서남해안 신재생에너지 벨트를 가다 ①

• 봄날은 사람에게뿐 아니라 태양광발전소에도 축복이다. 서늘한 바람에, 따뜻한 햇볕 덕분에 연중 가장 많은 시간 동안 효과적으로 전기를 생산할 수 있기 때문이다. 특히 한반도 서남해안은 태양광발전에 천혜의 조건을 갖추고 있다. 관련 산업이 빠른 속도로 성장하고 있는 서남해안 현지를 다녀왔다.

4월29일 오후 포스코 광양제철소에서 관계자들이 지붕에 설치된 태양광발전소 전지판을 점검하고 있다.

남도의 봄이 절정으로 치닫고 있던, 아니 여름을 향해 달려가던 4월29일 오후 2시께 전남 광양 포스코 광양제철소. 기자는 이 회사 에너지기술팀 대리 박병운(42)씨 등 4명과 함께 태양광발전소를 살펴보기 위해 20여m 높이의 냉연공장 창고 지붕에 올랐다. 이 지붕에는 136W짜리 박막 필름형 태양광 모듈 7384개가 설치돼 있다. 1MW(메가와트)급 발전소다. 여러 개의 태양광 전지를 결합한 판인 모듈들이 열병식 하듯 늘어선 모양이 장관이었다.

박씨는 “모듈에 분진이 쌓이면 햇볕을 차단해 발전효율이 최대 8% 정도나 떨어지므로 잘 닦아야 하고, 태풍 등 기상이 악화될 때는 배선 등에 문제가 없는지 점검해야 한다”며 바쁜 손길을 놀렸다.

발전소 설비는 지붕 위의 모듈 외에 태양광 전지에서 생산한 직류를 교류로 바꿔주는 인버터 4세트, 변압기 1세트, 22.9KV의 송전선 5km 등으로 구성된다. 이를 갖추는 데 들어간 돈은 모두 63억원.

이날 총 발전량은 5226KWh. 지난해 6월 첫 가동 때부터 4월29일 현재까지 총 누적 발전량은 1017.19MWh. 전력거래소로부터 1KW당 667.38원을 받을 수 있으므로 6억7885만원의 판매수익을 올린 셈이다. 포스코는 포항제철소에도 후판 제품창고 지붕에 1MW 규모의 발전설비를 갖춰 광양제철소의 태양광발전량을 포함, 연간 16억원의 판매수익과 1600t의 온실가스 감축 효과를 기대하고 있다.

‘친환경 기업 이미지 구축’



유휴공간인 냉연공장 제품창고 4개 지붕에 태양광발전설비를 설치한 것은 포스코가 국내 처음이다. 이를 통해 부지활용도를 높이고, 초기투자 비용을 최소화했다. 포스코는 이 발전설비가 태양광 에너지 이용 및 보급을 확대하고 국가 신재생에너지 산업 육성에도 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 포스코 한 관계자는 “태양광발전 사업이 기후변화로 인한 시장 변화에 능동적으로 대응하고 친환경 기업 이미지를 구축하는 데 도움이 될 것이다”라고 말했다.

전남 신안군 바닷가에 건설된 신안동양태양광발전소는 단일 시스템으로는 세계 최대인 24MW 규모다.

광양제철소의 태양광발전 사업은 포스코의 환경경영을 상징하는 아이콘이다. 정준양 포스코 회장은 2월 취임 뒤 환경 경영을 강조하면서 “환경과 경제가 시너지를 극대화하는 저탄소 녹색성장 시대를 준비해야 한다”고 강조했다. 그런 경영 비전 속에서 태양광발전 사업뿐 아니라 풍력, 연료전지, 소수력발전, 회전로상식 환원로(폐기처리되는 부산물을 재활용한 용광로) 사업 등을 벌이고 있다.

흥미로운 점은 광양제철소 지붕에 태양광발전설비가 들어선 뒤 한반도 서남쪽, 즉 전라남도 지역에 1MW급 이상 대규모 상업 태양광발전소가 하나둘씩 몰려들고 있는 것. 2008년 9월엔 삼성물산의 솔루채진도 태양광발전소(3MW급)가, 11월엔 단축추적형(하나의 축을 가진 전지판이 태양의 위치를 쫓는 방식) 시스템으로는 세계 최대 규모인 동양건설산업의 신안동양태양광발전소(24MW급) 가 가동에 들어갔다. 물론 이보다 규모는 작지만 서울마린은 순천 등지에 태양광발전소를 앞서 지어 서남해안권에 태양광 단지가 모여들게 하는 선구적 역할을 했다. 서울마린은 2004년 11월 150KW급 태양광발전소인 에너지농장 1호기(순천)를 시작으로 2005년 10월 700KW급 2호기(순천), 2005년 12월 800KW급 3호기(고흥) 등을 세워 가동에 들어갔다.

천혜의 자연조건

서남해안 지역에 태양광발전소가 몰려드는 것은 무엇보다 천혜의 자연조건 때문이다. 즉 일조량이 풍부하고, 해상에서 연중 적당한 바람이 불어오기 때문이다. 기상청이 1988년부터 2007년까지 전국 22개 지점을 조사한 결과 목포는 1㎡당 연평균 일조량이 5110MJ(메가줄)로 1위를 기록했다. 서울의 일조량은 전국 평균(4675MJ)을 밑돈다. 또 바람이 많기로 유명한 제주해안이 초속 6.96m를 기록하는데, 전남해안도 이에 못지않아 초속 6m에 달한다. 또 육지와 섬을 모두 합할 경우 전남은 해안지역이 전국의 56%를 차지할 정도여서 태양광발전에 더없이 좋은 지역이다.

일조량이 많은 것과 태양광발전의 연관성은 금방 이해가 되지만 바람이 중요한 요소라는 점은 언뜻 이해가 되지 않는다. 이 점을 이해하려면 우선 태양광발전의 원리를 알아야 한다.

태양광전지는 태양빛을 직접 받아 이 빛에너지를 전기에너지로 변환시킨다. 요즘 태양광전지의 주 소재는 폴리실리콘 반도체다. P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 전지에 빛이 비치면 그 빛에너지가 태양전지에 정공(hole)과 전자(electron)를 발생시킨다. 이때 정공은 P형 반도체 쪽으로, 전자는 N형 반도체 쪽으로 모여 전위차가 발생하면서 전류가 흐르는 것이다. 태양전지(cell)에서 이렇게 생성된 전류가 여러 개의 셀로 합쳐진 모듈(module)로 연결되고, 다시 여러 개의 모듈을 조립해 연결한 어레이(array)를 통해 한군데로 모아진다.

태양광발전의 기본 소재인 반도체는 열에 약하다. 따라서 봄이나 가을 날씨처럼 햇빛이 풍부하고, 바람이 그 열기를 식혀주는 조건에서 가장 많은 전류를 생산한다. 여름에 일조량이 많아 최대 전력을 생산할 것 같지만 사실은 너무 뜨거워지면 반도체의 효율이 떨어져 그만큼 전력 손실이 많아진다.

광주첨단과학산업단지에 들어선 서울마린의 태양광모듈 생산공장은 전 공정을 자동화해 생산성을 높였다.

둘째 전남도(도지사 박준영)가 ‘신재생에너지벨트’ 정책을 펴면서 적극적으로 관련 산업개발을 지원하고 있는 것도 태양광발전 기업들을 끌어들이는 데 큰 몫을 했다. 특히 전남 지역의 태양광 상업발전은 301개 업체가 등록돼 전국 생산량의 45%인 136MW를 만들어내고 있다. 전남도는 신재생에너지원 개발사업뿐 아니라 태양광주택 등 보급사업, 신재생에너지산업 클러스터를 위한 전용단지 조성 등 산업화도 지원할 계획이다.

지식경제부에 따르면 2008년 말 현재 광역단체 가운데 전남도의 신재생에너지 생산량은 1528TOE(석유로 환산한 t단위)로 전국의 27.2%를 차지하고 있다. 전남도는 2015년까지 모두 2071MW 규모의 발전단지를 추가로 조성할 계획인데 600MW 규모의 풍력발전소와 751MW 규모의 조류발전소 등이 이미 포스코건설에 의해 추진되고 있다. 발전단지에 들어가는 사업비는 11조8117억원으로 전액 민자로 조성될 예정이다.‘기타 신재생에너지 사업 관련 기사는 7월호 게재 예정’

서남해안 신재생에너지벨트의 최고봉은 동양건설산업(사장 이길재)이 만든 ‘신안동양태양광발전소’다. 이 발전소의 규모는 단축추적형 시스템으로는 세계 최대다. 가로 1.3m, 세로 0.95m짜리 태양광모듈 13만656장이 들어선 이곳의 넓이는 축구장 93개를 나란히 붙여놓은 것과 같은 67만㎡.

4월30일 오후 1시께 발전소 초입으로 들어서자 모듈들이 거의 수평으로 누워 해바라기를 하고 있었다. 일출시부터 오후 1시10분 현재까지 발전량은 9만4294KWh. 지난해 발전 시작 이후 총 누적발전량은 3만2651.15MWh. 연간 3만5000MW를 생산해 약 1만가구가 1년간 사용할 수 있다. CO2 감소량은 2만4488t. 자동차 3만대가 1년 동안 배출하는 CO2 량을 줄이는 셈이다.

국내 최대 태양광단지

평균 발전시간은 하루 4.48시간. 발전소를 관리하는 주양수 시설과장은 “4시간 이상이면 효율이 아주 좋은 편이다. 오늘처럼 날씨가 좋으면 8시간 이상 발전이 가능할 것 같다”고 말했다. 이 드넓은 발전소를 관리하는 인원은 고작 10명. 전기안전 담당 5명, 현장 관리 담당 5명이다. 걸어서 발전소 주변을 다 돌아보는 데 2시간30분이나 걸리기 때문에 관리자들은 4륜 오토바이를 타고 다니며 어레이의 이상 유무를 점검한다.

전남 신안군 지도읍 태천리는 지금도 염전이 운영되는 곳으로 기자가 방문했을 때 비릿한 갯내가 짙게 풍겨왔다. 염전이 있는 곳은 대개 일조량과 바람이 충분해 태양광발전의 최적지라고 볼 수 있다. 마을에서 1km쯤 떨어져 발전소가 들어선 곳은 이전에 방치된 땅이었다. 간척한 지 10년이 지났지만 양어장으로 사용했기 때문에 질척거리는 점토층이 대부분이었다. 동양건설산업은 그 위에 덤프트럭 4만7000대분의 흙을 쏟아 붓고 지반을 다져 발전소가 들어설 수 있는 곳으로 바꾸는 대공사를 단행했다. 7개 변전소와 내부 도로, 관리동 건설 등을 포함 총공사비는 1951억원에 달했다.

발전소 건설 당시 가장 큰 문제점은 송전 설비공사였다. 주양수 과장은 “발전소에서 한전 배전선으로 연결하는 데까지 새로 25km에 이르는 송전시설을 만들어야 했는데 사유지에 전봇대를 세워야 해 주민들의 원성도 일부 있었다. 그러나 발전소 건설에 호의적인 군청과 주민들의 협조로 공사기간을 크게 단축할 수 있었다”고 말했다. 신안동양태양광발전소는 유로머니지가 선정한 ‘최우수 PF(프로젝트 파이낸싱)상’을 수상했고, 제4회 대한민국토목·건축대상에서 에너지부분 최우수상을 받기도 했다.

동양건설산업이 전례가 없는 대규모 태양광발전시스템을 갖출 수 있었던 것은 토목사업에서 축적한 기술과 노하우를 보유한 데다 친환경 발전사업에 대한 이길재 사장의 강한 의지가 있었기 때문이다. 동양건설산업 관계자는 “앞으로 주택 사업 등 다양한 분야에서도 태양광발전소의 노하우와 기술력을 적용할 계획이다”라고 밝혔다.

삼성물산(대표이사 부회장 이상대)이 전남 진도군 고군면에 건설한 솔루채진도 태양광발전소는 작은 공원 같다. 발전소 부지 안에 커다란 정자와 연못까지 만들어놓아 태양광발전소가 ‘시각공해(eyesore)’라는 말을 무색케 하고 있다. 지난해 9월 준공식을 가진 이 발전소는 8만7904㎡ 부지에 들어선 3MW급으로 약 1500가구에 전력을 공급할 수 있는 규모다. 투자비는 약 220억원. 삼성물산은 폐염전이었던 이곳을 매입해 발전소로 바꿔놓았다.

신소재 성능 테스트 시스템 갖춰

솔루채진도는 삼성물산이 태양광발전소 건설과 운영을 통해 전력 판매사업에 직접 나선 첫 사업장이라는 점에서 의미가 남다르다. 솔루채(Sol-Luce)는 스페인어 Sol(태양)과 이탈리아어 Luce(빛)의 합성어로 태양빛을 의미한다. 이곳은 또 다양한 신소재와 장치의 성능을 테스트하는 시스템을 갖추고 있는 곳이다. 발전소를 관리하는 홍기남 소장은 “어레이에 붙어있는 센서인 트래커가 태양의 위치를 감지해 모듈의 방향을 조절한다”며 “이곳엔 최신형인 독일 선캐리어사 제품이 설치돼 있다”고 말했다.

삼성물산은 2004년부터 잉곳(다결정 실리콘), 실리콘 웨이퍼, 셀(전지), 모듈 등 태양광발전 사업의 원료 및 소재 부품을 공급해왔고, 태양광발전소 건설 및 운영까지 각 분야를 수직 복합화하면서 임가공 생산 및 공급 체제를 바탕으로 한 태양광발전 사업의 일관체제를 구축했다.

삼성물산은 태양광발전 사업을 본격적으로 추진하기 위해 전문 브랜드인 ‘솔루채’를 도입해 이미 해외 7개국에 상표 출원을 했으며, 일부 지역에선 상표 등록까지 마쳤다. 해외에서의 태양광 사업도 활발히 진행되고 있다. 지난해 7월 그리스에 태양광 사업을 위한 현지법인 솔레코 에스에이(SOLECO S.A.)를 설립했으며, 일조량이 풍부한 유럽과 미국, 캐나다, 중동 지역의 태양광발전소 건설과 운영사업도 적극 검토하고 있는 것으로 알려졌다.

삼성물산의 솔루채진도 태양광발전소.

삼성물산 관계자는 “원료 및 소재 공급뿐 아니라 차세대 태양광 장치사업에 대해 해외 유수기업들과 협력 방안을 모색하며, 유망 기업에 대한 지분 투자, M＆A 등을 통해 사업을 확대해나갈 계획이다”고 밝혔다.

서남해안 지역에 신재생에너지벨트가 구축될 수 있도록 첫 단추를 꿴 곳이 바로 태양광발전업체이자 발전시설지원업체인 서울마린(사장 최기혁)이다. 이 기업은 2004년 전남 순천시 별량면 두고리에 1MW급 태양광실증연구단지를 만들어 태양전지판 23종, 인버터 14종 등을 국산, 외국산 등으로 다양하게 조합해서 태양광 제품의 비교연구를 시작했다. 이 발전소는 기획재정부(당시 산업자원부)가 75억원, 서울마린이 25억원을 투입해서 만들었다. 연구결과는 2007년 마무리됐으나 그 내용은 아직 일반에 공개되지 않고 있다.

한때 이곳은 친환경에너지 교육의 현장으로 많은 사람의 관심을 모았고, 연간 1000여 명의 전문가들이 방문했다. 발전소가 폐염전에 들어선 데다 대규모 태양광발전사업이 일반화되기 전이었기 때문이다.

태양광발전 모든 시스템 국산화 목표

서울마린이 2005년 12월 순천시 별량면 순천만 갈대밭 근처에 설치한 에너지농장 2호기는 국내 최초로 단축트래커시스템을 적용한 태양광발전소다. 원래 1MW 규모로 계획됐으나 환경단체의 반발로 규모가 줄어 현재 700KW 발전을 하고 있다. 주변에는 바이오디젤 생산을 위한 5000평(1만6500m2) 규모의 유채꽃밭이 조성돼 있다. 이곳에 설치하지 못한 모듈은 고흥군 남양면으로 옮겨져 800KW급 발전시설을 갖추고 있다.

이 지역은 유명한 철새 도래지다. 따라서 환경단체들은 이 발전시설의 전지판이 햇빛을 반사해 철새 이동경로에 악영향을 미친다고 반발했다. 그러나 모듈의 빛 반사율은 아스팔트의 그것과 비슷하고, 발전소 설치 이후 순천만의 대표적 철새인 흑두루미 개체수도 오히려 늘어난 것으로 알려졌다. 관리를 맡고 있는 장원철 대리는 “환경단체의 우려와 달리 새들이 달라진 환경에 오히려 잘 적응하고 있는 듯하다. 새들이 태양전지판에 올라앉아 똥을 싸기 일쑤여서 관리자들이 그것을 닦아내는 게 고역이다”고 말했다.

서울마린은 4월6일 광주첨단과학산업단지에 태양광모듈을 생산하는 최신 공장(2만6654㎡)을 준공했다. 214억원이 투자된 이 공장은 현재 30MW 규모의 모듈을 생산할 수 있지만 연내에 50MW 규모로 확대될 예정이다. 전 생산공정을 자동화해 생산성을 높인 이 업체의 ‘선데이(SunDay)’ 브랜드는 국내산 가운데는 최고 효율을 기록하고, 세계 3위권 수준에 올라선 것으로 알려졌다. 서울마린은 앞으로 200억원을 추가로 투자하고, 9월께 직접 생산한 태양광 모듈을 공장 지붕에 얹어 1MW 규모의 발전을 시작할 계획이다.

이 회사 수석연구원인 김현우 박사는 “서울마린은 후발주자이지만 태양광발전에 관련된 모든 시스템을 다 갖춘 유일한 국내 기업이다. 모든 제품의 국산화를 이루고, 기술에서 차별화된 모듈 회사를 만들어 승부를 걸겠다”고 밝혔다.

서울마린은 1994년 일본 혼다의 소형엔진동력 시스템 판매회사로 시작해 15년 만에 태양광발전소에 필요한 모든 제작시스템을 갖추고 전국에 120여 개 발전소를 설치한 태양광발전 전문기업으로 성장했다.

전남 순천지역의 한 농가 옥상에 태양광발전 시설이 갖춰져 있다.

정부 지원제도 변화에 강한 반발

서남해안 지역의 대표적 태양광발전 업체들을 돌아보며 관련 산업의 미래가 손에 잡힐 듯 다가왔다. 선진국의 80%대에 진입한 국내 기술력, 민간자본의 의지, 소비자의 관심, 그리고 녹색성장에 대한 정부의 강력한 의지 등이 한데 어우러져 시너지 효과를 낳을 것으로 기대됐다.

그러나 4월29일 지식경제부가 태양광발전 차액의 연도별 지원 한계 용량을 정하는 내용의 ‘2009년 신재생에너지 기술 개발 및 이용·보급 실행 계획’을 확정, 발표하면서 이런 기대가 힘을 잃고 있는 듯하다.

발전차액지원제도란 신재생에너지원으로 생산한 전력과 기존 에너지원으로 생산한 전력의 생산단가 차액을 정부가 보상해주는 것으로, 새 에너지원을 육성하기 위해 마련된 제도다. 기존에는 2011년까지 총 한계용량 500MW를 정해 연도별로 한계 없이 지원해왔지만 앞으로는 500MW 중 잔여 용량 200MW에 대해 올해 50MW, 2010년 70MW, 2011년 80MW로 배분한다는 것이다. 이에 따라 연도별 지원 한계용량을 넘어선 발전소는 발전차액 지원 없이 전력거래소가 구매하는 가격에 판매해야 해 손해를 입게 된다.

지식경제부가 이런 조치를 내놓을 수밖에 없었던 것은 지난해 태양광발전이 예년보다 4배 이상 급증해 257MW의 물량이 일시에 몰려 재정 부담이 가중된 탓이다. 지경부 측은 “일시적인 수요 폭증으로 인해 조기에 총 지원 한계용량이 소진되는 것을 막고 태양광 산업의 균형 있는 발전을 위한 조치”라고 밝히고 있다.

하지만 관련 업계는 크게 반발하고 있다. 정부가 이미 지난해 태양광발전 차액 보전액을 최대 30%까지 인하했는데, 이번 조치로 태양광발전 예비 사업자 다수가 피해를 볼 수 있다는 것이다. 한국태양광발전업협동조합 측은 “연도별 한계용량 제한, 설치의향서 제출 등 갑작스러운 제도변경은 중소형 태양광발전사업자의 사업의지를 꺾고, 발전장비 생산업계에도 타격을 줄 것이다”고 밝혔다.

태양광발전은 비록 초기 투자비용이 많이 들고 기술 발전이 더디지만 신성장동력으로 손색이 없다. 최근 세계 최대 검색엔진인 구글이나 일본의 히타치가 신규로 태양광발전 사업에 뛰어들 계획을 밝힌 것만 봐도 알 수 있다.

현대경제연구원도 5월7일 “태양광발전이 한반도 에너지 문제를 해결할 수 있는 최고의 아이템이므로 남북 태양광 클러스터를 구축할 필요가 있다”고 밝혔다. 연구원은 또 “태양광발전의 핵심소재인 폴리실리콘 및 웨이퍼 등은 반도체 산업과 동일한 기술을 요하므로 우리의 반도체 기술이 유용하게 활용될 것이다. 미래의 성장동력을 확보하는 차원에서 태양광 기술개발의 중장기 로드맵을 구상하고 국가적 지원을 확대해야 한다”고 주장했다.

태양광발전 시스템 어떤 것이 있나

태양광발전 시스템은 어레이 설치 방식에 따라 고정형, 가변고정형, 단축추적형, 양축추적형 등으로 나뉜다. 고정형이란 태양을 많이 받을 수 있도록 남향으로 어레이를 고정시킨 형태인데, 외관상 인삼밭을 닮았다 해서 인삼밭형이라고 불리기도 한다. 추적형에 비해 설치비가 적게 들지만 효율은 떨어진다. 가변고정형은 고정형을 개량해서 단계별 각도를 수동으로 조정할 수 있게 했다.

추적형은 센서를 달아 어레이가 태양의 위치를 추적할 수 있도록 만든 장치로, 고정식에 비해 발전효율을 약 15% 높일 수 있다. 단축은 축이 하나임을 뜻하고, 양축은 축이 두 개라서 더 효율적인데 흔히 고정식에 비해 발전량을 40~60% 높일 수 있는 것으로 알려져 있다. 양축추적형은 어레이의 움직임이 커서 그만큼 많은 부지가 필요하므로 대규모 발전에는 비효율적이다.

일일 평균 발전시간은 경사고정형이 하루 3.5시간, 단축추적형은 하루 4.0시간, 양축추적형은 4.2시간으로 알려져 있다. 날씨가 좋은 봄 가을에는 8시간 이상 발전하기도 한다.

태양광발전은 공급처에 따라 독립형시스템(Stand Alone System)과 계통연계시스템(Grid-Connected System)으로 나뉜다. 독립형은 외딴 섬과 같이 전기가 들어오지 않는 지역에서 태양광발전만으로 전기를 공급하는 시스템이다. 여기에는 심야나 악천후에도 전기를 쓰기 위해 필요한 축전지가 추가로 필요하다. 계통연계시스템은 발전된 전력을 전력회사의 송전선을 통해 공급해 판매하는 방식이다.

지경부는 태양광 실용화 정책을 효과적으로 펴고 있는 독일 일본 미국 등의 제도를 반면교사로 삼아야 할 듯하다. 주 OECD대표부가 올해 1월 만든 ‘녹색성장 관련 OECD의 논의동향 및 시사점’ 보고서에 따르면 독일은 비교적 높은 보상수준(USD 0.65/KWh)에도 불구하고 발전차액보전 제도와 각종 융자지원 제도를 효과적으로 결합해 태양광발전 산업을 잘 육성하고 있는 것으로 나타났다. 일본은 50% 투자 인센티브 제도를 통해 높은 보상수준을 유지하면서 관련산업의 높은 경쟁력으로 정책효과를 높이고 있고, 미국도 연방정부와 각 주 정부의 세제지원과 쿼터 제도를 도입해 태양광발전 산업을 잘 이끌어나가고 있다.