입니다. 특히 별도의 유해·희소물질이 필요치 않기에 지속가능성까지 챙겼다고 할 수 있겠죠. 이러한 아이디어를 인정받아, 오션배터리는 지속가능성 부문에서 최고 혁신상을 수상했습니다. 2021년 7월 네덜란드 근해에서 기술 검증도 마친 상태입니다.
태양광 지붕 시공, 이제 저렴하고 간단하게
미국 GAF에너지가 선보인 태양광 지붕도 많은 관심을 받았습니다. 팀버라인 솔라(Timberline Solar)라는 이름의 이 제품은 일반 지붕타일마냥 못을 박을 수 있어 설치가 간단합니다. 지금껏 지붕에 태양광 패널을 설치하기 위해서는 전문 인력과 장비가 필요했지만, 팀버라인 솔라를 사용하면 이런 수고를 줄일 수 있습니다.
팀버라인 솔라는 설치가 간단하고 비용이 저렴한 지붕 태양광 패널입니다.
태양광 확산에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대됩니다. © GAF에너지
그 비용 역시 타사 제품 대비 저렴하다고 하는데요, GAF측에 따르면 팀버라인 솔라의 가격은 테슬라에서 개발한 솔라 루프(Solar Roof)의 절반 수준이라고 합니다. 이는 전문 지붕 제조업체인 GAF의 노하우를 적극 활용한 덕분입니다. 팀버라인 솔라는 스마트시티 부문 최고혁신상을 수상했습니다.
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