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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.

전통적인 발전 방식으로 물과 지열을 이용하는 에너지가 있다. 수력발전은 물의 위치에너지와 운동에너지의 전환 현상을 이용한다. 높은 곳에 있는 물을 아래로 떨어뜨려 터빈을 돌리는 발전 방식으로 안정적으로 사용할 수 있어서 전력망을 구축하는 국가가 가장 먼저 고려하는 발전 방식이다. 또한 전력을 생산하는 시간이 5분 이내로 짧아서 전력 수요량 변화에 가장 민첩하게 대응할 수 있다. 우리나라의 경우 대부분의 수력발전소가 하루 4~5시간 정도 수요량이 높을 때만 운전하는 ‘첨두운전’을 하고 있다. 지열발전은 주로 화산활동으로 발생하는 지열을 이용하는 발전 방식으로 난방과 온수 급탕용으로 주로 사용한다.

이밖에도 옥수수, 사탕수수와 같은 전분작물에서 추출한 바이오 에탄올과 식물성 기름이나 동물성 지방을 원료로 만든 바이오디젤을 직접 태우거나 가스로 만들어 발전하는 바이오매스 발전이 있다.

글로벌 빅테크의 한국 진출, 재생에너지 시장에 영향은?

글로벌 빅테크의 한국 진출, 재생에너지 시장에 영향은?

아마존, 구글, 마이크로소프트 같은 글로벌 빅테크 기업들이 재생에너지 시장의 큰손으로 떠올랐습니다. 특히 최근 재생에너지 확대에 힘쓰고 있는 우리나라와 손잡고 RE100(재생에너지 100%) 달성에 나선다고 합니다.

최근 한국의 에너지 및 인프라스트럭처 전문 자문사 에너지이노베이션파트너스(EIP)는 미국 에너지 인프라 사업 개발·투자사인 다이오드벤처스(Diode Ventures)와 합작법인(JV) ‘더그린코리아’(TGK, The Green Korea)를 설립했습니다.

TGK는 국내 재생에너지와 디지털 인프라 사업을 개발해 세계적 기업에 사업 참여 기회를 제공하는 금융 플랫폼 기업입니다. 앞으로 태양광·풍력발전과 데이터센터 사업을 추진할 자회사를 각각 세운 뒤 해당 자회사를 통해 국제적 빅테크 기업과 협력할 예정이죠.

더 그린 코리아(TGK) 개요 ⓒ 매일경제

빅테크, ‘ESG’와 ‘지속가능한성장’을 추구하다

왜 빅테크 기업들이 한국의 재생에너지 사업에 진출하고자 할까요? 빅테크 기업들은 현재 사용하는 모든 전력을 2050년까지 재생에너지를 통해 조달하자는 캠페인인 RE100 달성에 총력을 다하고 있습니다. ESG(환경·책임·투명경영) 경쟁에서 주도권을 잡기 위해서죠.

이뿐만이 아닙니다. 모든 산업의 디지털 전환이 가속화하면서 빅테크들은 클라우드 사업을 확장하고 있고 이는 데이터센터에 대한 수요 확대로 이어지고 있습니다. 그런데 국제에너지기구(IEA)에 따르면 2020년 기준 세계 데이터센터 전력 사용량은 250TWh로 전체 전력 생산량의 약 1%에 달한다고 합니다. 데이터를 처리하고 보관하는 서버용 PC를 가동하고 PC에서 나오는 열을 식히는 데 막대한 에너지가 들어가기 때문이죠.

이에 국제 사회는 대규모 데이터센터를 운용하는 글로벌 빅테크 기업들에게 탄소 배출을 줄이는 데 동참하라고 끊임없이 압박해왔습니다. 게다가 시민 사회는 적극적으로 글로벌 빅테크 기업이 기후 위기에 일조하고 있다고 비판해왔죠. 따라서 현재 빅테크 기업에게는 한국처럼 재생에너지 확대 정책을 적극적으로 추진하는 국가와 협력하여 재생에너지를 개발하고 RE100 인증서인 REC를 구매하는 방식으로 재생에너지를 조달하는 것은 지속 가능한 성장을 위한 필수적인 선택이 되어가고 있습니다.

빅테크 기업의 한국 진출, 국내 재생에너지 시장 확대 붐 기대

글로벌 빅테크 기업이 우리나라의 재생에너지, 데이터센터 사업에 진출하면 어떤 영향을 미칠까요? 아무래도 가장 먼저 일어날 변화는 재생에너지의 시장 확대에 긍정적인 바람을 불어줄 것이라는 점입니다. 재생에너지 관련 사업은 투자비가 막대하지만 그것을 회수하는 데는 많은 시간이 듭니다. 그렇기에 민간에서는 선뜻 투자하기가 어렵고, 대부분 정부 보조금에 의존하는 경향이 있지요.

그러나 막대한 자본을 갖춘 글로벌 빅테크 기업은 장기간 일정 가격으로 재생에너지를 들여오기 위해 입도선매식^*으로 계약을 체결하거나 유망한 에너지 기업에 엄청난 금액을 투자하고 있습니다.

* 입도선매 : 벼가 익기도 전에 팔아버린다는 뜻으로, 물건이 채 완성되기 전에 팔거나 구매한다는 의미로도 사용

2020년 한 해에만아마존·구글·MS·페이스북 4대 빅테크 기업이 구매 계약을 맺은 재생에너지 전력량이 전 세계 기업 총 누적량의 30%(25.7GW)에 달했다고 합니다. 이처럼 빅테크 기업의 투자는 재생에너지 시장을 들썩이게 하고 있습니다. 월스트리트저널은 한 기사에서 “기술기업들이 친환경에너지를 구매하겠다는 장기계약을 맺으면서 친환경에너지 시장 성장에 정부 보조금보다 더 큰 역할을 하고 있다”며 “다른 업종 기업까지 친환경에너지 확보에 뛰어들게 하는 유인이 되고 있다”라고 말했습니다.

이런 시장 확대에 힘입어 기후 기술과 에너지 관련 기술 개발과 창업도 가속화하고 있습니다. 예를 들어 마이크로소프트는 대기 중 이산화탄소를 제거하는 솔루션을 보유한 클라임웍스(Climeworks), CCS 기술로 유명한 카본큐어테크놀로지(CarbonCure Technology) 등에 투자하고 있죠. 또한 마이크로소프트는 자사의 기후 혁신 기금을 통해 대기오염, 온실가스 측정 및 분석 플랫폼을 보유한 아클리마(Aclima)의 펀딩에도 참여했습니다.

이런 글로벌 빅테크 기업의 투자 확대는 우리나라의 관련 스타트업 육성과 창업도 활성화시킬 것으로 기대됩니다. 과거에는 반도체·인터넷·모바일·AI(인공지능)에 투자자금이 모였다면 미래의 투자는 기후 및 재생에너지 사업 분야로 향할 전망입니다. 이에 우리나라 정부와 스타트업은 탄소중립, 재생에너지 등을 포함한 기후 변화 관련 주제로 데모데이(스타트업을 소개하는 자리)를 활발히 열고 있으며 우리가 강점을 가진 태양광 등 청정에너지, 배터리 산업의 기술혁신에 박차를 가하고 있습니다.

미국 모하비 사막에 있는 이반파 태양광발전소에

그려진 '구글' 로고. 구글은 RE100 달성을 위해

재생에너지 투자에 열을 올리고 있습니다. © Google

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출처 한국에너지정보문화재단

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정책

재생에너지3020 이행계획

국내 에너지정책은 2008년부터 ‘재생에너지 중심의 청정에너지 체제로 전환’을 추진해왔으며, 이에 대한 구체적인 시행 방안과 달성 시점을 확정하고자 2017년 10월 ‘에너지전환 로드맵’을 발표했습니다. 2030년까지 재생에너지 비중을 20%로 높이겠다는 큰 윤곽을 제시한 후 2017년 12월, ‘재생에너지 3020 이행계획’을 발표해 계획을 구체화했습니다.

목표

재생에너지 발전량 비중을 20%까지, 누적 설비용량을 64GW까지 보급
신규 설비용량의 95% 이상을 태양광ㆍ풍력 등 청정에너지로 공급

주요국가 재생에너지 발전 비중

(단위 : %. 2015년 기준)

덴마크
31.1
스페인
14.6
독일
13.8
프랑스
9.2
미국
7.0>
일본
5.7
한국
2.4

자료 : 국제에너지기구 (IEA)

주요 이행 계획

1 국민참여 확대
- 도시형 태양광 보급 사업을 확대하고, 생산한 전력 중 소비하고 남은 잉여 전력은 현금 정산을 하는 등 상계거래제도를 개선
- 제로 에너지 건축물 인증 의무화 등을 통해 재생에너지 기반 건축물 확산
- 협동조합이 참여한 사업, 시민참여 펀드가 투자된 사업 등에 REC 가중치 추가 부여 등 인센티브를 제공
- 농업진행구역 내 염해 간척지, 농업진흥지역 이외 농지, 농업용 저수지 등에 태양광 설치를 활성화하여
  30년까지 10GW 규모의 태양광을 보급하는 등 농촌 태양광 확대
2 지자체 주도의 계획입지 도입
- 수용성, 환경성을 사전에 확보하고 부지를 계획적으로 조성하기 위해 계획입지 제도 도입을 추진
- 광역지자체 주도로 발굴한 부지는 관계 부처 협의를 통해 입지 적정성 검토 후 재생에너지 발전기구로 지정하는 등 사업자의 원활한 추진 지원
3 대규모 프로젝트 추진
- 수용성 및 환경성을 고려하여 단계적 추진
  - 1단계2018~2022년
    
    민간과 공공기관이 제안한 프로젝트 가운데
    5GW 규모의 프로젝트를 집중 추진
  - 2단계2023~2030년
    
    대형발전사의 재생에너지공급의무화(RPS) 비율을 단계적으로 상향 조정하여 대규모 프로젝트 추진 유도
4 재생에너지 확대를 위한 보급여건 개선
- 농업진흥구역 내 규제 완화, 공유재산 제도 개선 등 입지규제 및 사업 수익성을 저해하는 각종 제도 개선 추진
- 지역별 보급계획 수립, 전담조직 보강 등 지자체 역량 강화 지원
- 중앙정부와 지자체 간 재생에너지 정책협의회 상시 운영
5 환경을 고려한 재생에너지 확대
- 폐기물·우드펠릿 등에 대한 REC 가중치를 축소하고 국제기준 및 국내여건을 감안하여 비재생 폐기물을 재생에너지에서 제외 추진
- 태양광 폐모듈 재활용센터 건립 및 관리체계 구축, 풍력 대형블레이드 등에 대한 폐기지침 개발 등 재생에너지 폐기물 처리기반을 구축

주요국가 재생에너지 정책 동향 및 시사점

중국
- 재생에너지 목표 상향 조정 전망, FIT 기준가격 인하와 RPS 비중 확대를 통해 경제성 확보와 보급목표 달성 추진
  - - 재생에너지 13·5 계획(’16년)에서 ’20년 15%, ’30년 20%의 달성 목표 비중을 발표했으나,
    ’18년계획 수정안 초안에서 ’30년의 달성 목표를 35%로 상향한 것으로 확인되어 공식 목표가 조만간 조정될 전망
일본
- 보급 단가를 낮춰 경제성을 확보하고, 해상풍력 도입을 적극적으로 추진
- FIT 기준가격 인하 및 경매를 통해 태양광 시장의 가격 경쟁력 강화를 도모하고, 매년 FIT 기준가격을 고시하여 점차 FIT 기준가격을 인하하는 추세
- ’18년 3월 『해양재생에너지발전설비 정비 관련 해역 이용 촉진 법률안』을 각의 결정하며, 해상풍력 보급 촉진 정책 도입
미국
- 주정부를 중심으로 재생에너지 확대정책을 활발하게 추진하고 있으며, 각 지방정부에서는 재생에너지 목표 발전 비율을 상향
  - - 코네티컷 주 : ’30년 48%
  - - 뉴저지 주 : ’30년 50%
  - - 캘리포니아 주 : ’45년 100%
  - - 워싱턴 D.C. : ’40년 100%
EU
- ’30년까지 최종에너지 소비 중에서 재생에너지가 차지하는 비중을 27%에서 32%로 확대하는 재생에너지지침의 목표를 ’18년 6월에 상향 확정
- 재생에너지 보급 확대를 위해 허가 절차를 간소화하여 정기 프로젝트의 경우에는 최대 2년, 기존설비 현대화(Repowering)는 1년,
  10.8kW 이하의 소규모 프로젝트는 간단한 통지절차로 가능하도록 하여 보급 확대 전망