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.
태양광발전 겨울철 전력수급 기여 비중 ‘9.4%’
겨울철에는 일사량이 적어 태양광발전의 발전량이 부족하지는 않을지 걱정하는 분들이 있습니다. 겨울철 전력 수요에서 태양광발전은 어느 정도 기여할까요? 1월 11일 산업통상자원부의 발표에 따르면, 비계량 태양광발전을 포함한 발전량 추계 결과 2021년 12월 중 실제 피크시간(10~11시) 총 수요 중 태양광발전의 비중은 약 9.4%로 추산된다고 합니다. 이는 2020년 12월 추계치인 7.3%보다 2.1%포인트 상승한 것으로, 전력 수급에서 태양광발전이 비중 있게 기여하며 그 비중이 점점 커지고 있음을 보여줍니다.
태양광발전의 발전량에서 눈여겨보아야 할 점은 계량 태양광발전과 비계량 태양광발전이 구분된다는 점입니다. 계량 태양광발전은 발전량이 얼마인지 측정해서 공개된다는 뜻입니다. 반면 비계량은 발전량을 일일이 측정하지 않습니다. 예컨대 가정에서 개인이 사용할 목적, 또는 소규모 공장에서 해당 공장만 사용할 목적으로 태양광 발전기를 설치했다면 추가로 돈을 들여 계량기를 설치하고 이를 전체 전력망을 운영하는 한전에 알릴 필요가 없습니다. 내가 만든 전력을 내가 쓰는 셈이기 때문이죠. 물론 쓰고 남는 전기가 있을 경우 PPA와 같은 계약을 통해 필요한 곳에 팔 수도 있겠지만 이 역시 사전에 협의한 조건에 따라 제공하는 형식이라 발전량을 모두에게 공개할 필요가 없습니다. 그러나 발전사업자로서 전력시장에 직접 참여할 경우 전력수급현황을 파악하기 위해서라도 발전량을 정확히 측정해서 공개합니다. 그래서 전력시장 참여, PPA(전력구매계약), 자가용의 세 가지 형태 중 전력시장 직접 참여는 계량 태양광발전에, PPA와 자가용은 비계량 태양광발전에 포함됩니다.
7월 태양광발전 이용률 및 발전량 비중(주말 제외, 총수요 기준) [자료=산업통상자원부]
풍력 등 다른 재생에너지 발전원과 달리, 태양광발전은 소규모 설비가 많습니다. 풍력발전단지를 만드는 데는 막대한 비용이 들기 때문에 주로 기업이나 정부에서 참여하는 반면, 태양광발전은 소규모 설비도 가능하기 때문에 개인들도 많이 참여하는 것이죠.
전력시장에서는 발전사들의 전력 입찰, 계량, 정산 등이 이루어지며, 주로 한국전력공사(한전)와 한전의 자회사인 한국수력원자력, 한국남동발전 등이 참여합니다. 개인들이 생산하는 태양광발전은 주로 한전 PPA와 자가용에 포함되며, 이는 전력시장 거래에 포함되지 않습니다.
PPA(Power Purchase Agreement, 전력구매계약)는 전력시장을 통하지 않고 판매자와 구매자가 전력을 직거래하는 당사자 간 계약 방식이며, 자가용 태양광발전은 가정 등에서 태양광발전을 통해 생산한 전기를 자체 소비하는 것을 말합니다. 그래서 계량 태양광발전만 놓고 본다면, 전체 전력 수요에서 태양광발전이 차지하는 비중이 작아 보이지만, 비계량 태양광발전까지 포함할 경우 실제 전력 수요에서 태양광발전이 차지하는 비중은 크게 늘어납니다.
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