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.
러시아산 에너지 의존도를 낮추는 ‘REPowerEU’
독일, 덴마크, 네덜란드, 벨기에 4개국은 2022년 5월 18일, 2050년까지 해상 풍력발전 규모를 현재의 10배로 늘리는 북해 해상풍력발전 및 친환경 그린수소 분야 협력에 관한 협정에 서명했습니다. 이 4개국은 공동선언문에서 북해 연안에 2030년까지 최소 65GW(기가와트), 2050년까지 최소 150GW에 달하도록 해상풍력발전 용량을 키우겠다고 밝혔습니다. 그러면서 이것이 향후 '유럽의 친환경 발전소(Green Power Plant of Europe)'로 도약할 것이라고 말했는데요, 북해 연안은 바람이 강하고 수심이 낮은데다 산업 지대와 가까워 해상풍력발전의 최적지로 평가되고 있습니다.
이런 계획을 실현하기 위해 4개국은 총 1350억 유로의 민간 자본을 유치할 방침입니다. 특히, 북해 연안의 해상풍력발전 허가 절차를 간소화하고, 잔여 전력을 활용한 그린수소 생산을 확대함으로써 EU의 전반적인 에너지 수입량을 감축할 계획입니다. 또한 4개국은 해상풍력발전을 활용한 그린수소 생산 협력을 강화하고 관련한 기반 시설도 확장한다고 발표했습니다. 해상풍력발전이 수요 이상의 전력을 생산하는 경우가 많아, 잔여 전력을 활용해 그린수소를 생산해서 철강, 운송 등 전기화가 곤란한 산업의 친환경 전환을 지원할 계획입니다.
유럽연합, 러시아의 에너지 의존도를 낮춰라
유럽 정상들의 이 같은 공동선언문 작성의 배경에는 어떤 요인들이 작용했을까요? 가장 먼저 생각해볼 수 있는 것이 바로 기후변화에 대응하기 위해 온실가스 순배출량을 '0'으로 맞추려는 노력에 박차를 가하겠다는 의지의 표명입니다.
하지만 더 중요한 것은 우크라이나-러시아 전쟁으로 촉발된 유럽의 에너지 위기 해결입니다. 지난 2022년 5월 3일 푸틴 대통령은 ‘일부 외국 및 국제기구의 비우호적 행위에 대한 특별경제조치 관련 대통령령 제252호’에 서명해 우크라이나-러시아 전쟁 발발 이후 유럽연합이 러시아에 대한 제재를 강화하고 있는 데 대하여 맞제재를 선택했습니다. 이에 따라 러시아는 천연가스 수출통제 조치를 실시하고 있으며 이는 러시아와 유럽연합 간의 에너지 갈등을 격화시켰습니다.
유럽연합의 러시아 천연가스 수입 의존도(단위: %).
유럽이 우크라이나 위기에 대해 적극적으로 대응하기 어려웠던 이유입니다.
유럽연합과 러시아는 과거부터 긴밀한 에너지 수급 관계를 유지해왔으며 사실상 현재까지도 상호의존도가 높은 편입니다. 대외경제정책연구원에서 발간한 ‘러시아 천연가스 수출규제조치의 주요 내용과 시사점’ 보고서에 따르면 2020년 유럽연합에서 소비한 에너지원별 비중은 석유 35.9%, 천연가스 24.5%, 석탄 10.6%, 원자력 11.0%, 수력 5.5%, 재생에너지 12.5%로 구성되며 총에너지 소비량 중 57.5%를 수입하는데, 그중 러시아가 유럽연합 전체 석유 수입의 26.9%, 석탄 수입의 46.7%, 천연가스 수입의 41.1%를 공급합니다.
러시아로부터 가장 많은 천연가스를 수입하는 국가가 바로 네덜란드, 독일, 벨기에 입니다. 비율상으로는 체코, 라트비아와 같은 동유럽 국가들의 러시아 의존도가 높지만, 경제규모 차이가 있다 보니 세 국가의 구매량이 더 많지요. 신재생에너지원에 가장 많은 비용을 투자하고 있는 유럽 최대의 경제 대국 독일조차도 난방과 교통 수단에 있어서는 여전히 화석연료 의존도가 높기 때문입니다. 이들 국가들이 프랑스, 영국 등 러시아 의존도가 낮은 국가들과 마찰을 빚고 있습니다. 러시아 화석연료에 대한 의존도가 높은 서유럽 국가들은 이제 에너지 안보를 걱정해야 할 상황입니다.
유럽연합의 에너지 믹스 변화는 예상보다 가속화될 수 있다
또한 러시아와 독일을 잇는 노르트스트림 2 가스관 사업이 중단되면서 유럽연합의 에너지 수급 구조는 근본적인 변화를 맞게 될 것입니다.
유럽연합 집행위는 러시아 에너지 의존 중단 및 친환경 전환 가속화를 위한 'REPowerEU' 계획을 발표했습니다. REPowerEU는 현재 40%에 달하는 대러시아 천연가스 의존도를 2022년 말까지 3분의 2 수준으로 감축하고 늦어도 2030년까지 ‘0’ 수준을 달성하고자 합니다. 그리고 2030년까지 석유, 석탄 등 기타 화석연료에서도 러시아산 화석연료 비중을 큰 폭으로 감축시키는 것이 목표입니다. 이에 따라 ‘REPowerEU’ 계획의 핵심 의제는 다음과 같습니다.
유럽연합은 REPowerEU를 통해 러시아 화석연료의 의존을 완전히 없애겠다는
구상입니다. © EU Commissions
첫째, 에너지 소비 절감. 유럽연합 에너지효율지침에 따른 2030년 에너지 소비 9% 감축 의무를 13%로 확대하고, 단기적으로 소비자의 에너지 절약을 통해 에너지 소비를 5% 절감합니다.에너지 소비 절감을 위해 에너지 고효율 상품에 대한 부가가치세 감경 등 재정조치와 가계 및 기업의 에너지 소비절감을 위한 캠페인 활성화 등을 회원국에 권고하기도 했습니다.
둘째, 에너지 공급망 다변화. 미국, 카타르, 이집트, 아제르바이잔, 터키, 서아프리카 지역 등으로 천연가스 수입선을 다변화하며, 이를 위한 역내 LNG 터미널 등의 기반시설을 증설합니다. 공정한 글로벌 친환경 에너지 전환 지원, 신재생에너지 및 수소 보급 확대, 에너지 외교 역량 강화 등을 에너지 공급망 다변화와 관련한 우선 정책으로 추진합니다.
셋째, 신재생에너지 보급 확대. 재생에너지 인・허가 절차를 단순화해서 빠른 재생에너지 보급이 가능하도록 할 계획입니다. 또한 설비증대 목표로 2030년까지 80GW의 추가용량 증설, 풍력 및 태양열의 평균 배치율 20% 증가 등을 제시했습니다. 2030년까지 EU 역내 1천만 톤의 수소 생산역량 및 추가 1천만 톤의 수소 수입원을 확보하여 운송 섹터 등 탈탄소화가 어려운 산업 섹터의 친환경 전환을 지원하기로 했습니다. 이와 관련하여 집행위는 친환경 수소의 정의 및 생산과 관련한 2개의 이행입법을 발표할 예정이며, 수소 프로젝트 지원을 위해 추가적으로 2억 유로를 연구개발에 투입할 예정입니다. 그리고 2030년까지 바이오메탄 생산 역량을 확대하기 위해 '바이오메탄 액션 플랜'을 제안, 바이오메탄 관련 산업간 파트너십 및 금융 인센티브를 지원합니다.
그밖에도 산업 및 운송 섹터 화석연료 소비 감축, 운송 섹터 탈탄소화 지원, 천연가스 비축 의무 용량 설정, 에너지 가격 급등 긴급 대처 방안 설정 등 유럽연합의 에너지 믹스는 러시아로 인해 신재생에너지로의 전환이 더욱 빨라질 전망입니다.
다만 일각에서는 이번 REPowerEU가 천연가스 수입선 다변화 중심으로 작성되어 석유와 석탄 부문의 의존 감축이 어떻게 이루어질 수 있는지에 대한 구체적 내용이 부족해 에너지 믹스의 근본적 변화보다는 수입 다변화에 지나지 않는다는 지적도 있습니다. 이는 에너지 위기가 오히려 신재생에너지로의 전면적 전환을 더 느리게 할 것이라는 말과 같습니다.
에너지의 경우 각 유럽연합 회원국의 안보와 산업뿐만 아니라, 유류비, 난방비처럼 국민의 실생활에 밀접한 영향을 미치는 만큼 화석연료 기반 시설에 대한 단기적 투자가 필요하고 유럽연합 집행위도 이 점을 모르지는 않습니다.
과연 유럽연합의 ‘러시아산 에너지 독립’의 풍선 효과가 어떤 파급력을 불러올까요?
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