재생가능 에너지 개발 어디까지 왔나
재생가능 에너지 개발 어디까지 왔나
  • 황희성 기자
  • 승인 2003.10.29 00:00
  • 댓글 0
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‘황새걸음’에너지 소비, ‘뱁새걸음’에너지 확보
인류의 에너지 사용이 현재와 같은 형태-즉 화석연료 기반의 체제를 갖추기 시작한 것은 지금으로부터 100년 정도 전의 일이고, 현재 세계 에너지 공급의 약 40%를 차지하고 있는 원자력에너지가 상업용 원자로를 통해 본격적인 사용이 시작된 것도 50년이 채 안되었다. 그러나 인류의 역사에 비하면 짧다고 할 수 있는 그 기간 사이에 화석연료와 원자력 에너지의 사용으로 인해 발생한 공해와 위험성은 사람들이 새로운 에너지를 찾게 만든 원인이 되었다.

흔히 사용하는 대안에너지라는 말은 기존의 화석 에너지를 대체할 수 있는 에너지 라는 의미를 가진다. 그러나 현재 대안에너지로 거론되고 있는 여러 에너지들이 세계 에너지 시장에서 차지하는 비율과 성장률, 그리고 전망을 볼 때 이들이 화석연료 등의 주류 에너지들을 대체하기에는 아직까지는 무리가 있다. 그러므로 대안에너지라는 말 보다는 재생가능 에너지(Renewable Energy), 지속적 사용가능 에너지 라는 말이 현재 각국에서 새로이 개발되고 있는 에너지에 대한 명칭으로 잘 어울릴 것이다.

여러 가지 재생가능 에너지 중 현재까지 시설 면에서 가장 큰 규모로 운영되어온 에너지는 수력이다. 현재 인류가 사용하는 수력 발전의 형태는 수류의 낙하에서 오는 위치에너지의 운동에너지로의 변화를 이용한 것으로 고전적인 형태에서 그 기본은 변화하지 않았다. 그러나 현대 전력 사용규모가 폭발적으로 증가하면서 그 에너지를 활용하는데 더욱 더 큰 시설이 필요해지고, 이로 인해 주변 지역 환경, 기후 변화 등의 환경파괴 문제가 큰 부작용으로 대두 되었다. 또 넓은 지역에 설치해야 하므로 지가 상승 등의 요인으로 인한 가격 변동이 커 최근에는 투자비용의 약 70%이상이 대지 매입에 투입되는 등 초기 투자비용에 비한 효율이 화력이나 원자력 발전에 비해 현저히 떨어지므로 미래에도 지속적으로 사용하기에는 무리가 있다.

현재 재생가능 에너지 중 가장 각광받고 있는 것은 풍력 발전이다. 풍력 발전은 좋은 입지조건을 갖출 경우 효율이 높고 단가가 낮은 전력을 생산할 수 있는 이점이 있다. 세계에서 가장 높은 효율을 가진 독일, 덴마크 등 유럽의 풍력발전의 경우 발전 단가가 현재 4cents/kWh (2002년)로, 이것은 화력이나 원자력 발전의 발전단가에 못지 않은 것이다. 그러나 그 입지의 선정이 쉽지 않고, 바람이 지속적으로 불어주지 않으면 발전이 불가능하다는 약점이 있다. 입지 선정의 경우 연안에 풍력발전기를 설치하는 방안이 검토되고 있으나 아직까지는 기술적인 장애가 커 실현되지 않고 있다. 그러나 세계적으로 풍력에너지의 발전 비율을 높이려는 움직임이 커 2002년 0.4%에서 2020년까지 약 12%로 그 비율을 높이려 하고 있으며, 시장 규모 역시 연간 57억불 규모에서 2000억불 규모까지 커질 것으로 보인다. 국내에서 풍력 발전은 현재 벽지 산간도서에의 전력 공급 등의 용도로 사용되고 있으며, 대규모 풍력발전단지 개발이 우리대학 인근 대보 등지에서 현재 추진 중에 있다.

태양광발전은 그 성격이나 형태-제한적인 운용시간과 설치 위치-에서 풍력과 유사한 형태를 가진다. 그러나 태양광 전지 판의 소재가 갈륨이나 실리콘 등의 고가 원소이기에 전지 판의 가격이 높고, 하루 중 발전이 가능한 시간 역시 불규칙하며 장시간의 발전이 힘들어 높은 효율을 기대하기 어렵다. 또 발전단가 역시 아직은 7~8cents/kWh 정도로 높은 편이라 풍력발전 정도의 실용성을 가지려면 기술의 발전이 아직 더 필요한 단계이다.

최근 브라질, 미국 등의 국가에서 활발한 개발과 이용을 보이고 있는 Biomass 에너지도 재생 가능한 에너지로 연구 중에 있다. 브라질의 경우 사탕수수 등의 식물에서 알코올을 채취하여 차량의 연료로 사용하고 있고, 음식물이나 쓰레기의 발효에서 발생하는 메탄 등을 이용하는 연구와 이용도 활발히 진행되고 있다. 그러나 Biomass 에너지도 생산하는데 드는 면적이 많이 필요하고(동일 전력 생산 시 태양광 발전의 약 81배), 효율적인 작물 생산을 위해 필요한 농약이나 비료 등도 환경을 파괴할 우려가 있어 광범위한 실용화는 힘든 단계다.

해양의 조류나 파도를 이용한 조력, 파력발전은 아직까지는 기술적인 초보단계에 머물러 있으며, 지하의 고온 층을 이용한 지열발전은 여러 나라에서 활용하고 있으나 지역적인 한계를 가지므로 국내에서는 두 기술 모두 활용하기 힘들다.

연료 전지를 활용한 수소 에너지는 최근 미국 정부가 막대한 연구자금을 투자하는 등 활발한 연구 활동이 벌어지고 있다. 그러나 전기 분해나 열화학 사이클 등을 통한 물에서 수소를 분리ㆍ획득 해내는 공정이 아직까지는 비효율적이고, 오히려 환경 문제를 유발시킬 가능성도 있어 새로운 방법들-태양 에너지를 이용한 광촉매 등-이 연구 중에 있다.

2001년 Global Environment Facility(GEF)에서 발표한 보고서에서 40년 후 개발도상국들이 추가로 필요한 전력량은 500만 MW에 이를 것으로 조사되었다. 이 보고서에서는 10년 이내 개발도상국에서 재생 가능 에너지가 단 3%의 시장만 점유한다고 해도 그 투자규모는 연간 50억불을 넘을 것으로 예상하고 있다. 이처럼 거대한 시장에서 주도권을 잡기 위해서도, 당면한 에너지 문제를 해결하기 위해서라도 광범위한 재생에너지 기술의 개발로 화석연료 위주로 구성된 에너지 시장의 다각화를 추구해야 할 것이다.

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