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미래를 여는 신재생에너지

녹색지구를 향한 우리들의 노력

대학생들이 가장 일하고 싶어 하는 외국계 기업은 어디일까? 올해 역시 1위는 ‘구글’이 차지했다. 성장가능성·기업이미지 등에서 좋은 점수를 받았다. 인터넷 환경에 익숙한 대학생에게 구글은 꽤나 이상적인 직장이다.

앞으로는 풍력·태양광발전 전문가도 구글에 입사할 수 있을 지 모른다. 다소 황당하게 느껴지지만 사실이다. 구글은 최근 몇 년 새 풍력과 태양광에 상당한 투자를 하고 있기 때문이다. 단순한 사업 다각화의 일환인 지, 방대한 컴퓨터 서버를 운영하기 위한 전력 확보 차원의 움직임인 지는 알 수 없다. 분명한 사실은 ‘유망’하거나 ‘필요’하기 때문에 구글이 이 사업을 선택했다는 점이다.

◇신재생에너지는 무엇인가?=풍력이나 태양광을 흔히 신재생에너지(New Renewable Energy)라고 부른다. 이는 신에너지와 재생에너지를 결합한 단어로, 기존 화석연료를 바꿔 이용하거나 햇빛·물처럼 재생 가능한 에너지를 변환해 이용하는 에너지를 포괄하는 말이다.

재생에너지로는 태양열, 태양광, 바이오매스, 풍력, 수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지 등 8개 종류가 있다. 신에너지는 연료전지, 석탄 액화·가스화, 수소에너지 등 3개가 있다. 즉 우리나라에서는 총 11개 에너지를 신재생에너지로 분류하고 있다.

신재생에너지가 중요한 이유는 고갈의 위험이 없고 온실가스 배출이 적기 때문이다. 기존 화석연료는 매장량이 일정하며, 사용 시 지구온난화를 야기하는 온실가스를 상당량 배출한다는 단점이 있다. 또한 신재생에너지 자체가 새로운 산업으로서 경제 활성화에 기여할 수 있다는 점도 큰 매력으로 작용하고 있다.

현재 신재생에너지를 통해 공급받는 전기의 양은 아직 미미한 수준이다. 우리나라는 설비용량(설비된 기기의 정격 용량을 합계로 나타낸 용량)으로 봤을 때 화력과 원자력발전이 대부분을 차지하고 신재생에너지는 2~3%에 불과하다.

◇국내 보급제도의 변화=신재생에너지를 통해 우리가 이뤄야 하는 목표는 크게 두 가지다. 국내에 보다 많은 설비를 도입해 청정한 환경을 조성하는 것과, 신성장동력으로서 관련 제품과 기술을 수출하는 것이다.

신재생에너지 설비 도입이 생각만큼 쉽지 않은 이유는 아직 화석연료 대비 경제성이 부족하기 때문이다. 즉 같은 양의 전기를 만들어내기 위해 화력·원자력발전 보다 많은 돈을 투자해야 한다는 것이다.

이 문제를 해결하기 위해 정부가 그간 도입한 제도는 발전차액지원제도(FIT, Feed In Tariff)다. 말 그대로 신재생에너지 생산원가가 이를 판매해 얻는 수익보다 높은 경우, 국가가 발전사업자에게 그 차이(발전차액) 만큼을 보조해주는 제도다.

하지만 올해로 FIT는 종료되고 내년부터는 새로운 신재생에너지의무할당제(RPS, Renewable Portfolio Standard)가 시작된다. 이는 에너지를 공급하는 발전사업자의 총공급량 중 일정 비율을 신재생에너지로 의무 공급하도록 하는 제도다. 기업의 부담은 높아지지만 의무량 만큼의 신재생에너지 설비 구축을 기대할 수 있으며, 정부의 예산 지출이 줄어드는 장점이 있다.

◇신성장동력 태양광·풍력=국내 보급량이나 수출 산업화 면에서 가장 주목 받고 있는 신재생에너지는 단연 태양광과 풍력이다. 국내 풍력발전 설비용량은 382㎿, 태양광발전 설비용량은 536㎿로 수력발전을 제외하면 신재생에너지 중 가장 높은 수준이다.

태양광발전은 햇빛을 직접 전기에너지로 전환하는 기술을 이용한다. 태양전지(Solar Cell)가 햇빛을 받아 광전효과(물질이 빛을 흡수해 자유롭게 움직일 수 있는 전자(광전자)를 방출하는 현상)에 의해 광기전력(반도체에 빛을 조사(照射)했을 때 발생하는 전압)이 발생하는 현상을 이용한다.

우리가 과거 가정집의 지붕에서 자주 봤던 설비는 대개 태양열 설비로, 태양광과는 다르다. 태양열 역시 신재생에너지원의 하나지만 발전보다는 주로 난방용으로 쓰인다. 최근에는 지붕에 태양광발전 설비를 구축해 전기요금을 줄이는 가정이 늘어나고 있다.

태양광발전 설비는 폴리실리콘-잉곳-웨이퍼-태양전지-모듈의 단계를 거쳐 완성된다. 규석을 이용해 폴리실리콘을 만들며, 이를 녹여 덩어리 형태의 잉곳을 제작한다. 잉곳을 얇게 자른 제품이 웨이퍼로, 이를 가공해 태양전지를 만든다. 태양전지를 여러 개 붙여서 만든 게 모듈로, 여기에 인버터 등을 결합해 완성된 형태의 태양광발전 설비가 태어난다.

태양광 사업에는 삼성SDI, 현대중공업, LG전자, 한화 등 국내 굴지의 업체들이 뛰어들었다. 대기업들은 원료가 되는 폴리실리콘의 생산에서부터 설비 설치에 이르는 전 영역을 아우르는 ‘수직계열화’ 전략을 통해 가격경쟁력 제고에 힘을 쏟고 있다.

풍력은 풍차의 원리를 이용한다. 바람에 의해 날개가 움직여 생기는 운동에너지가 발전기를 통해 전기에너지로 변환되는 식이다. 풍력발전기는 크게 블레이드라고 부르는 날개, 터빈 등으로 구성된 너셀, 블레이드와 너셀을 받치고 있는 타워로 구성된다.

대관령이나 제주도 해안가에서 볼 수 있는 중대형 제품이 우리가 흔히 말하는 풍력발전기다. 이들의 설비용량은 750㎾에서 3㎿까지 다양하다. 도심에서 보는 제품은 W~㎾급 소형풍력발전기로, 태양광 기술을 접목한 경우가 많다. 도심은 바람이 많이 불지 않기 때문에 부족한 전력을 태양광으로 보충하는 식이다.

풍력 사업에 뛰어든 업체는 현대중공업, 삼성중공업, 대우조선해양 등 조선업체가 대부분이다. 아직 설치·운영 실적이 많지 않아 해외 수출이 활발하지 않은 상황이지만, 기술력·자금력을 바탕으로 꾸준히 성장하고 있다.

풍력발전기는 바다로의 진출을 앞두고 있다. 육지는 바람이 강하지 않을뿐더러 그림자나 소음 등으로 인한 민원 문제도 자주 발생하기 때문이다. 우리나라도 서해에 총 2.5GW급 해상풍력발전단지 건설을 목표로 사업을 추진하고 있다.

◇그밖의 신재생에너지=풍력·태양광 이외의 9개 신재생에너지 역시 나름의 장점을 갖고 있으며, 사회 곳곳에서 기술개발·상용화 작업이 추진되고 있다.

연료전지 부문에서는 포스코파워를 비롯해 퓨얼셀파워, GS퓨얼셀 등의 업체가 사업을 수행하고 있다. 연료전지는 학창시절 배웠던 ‘물의 전기분해’의 역반응을 이용한다. 물을 전기분해하면 수소와 산소가 발생하는데, 역으로 수소와 산소를 반응시켜 전기와 열을 얻는 원리다. 즉 수소가 갖고 있는 화학에너지로부터 전기에너지를 얻어내는 것이다.

태양열은 기존 난방용으로 주로 사용했지만 최근 대성그룹이 타워형 태양열발전 시스템을 선보이면서 전기생산도 충분히 가능하다는 사실을 보여줬다. 이 설비는 태양열을 반사하는 직경 2m의 반사경(헬리오스태트) 450개와 태양열을 흡수하는 흡수기 및 200㎾급 발전설비가 설치된 50m 높이의 타워로 구성돼 있다.

지열 역시 아직까지는 난방용으로 주로 사용되고 있지만 심부(深部)지열을 활용하면 전기 생산이 가능하다. 현재 정부 과제로 지하 5㎞ 부근의 지열을 이용한 인공지열발전기술(EGS) 상용화 프로젝트가 진행되고 있다. 이 사업이 성공하면 2015년 우리나라에도 ㎿급 지열 발전소가 세워질 전망이다.

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