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.
내 이웃의 재생에너지
한겨레 최우리 기자
기후·에너지를 취재하는 기자로서, 섣불리 재생에너지는 ‘선’이고 화석연료나 원자력 등 다른 에너지는 ‘(필요)악’이라고 구분하지 않으려 한다. 기사를 쓸 때만은 정답이 있다는 생각은 절대 금물이기 때문이다. 다만, 한국의 전체 발전 비중 중에서 재생에너지 비율이 7%에 그친다는 점, 전 세계적으로 재생에너지 관련 시장이 확대되고 있는 추세인 점은 항상 기억하면서 일하고 있다.
그러다보니 여름의 태양 아래에 있을 때면 자연 에너지를 좀 더 활용하는 다양한 방법들을 상상하곤 한다. 물론, 한국의 태양은 중동의 태양보다 덜 뜨겁고 금세 사그라질 것이다. 하지만 수많은 언덕이 있는 서울 주택가 중 한 곳에 살다보니 머리 위로 쏟아져 버려지는 이 태양 에너지를 모아서 활용해보고 싶은 욕망이 들 때가 있다. 하지만 내 소유의 집도 아니고 일도 바빠서 재생에너지를 직접 내 삶에서 가깝게 활용하지는 못하고 있다 보니, 직접 재생에너지를 생산하는 이들의 이야기가 궁금했다.
노원 에너지제로주택에 설치된 태양광 패널(Ⓒ 노원구청 블로그)
지난 7월 초 관련 내용을 취재하면서 알게 된 심재철 에너지나눔연구소장님은 에너지 절약·효율 운동을 하다가 직접 자신이 사는 아파트 단지 옥상에 태양광 발전 시설을 설치한 분이었다. 재생에너지 업계에서는 입지전적의 활동을 보여주신 분으로 손꼽힌다. 아파트 옥상에 재생에너지를 설치한 데에는 서울시의 보조금과 대기업의 적극적인 시장 참여가 있었기 때문이기도 했지만, 심 소장님의 열성적인 에너지 절약·효율화, 재생에너지 생산 의지가 있었기 때문이었다. 같은 아파트에 사는 주민들은 심 소장님과 뜻을 함께 하며 생산하는 재생에너지로 아파트의 공용전기요금을 충당하는 변화를 이끌어냈다. (<한겨레> 7월4일자 ‘아파트·공장 옥상 태양광, 치솟는 전기료 헤쳐갈 ‘볕’이 되다’라는 기사에서 소개된 이야기이다)
재생에너지와 가장 거리가 멀 것 같은 정유사들도 재생에너지 관련 사업을 확대하고 있는 것도 눈에 띄었다. 직영 주유소 옥상에서 태양광 발전을 하면서 전력을 생산한 뒤 이를 한국전력에 판매하는 에스케이에너지는 지난해 전력중개 사업도 등록했다. 심소장님과 같은 주변에 분산되어 있는 재생에너지 발전사업자들을 모아 전력을 사고 팔면서 전력거래소와 거래하는 사업자로 성장할 가능성도 타진했기 때문이다. 정유·석유화학 기업 관계자들은 “탄소중립 목표와 기후위기 대응을 위해 화석연료에 기반을 둔 사업만으로는 미래가 불안정하기 때문에 재생에너지 관련 사업으로도 다각화하는 것”이라고 입을 모은다. 사업성을 보고 투자하는 것이 기업의 원칙이기에, 한국에서 재생에너지 시장이 확대될 것인지는 기업이 가장 먼저 판단하고 이를 이행하는 것 같다.
태양광과 연료전지 등 분산전원을 통해 친환경 전기를 생산하고 전기차를 충전하는 서울 금천구
소재 1호 '에너지 슈퍼스테이션' SK 박미주유소(Ⓒ SK에너지)
솔직히 여전히 재생에너지가 나와 이웃의 삶에 깊이 들어와있다고 느끼기는 어렵다. 발전량이 너무 적기 때문이다. 또 한전의 송배전망 투자와 재생에너지 시장 자체의 확대 등 전력시장 구조 개선과 관련한 다양한 과제가 산적해있다. 그래서일까. 도심 곳곳에 숨어있는 작은 태양광 발전시설들을 볼 때마다 한 번 더 눈길이 간다. 자연의 에너지를 어떻게 활용하는 것이 옳은가, 또 얼마나 활용할 수 있을까를 질문하면서 대안을 고민하고 있다.
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