탈원전, 친환경 에너지의 대표쯤으로 인식되는 태양광, 풍력등이 주목받고 있습니다만...
사실 이 두가지 발전 방식 모두 우리나라하곤 잘 맞아떨어지지 않습니다. 우선 우리나라의 일광을 통한 태양광 발전가능시간은 평균 약 3.5시간정도입니다. 시설용량대비 유효용량은 15%정도입니다. 풍력 역시 사정은 마찬가지여서 유효용량은 약 25%정도입니다.
즉각 수요에 대응할 수 없다면 그 수단은 어디까지나 보조에너지 수단에 불과합니다. 실제로 모범사례로 여겨지는 독일 역시 화력발전 비율이 높아지고, 이산화탄소 발생량은 더욱 더 늘었습니다. 친환경에너지 비율이 27%까지 올랐는데도 외려 이산화탄소는 더욱 더 많이 배출하는 이유가 여기에 있습니다. 태양광이 발전하지 못하는 시간대 전력수요는 화력과 외부에너지 수입으로 메우고 있는 형편인 겁니다.
또한 태양광 발전을 위한 FIT요금으로 인해 전기요금은 연간 8.4%이상 인상되어. 2000년대비 2012년 요금은 2.6배이상 인상된 상황입니다. 탈원전을 하며, 그 대안으로 태양광/풍력만을 들이밀 수만은 없는 가장 중요한 이유입니다. 전기요금은 인상되었고, 친환경에너지 비율도 27%로 올랐지만, 오히려 이산화탄소 배출량은 더 늘었다면 이건 좀 더 생각해 볼 여지가 존재하겠지요. 실제로 독일은 EEG 2.0과 같은 법안을 통과시켜 시장경쟁요소를 좀 더 강화하고, 보조금을 삭감하고 있으며. 정책적으로 보조금 제한을 통해 태양광 비율을 줄이고 있습니다.(해상풍력등에 보조금 제한을 올려 상대적 비율조정을 꾀하고 있습니다.)
그렇다면 우리도 이런 독일의 전례를 그대로 따라가야 할까요?
제가 볼때 우리의 환경은 그렇지가 못 합니다.
우선 우리나란 산업용 전력사용 비중이 높아, 연평균 전력부하율이 80%를 넘어서는 일도 있는 나라입니다. 전력부하에 즉각 대응할 수 없는 발전체계라면 비중이 높아져도 별 도움이 되지 못합니다. 효용성 있는 보조수단이라면 모를까.
건설단가를 생각해보더라도...
해상풍력의 W당 건설비는 4500원. 태양광의 W당 건설비는 1800원입니다. 그나마도 풍력은 해상선로가설단가가 빠졌지요. 그리고 모두 중간평균값인데, 이러한 시설을 건설하더라도 실제 제공가능한 전력은 위에서 언급하였듯 15%와 25%입니다. 태양광의 경우 피크타임에 대응이 가능하다는 장점이 있으나 그외의 시간대에선 침묵을 하거나 효율이 거의 없거나 아예 전무한 단점이 있고. 풍력의 경우 아주 비규칙적입니다. 발전이 될 수도 있고, 안 될 수도 있기 때문입니다. 발전은 되지만, 그게 꼭 필요할때 된다는 보장은 없습니다.
보다시피 개판이죠.
해상풍력의 경우 이보단 좀 더 평균값에 수렴하는 꾸준함을 보이긴 하지만 그저 패턴이 완화되는 정도에 불과합니다. 발전량이 아주 지저분하지요? 이래서야 이 수단을 믿고 전기를 쓰다가 갑자기 바람이 멈추면 블랙아웃이 나겠지요. 결국엔 이러한 지저분한 패턴을 예측해 그를 보상할 수 있는 다른 꾸준한 발전수단을 가동하거나 즉각 가동할 수 있게 상시준비해야 합니다.
선진국등지에선 EES등으로 이를 보상합니다. 필요없을때 발전했던 전력을 충전해뒀다가 피크타임에 꺼내쓰거나, 발전을 하지 못할때 수요처가 요구하는 전력을 보내주는 것입니다. 물론 용량에 비례해 EES의 규모가 거대화되고, 또 그 수준도 한계가 존재하지요.(무엇보다 EES자체가 거대한 충전지나 다름 없으니 그 건설비용은 발전시설 건설단가보다도 더 비쌉니다.)
그래서 아이러니하게도 태양광, 풍력발전량이 늘어나고, 그 비중이 늘어나도 그 불확실성을 보상하기 위한 주된 수단은 여전히 화력발전등이기에 이산화탄소 발생량은 줄지 않고 더 늘어나는 아이러니가 발생하고 있습니다.
즉, 친환경 혹은 탈원전의 대안으로 태양광 혹은 풍력은 완전하지 못하다는 걸 말씀드리는 것입니다.
특히나 독일처럼 급하면 이웃나라의 전기를 구매할 수 있는 나라가 아니기에 우리나란 이들 수단의 불완전함이 곧 치명적인 결과를 불러일으킬 수 있습니다. 이를테면 블랙아웃같은...
이러한 특성 때문에 우리나란 이미 태양광 혹은 풍력과도 다른 대안 에너지를 마련했는데.
그게 연료전지 발전입니다.
연료전지의 주된 연료는 수소입니다. 수소와 산소를 반응시켜 전기와 열과 물을 얻어내지요.
문젠 이 수소를 얻어내는데 많은 전기가 들어가 경제성이 없으므로, 최근의 연료전지는 연료로 LNG를 이용합니다. LNG란 물질에게서 개질기를 통해 수소를 얻어내 연료로 삼는 것입니다.
이 연료전지의 가장 중요한 장점은 바로 효율입니다.
태양, 풍력과는 달리 발전용량과 시설용량이 100% 일치합니다. 화력발전과 동일한 특성을 공유하면서도 질소산화물을 사실상 배출하지 않을뿐더러 발생하는 이산화탄소의 양 역시도 3분의 1수준입니다. 여기에 발전효율성은 약 47%수준이고, 열효율성까지 따지면 80%에 이릅니다. 가스화력발전보다 효율성이 더 높은 것입니다.
뿐만 아니라, 발전용량에 비해 체계자체의 크기 역시 작습니다.
발전용량당 시설면적은 태양광의 110분의 1. 풍력의 220분의 1에 불과합니다. 1MW기준 179m2의 면적을 요구하지요. 땅이 좁아터진 우리나라에선 이상적인 장점입니다. 이로 인해 전기의 주된 수요처인 도심 곳곳에 배치할 수 있으며, 당연하게도 태양광과 풍력발전에게 반드시 필요한 일정비율의 EES와 선로가설 비용이 필요하지 않습니다.
뿐만 아니라, 연료역시 기존 도기가스 관로를 그대로 유용할 수 있고, 기존 아파트단지의 열병합 시설을 대체하여 발전과 온수 및 열공급을 동시에 수행할 수 있습니다. 이러한 이유로 과밀한 도심지를 보유한 서울시는 외부의 에너지 공급원에 의존하지 않고, 도심지에 연료전지 발전시설 및 각주택단지마다 연료전지를 추가하여 전체 전력의 약 47.6%를 2030년까지 연료전지로 충당하겠다는 계획을 가지고 있습니다.
현재 가동중인 연료전지발전시설의 가동률은 약 90%수준이며, 소음은 거의 전무하며, 이산화탄소를 제외한 공해 역시 거의 발생시키지 않고 있습니다. 문제는 발전시설의 비용입니다.
현재 화성시 일원에 건설예정인 60MW급 연료전지단지는 W당 건설단가 약 5400원수준입니다.
기술이 발전되면서 앞으론 W당 약 1600원수준까지 단가를 끌어내릴 예정이라 하는데, 이미 가시권에 들어오고 있는 상황입니다. 연료전지셀 생산공장들이 증설되고 있으며. 친환경에너지 의무비율을 지켜야 하는 국립, 사립 발전회사들은 태양광과 풍력대신 연료전지를 택하는 비율이 2013년 이래 폭증하고 있습니다.(가장 큰 부담인 주민민원이 없고, 토지구매부담이 없기 때문입니다.)
무엇보다 우리나라에 있어 연료전지는 경제적으로도 가장 유리한데...
연료전지 자체가 자동차, 조선, 항공, 전자, 배터리등의 전후방산업이 방대하기 때문입니다.
이미 풍력과 태양광은 기술은 물론 생산수단 역시 중국과 유럽등이 압도적인 1위를 차지하고 있어 우리나라에게 있어 산업적으론 레드오션이나 마찬가지인 상태입니다. 반면 연료전지는 우리나라의 각 유관산업과 연관되어 있고, 기술력 역시 상당히 쌓여 있어 메리츠, 한화등의 주식회사들에선 2020년쯤이면 우리나라가 연료전지 산업에선 수위권 선도국이 될 거라고 예측하고 있습니다.
실제로도 정부에선 신재생 에너지에 있어 연료전지를 크게 밀어주는 상태이고. 각 주식회사들에서도 현 행정부가 연료전지 설비를 700MW까지 늘릴 것이라 예측중입니다. 경제유발효과와 경제적효과, 효율적인 전력공급과 에너지공급 모두를 고려할 때 연료전지는 우리나라 실정에 가장 잘 부합한다고 봅니다.
즉, 우리나라에서만큼은 신재생 에너지라면 태양광, 풍력보단 연료전지를 떠올리게 될 것으로 예측합니다.
작성일 : 17-06-19 22:58
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