신재생에너지 - Part.1 바람, 태양, 파도... 자연이 에너지로 변신한다

지구를 지키는 맑은 힘, 신재생에너지

                                                                                                 Clean Energy

지구온난화로 이상기후와 생태계 변화가 심각해지면서 미래를 준비하고자 하는 세계 각국의 움직임이 활발하다. 지속 가능한 에너지로서 신재생에너지가 부상하며 미래의 성장 동력 사업으로 발전하고 있다. 우리나라 역시 K-water를 필두로 신재생에너지 개발에 적극 나서고 있다. 특히 물을 이용한 신재생에너지는 삼면이 바다로 둘러싸이고 강수량이 풍부한 한반도에 더욱 적합한 기술로 알려져 있다. 세계에서 각광받는 신재생에너지는 무엇인지 살펴보고 세계의 트렌드와 국내 현황에 대해 소개한다.

글 이주영 / 사진 K-water, 홍상돈, 이베르도라

Part 1. 

바람, 태양, 파도... 자연이 에너지로 변신한다

신재생에너지는 넓은 의미로는 석유를 대체하는 에너지원을 말한다.

신재생에너지 사업은 과거 석유 부족에 대비하는 선진국들만의 기술로 인식돼왔다. 전 세계 에너지 소비는 석유 33.6%, 석탄 29.6%, 천연가스 23.8%, 원자력 5.2%, 재생에너지 1.3%의 비중으로 구성되는데, 화석연료가 92.2%로 압도적이다. 그러나 석유와 석탄 같은 화석 에너지가 급격히 고갈되고 있는데다 지구온난화 가속화 등 환경문제가 심각해지는 요즘 전 세계가 신재생에너지 개발에 힘을 쏟고 있다. 환경에 무해하고 안전하면서도 재생이 가능한 에너지로 화석연료를 대체해야만 지속 가능한 에너지 생산과 소비가 가능하다는 것이 그 이유다.

전 세계 신재생에너지 시장 규모는 지난 2009년 1,620억 불에서 2015년 4,000억 불, 2020년 8,000억~1조 불로 예상돼 연평균 28.2%의 성장률을 보이며 급속히 커지고 있다. 미래 국가 경쟁력은 신재생에너지 시장을 누가 얼마만큼 선점하느냐에 달려 있다 해도 과언이 아님을 보여주는 의미 있는 수치다.

신재생에너지는 넓은 의미로는 석유를 대체하는 에너지원을 말하며 좁은 의미로는 신에너지와 재생에너지를 만들어내는 신재생에너지원을 뜻한다. 우리나라에서 신재생에너지는 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 수력, 지열, 해양 에너지, 폐기 물 에너지, 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지 등 11개 분야로 세분된다.

삼면이 바다로 둘러싸여 있는 우리나라는 해양 에너지 개발에 유리한 입지적 조건을 갖고 있다. 경인 아라뱃길 터빈.

 세계적 이용률 높은 풍력발전

세계 여러 나라에서 가장 많이 개발, 이용하는 신재생에너지로는 풍력 에너지를 꼽을 수 있다. 풍력발전은 어느 곳에나 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용해 풍차를 돌림으로써 회전력으로 전환시키고, 전환된 회전력을 이용해 유도전기를 발생시켜 전력을 생산하는 기술로 환경에 미치는 영향이 거의 없다. 

또한 국토를 효율적으로 이용할 수 있다는 장점도 있다. 풍력발전 단지를 조성하면 실제로 풍력발전에 이용되는 면적은 전체 단지 면적의 1%에 불과하다. 나머지 99%의 면적은 목축, 농업 등 다른 용도로 이용할 수 있다. 일반적으로 발전 방식에 따른 소요 면적은 풍력 1,335m²/GWh, 석탄 3,642m²/GWh, 태양열 3,561m²/GWh, 그리고 태양광발전 3,237m²/GWh로 풍력발전이 가장 작음을 알 수 있다.

풍력발전은 공해 물질 저감 효과도 매우 커서 200kW급 풍력발전기 1대를 1년 동안 운전하여 400,000kWh의 전력을 생산한다면 석탄을 120~200톤 정도 대체하는 효과를 얻을 수 있다. K-water는 2010년 11월 시화호 일대에 시화방아머리 풍력발전기 3,000kW(1,500kW×2기)를 준공한 데 이어 2011년 말 아라뱃길 서해 입구인 인천터미널 아라빛섬에 추가로 국산 터빈 2기를 세웠다. K-water  풍력발전은 국산 풍력 설비를 적용해 국가 기술 경쟁력 향상에도 기여하고 있다는 평가다. 감포댐 등 풍력 자원 조사를 통해 추가로 풍력발전소를 건립할 예정이다.

세계 최대 조력발전 용량을 자랑하는 시화호조력발전소 내부 전경.

 에너지산업의 블루오션, 소수력발전

수력발전은 크게 댐 등을 이용한 대수력발전과 하천이나 저수지 등의 위치에너지를 이용한 소수력발전으로 나뉜다. 최근 대수력발전을 대체하는 기술로 소수력발전이 긍정적인 반응을 얻고 있다. 소수력발전은 다른 신재생에너지에 비해 개발 역사가 오래되었으며 가동 실적도 많고, 축적된 기술력도 높은 편이다. 소수력발전은 우리나라의 경우 설비용량이 10,000kW 이하인 수력발전을 말한다. 소수력발전은 주로 하천이나 저수지의 유량과 낙차의 위치에너지를 이용해 전기에너지를 생산한다. 신재생에너지 중 단위 용량당 에너지 생산량이 가장 많고, 설비 수명도 길고, 온실가스를 전혀 배출하지 않는다는 장점을 지녔다. 소수력발전은 전력 생산 외에 농업용 저수지, 농업용 보, 하수처리장, 정수장, 다목적댐의 용수로 등에도 적용할 수 있어 수자원 확보에 도움이 된다. 이뿐 아니라 관광자원, 내수면어업 육성 등의 효과와 관련 기술 수출화 등 청정 자원으로서 개발할 가치가 큰 부존자원으로 평가받고 있다.

유럽과 일본, 미국 등에서는 소규모의 소수력발전소를 설치해 발전 중이지만 대개 규모는 작은 편이다. 현재 세계 최대 소수력발전 용량을 보이는 곳은 중국(26,262MW)으로, 정부 차원에서 적극적으로 개발 사업을 추진해온 덕분이다. 중국은 낮은 가격과 풍부한 산업 기반을 바탕으로 동남아시아 등 신흥 시장에서 점유율을 높여 가고 있지만 유럽이나 일본의 설비에 비해 제품의 기술 완성도가 떨어져 새로운 설비 공급사를 찾는 국가가 늘고 있다. 이는 우리나라의 기술력을 수출할 수 있는 가능성을 보여주는 대목이다.

출처 : K-water 뉴스레터 2월호