• 에너지 위기 및 지구온난화를 방지할 수 있는 대안은 무엇인가.
• 무엇으로 고갈되는 화석연료를 대체해 에너지 위기를 극복할 수 있을까. 무엇보다 에너지 소비량을 줄여야 한다. 절약, 효율적인 기기의 사용 등을 통해 에너지 사용량을 줄이고 산업구조를 에너지 저소비형으로 바꿔야 한다. 다음으로는 에너지원을 화석연료가 아닌 신재생에너지로 바꿔나가야 한다.

고유가 태풍이 휘몰아치고 있다. 2002년 한 해 평균 배럴당 23.88달러였던 두바이유 현물 가격은 2008년 7월4일 현재 140.70달러로 무려 6배 가까이 뛰었다. 전문가들은 유가 상승의 원인으로 ‘수급 상황의 불안’ ‘산유국의 정세 불안’ ‘국제 투기자금의 유입’ ‘달러화 약세’ 등을 들고 있다. 전문가마다 강조점이 다르지만 확실한 것은 시간이 지날수록 수급 상황이 악화하고 있다는 점이다.

석유 소비량의 증가 속도를 석유 생산량의 증가 속도가 따라잡지 못하고 있다. 1997년부터 2006년까지 10년간의 석유 소비량은 34억3320만t에서 38억8980만t으로 13.3% 증가한 반면 석유 생산량은 34억8050만t에서 39억1410만t으로 12.5% 증가하는 데 그쳐 수급불균형이 심해졌다. 산유국 정세가 불안한 것도, 국제 투기자금이 유입되는 것도 근본적으로는 수급 불안에서 기인한 것이며, 수급불균형이 해소되지 않는 한 고유가 상황은 계속될 것이라는 비관적인 전망이 우세하다.

코앞에 닥친 에너지 위기

유가만 오르는 것이 아니다. 천연가스, 석탄 등 다른 에너지 가격도 천정부지로 치솟았다. 유연탄은 북서유럽 시장에서 2002년 한 해 평균 t당 31.65달러에서 2008년 6월 현재 185달러로 올랐고, 원자력 원료인 우라늄 또한 2002년 한 해 평균 파운드당 9.8달러에서 2008년 6월 현재 57달러로 올라 원유와 비슷한 상승률을 기록하고 있다.

요즘에는 원유가격의 고공행진에서 한 걸음 나아가 화석연료의 고갈을 걱정하는 목소리도 높아지고 있다. 경제성 있는 유전개발의 속도가 둔화되고 BRICs (브라질 러시아 인도 중국) 등 신흥경제발전국의 석유 소비가 증가해 기존 유전이 빠르게 고갈됨에 따라 많은 전문가가 가까운 시일 내에 오일 피크(석유생산정점) 시기가 도래할 것으로 예측하고 있다. 일부에서는 이미 오일 피크를 찍었다는 주장도 있다. 1970년대의 석유 생산증가율은 매년 평균 4.3%에 달했지만 2000년대에 들어서는 1.9%로 대폭 감소했으며 2006년의 석유 생산량은 2005년에 비해 0.4% 증가하는 데 그쳤다.



세계 최대 유전으로 매일 500만배럴 이상 원유를 생산해왔고 전세계 석유의 6.5% 정도를 감당해온 사우디아라비아의 가와르 유전이 고갈 위기에 처했다는 보도가 나왔다. 세계 제2의 유전인 쿠웨이트의 브르간 유전도 하루 생산량이 급감한 것으로 알려졌다. 최근에는 경제성 있는 대형 유전이 발견되지 않고 있으며, 지구상에서 석유자원이 존재할 가능성이 높은 지역은 대부분 탐사가 이루어져 앞으로 대형 유전의 발견은 힘들 것이라는 전망이다. 영국의 석유메이저 브리티시페트롤리엄(BP)사의 ‘Statistical Review of World Energy’ 2008년 5월호에서는 2007년 말 현재 가채년수(자원의 확인 매장량을 연간 생산량으로 나눈 지표)가 석유는 41.6년, 천연가스는 60.3년, 석탄은 133년인 것으로 밝히고 있다.

석유의 수급불균형은 천연가스 및 석탄으로의 에너지원 대체를 초래할 것이다. 이에 따라 천연가스 및 석탄의 가채연수도 더 짧아질 것이 분명하며 에너지 위기가 가까운 시일 내에 닥치지 않을 것이라고 아무도 자신하지 못하게 됐다. 바야흐로 에너지 위기가 눈앞의 현실로 다가온 것이다. 국제정세 역시 에너지 자원을 얼마나 안정적으로 확보하느냐는 문제를 중심으로 재편될 전망이다.

인류의 화석연료 사용은 또 다른 문제를 야기했는데 이른바 지구온난화 문제다. 20세기에 지구의 평균기온은 0.6℃ 상승해 1998년 인도 폭염으로 2300명이, 2003년 유럽 폭염으로 1만5000명이 사망했고, 극지방의 얼음 두께가 최근 수십년 동안 40% 정도 얇아졌다. 또한 북반구의 빙산이 1950년 이래 10~15% 감소한 것으로 보고되고 있다. 지난 100년 동안 지구 해수면의 높이가 10~25cm 상승하여 투발루, 키리바시 공화국의 일부 도서, 몰디브, 파푸아뉴기니 등 남태평양 섬나라가 물에 잠기고 있으며, 특히 투발루는 전 국토가 바다에 잠길 위험에 처해 주민들이 뉴질랜드로 이주하고 있는 상황이다.

우리나라의 경우 최근 100년 동안 평균기온 상승폭이 1.5℃로 전세계 평균기온 상승폭보다 높다고 알려져 있다. 1990년대의 겨울은 1920년대에 비해 30일 정도 짧아진 반면, 여름과 봄은 20일 정도 길어져 개나리, 벚꽃 등 봄꽃의 개화 시기가 빨라진 현상을 볼 수 있다. 또한 제주도 고산의 이산화탄소(CO2) 농도가 1991년 357.8ppm에서 2000년 373.6ppm으로 증가했다.

2007년 2월에 발표된 IPCC(Intergov-ernmental Panel on Climate Change·기후변화정부간협의체) 제4차 보고서는 인간 활동이 지구표면의 온도를 상승시키는 주범이라고 밝히고 있다. 지난 100년간(1906~2006) 지구온도는 0.74℃ 상승했으며, 특히 최근 50년간 온도상승폭이 100년간의 상승폭에 비해 2배가량 높은 것으로 보고했다. 또한 향후 CO2 농도가 550ppm(산업혁명 이전의 2배 수준)에 이르면 지구 온도가 최대 4.5℃ 상승할 것으로 보고 있다. 21세기 말 온도 상승폭은 1.8~4.0℃ 높아질 것으로 전망되며, 해수면은 18~58cm 상승할 것으로 예상되고 있다.

기후변화협약은 온실가스 증가로 인한 지구온난화를 완화하기 위해 1992년 ‘리우환경회의’에서 채택된 국제환경협약(1994.3 발효)이다. 1997년 제1차 이행기간(2008~2012)에 의무 부담국가가 1990년 대비 전체 평균 5.2%를 감축토록 하고 있다. 또한 2007년 12월에는 인도네시아 발리에서 소위 ‘발리 로드맵’이 채택돼 2009년까지 개도국을 포함한 모든 국가의 온실가스 감축 목표를 정하도록 합의한 바 있다. 우리나라는 1차 이행기간에는 의무감축국 대상에서 제외됐지만, 세계 제10위의 온실가스 배출국임을 감안할 때 2013년부터는 의무감축대상에서 제외되기가 현실적으로 힘들 것으로 보인다.

이러한 지구온난화 및 이에 따른 기후변화협약의 채택은 우리에게 지금까지와는 전혀 다른 에너지소비 패턴을 도입하도록 강요하고 있다. 온실가스를 감축하기 위해 기존 화석연료 위주의 에너지 소비 패턴에서 신재생에너지 위주의 에너지 소비 패턴으로 변화하지 않으면 더 이상 풍요로운 생활을 영위할 수 없게 된 것이다.

원유 또는 천연가스를 대체할 에너지원으로 원자력을 종종 꼽는다. 하지만 원자력은 현재 위기를 모면하는 임시방편적인 수단이 될 수 있을지언정 궁극적인 대안은 되기 힘들다. 왜냐하면 원자력의 원료인 우라늄은 무한한 에너지가 아니라, 가채연수가 아주 짧은 화석연료이기 때문이다. 현재 확인된 우라늄 매장량은 230만t으로 가채연수는 50년으로 알려져 있다. 물론 개량형 경수로나 고속증식로를 사용한다면 가채연수가 늘어나겠지만 기술적인 문제가 산적해 있다. 그 뿐만 아니라 발전소 건설에 막대한 비용이 소요되기 때문에(1GW 용량 발전소 건설시 약 2조원 소요) 기존 원자로의 교체가 쉽지 않은 상황이다.

또한 우라늄 가격은 유가보다 더 가파르게 상승하고 있어 원자력발전소의 경제성은 갈수록 악화할 것이 분명하다. 우라늄정보 전문사이트인 ‘TradeTech’에 의하면 2003년 파운드당 10.9달러이던 우라늄 가격이 2007년 135달러로 10배 이상 상승했으며, 같은 기간 두바이유는 배럴당 23.88달러에서 68.43달러로 약 3배 상승했다.

에너지 위기를 극복할 수 있는 근본적인 대안은 재생가능 에너지다. 우리나라 신에너지 및 재생에너지 개발보급촉진법에서는 기존 화석연료를 변화시켜 이용하는 수소, 연료전지, 석탄액화·가스화의 3가지를 신에너지로 정의하고, 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하는 재생가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지로서 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 등 8가지를 재생에너지로 정의하고 있다.

재생에너지는 자연에 존재하는 햇빛, 바람, 파력 등을 이용하기 때문에 부존량에 제한이 없다. 또 온실가스를 거의 배출하지 않는 청정 에너지이며, 원료를 외국에 의존하지 않는 국산 에너지다. 아울러 기술발전에 의해 생산량을 충분히 늘릴 수 있는 기술 에너지다.

신재생에너지는 에너지 위기와 환경문제를 극복할 유력한 대안으로 검토되고 있다. 하지만 자발적인 시장이 창출되기에는 경제성이 부족한 것이 아니냐는 의문이 있는 것이 사실이다. 그러나 유가가 배럴당 150달러를 바라보는 지금 신재생에너지는 충분히 경쟁력을 갖추게 됐으며, 일부 경제성이 부족한 분야 또한 가까운 장래에 경제성을 갖출 것으로 예상되고 있다.

정부에서 보급하고 있는 태양광주택을 설치한 A씨의 사례를 보자. A씨는 월평균 600kWh의 전력을 사용해 약 19만5000원의 전기료를 납부해왔다. 3kW 용량의 소형 태양광발전설비를 설치한 후 A씨의 월평균 전기료는 약 3만4000원으로 줄어들었다. 연간으로 환산하면 193만원의 전기료가 줄어든다. A씨가 투자한 초기 자금은 870만원. 총 설치비 2200만원 중 60%에 해당하는 1330만원을 국가에서 보조해주었다. A씨는 4.5년 정도 설비를 사용하면 초기투자비를 완전히 회수할 수 있으며 설비 수명을 20년으로 가정한다면 15.5년 동안은 공짜로 매년 193만원어치의 전기를 사용하게 되는 것이다. 또 앞으로 전기료가 아무리 올라도 A씨는 걱정 없이 에너지를 사용할 수 있게 됐다.

A씨 사례에서 보듯이 태양광주택은 이미 경제성 있는 신재생에너지로 자리 잡았다. 태양광주택에 대한 수요는 매년 꾸준히 증가해 2004년 310가구에서 2007년에는 7317가구로 무려 23.6배가 증가했다.

또 다른 사례를 보자. B발전사는 기존 화력발전이나 원자력발전 대신 풍력발전사업을 시작했다. 풍력발전기 3MW급 5기로 총 15MW 용량의 발전소를 설치하는 데 들어간 비용은 총 359억원이다. 이 풍력발전소에서 생산하는 전력량은 1년 약 50GWh로 B발전소는 이를 전력거래소를 통해 SMP(계통한계가격)로 전량 판매했다. 풍력발전의 경우에는 일정한 기준가격을 두어 SMP와의 차이를 보전하고 있지만, 현재 기준가격은 107.29원/kWh로 SMP (2008년 4월의 평균 SMP는 110.7원/kWh였음)보다 낮기 때문에 전량 SMP로 판매했다. 이를 통한 연간 수익은 약 55억원이므로 6.6년이 지나면 유지 및 보수비용을 감안하더라도 투자금을 완전 회수할 수 있다. 앞으로 유가 상승에 따라 SMP 가격이 오르면 수익성은 더욱 높아질 전망이다.

이처럼 풍력발전산업은 이미 화석연료에 비해 경제성을 갖추었다고 평가되고 있다. LNG나 유류를 사용하는 발전소를 짓는 것보다 풍력발전소를 설치하는 것이 오히려 투자비 회수기간도 짧고, 수익도 커지게 된 것이다.

풍력뿐만 아니라 수력발전소 및 폐기물 소각을 이용한 발전소, 바이오가스발전소, 조력발전소 등에서 발전되는 전력의 기준가격 또한 계통한계가격보다 낮은 상태로 화석연료를 사용하는 발전소보다 원가가 낮아 경제성을 이미 확보한 상태다. 태양광 발전의 경우에도 기술 발전에 따른 생산단가 하락으로 2015~2020년경에는 경제성이 확보될 것으로 예측되고 있다.

기술이 곧 자원

신재생에너지는 고갈이 문제되지 않는 재생가능한 에너지다. 한번 쓰면 없어지는 것이 아니라 계속적인 순환 사이클을 통해 무한하게 쓸 수 있는 에너지인 것이다. 이러한 무한 에너지는 자원의 총량이 중요한 것이 아니라 자원을 이용하는 기술이 중요하다.

정부는 신재생에너지 기술을 선진국 수준으로 올려놓기 위해 다각적인 노력을 기울이고 있다. 기술개발정책은 주로 상용화, 상업화가 가능한 분야를 중심으로 전략적 연구개발(R·D)을 강화하는 방향으로 전개되고 있으며, 신재생에너지 중에서도 특히 태양광·풍력·연료전지 3대 분야를 중점 육성분야로 선정해 기술개발 및 실증, 보급을 연계 추진하고 있다. 또한 태양광, 풍력, 수소·연료전지, 석탄액화가스화 분야의 프로젝트형 기술개발 총괄 주관기관으로서 사업단을 구성해 운영하고 있다.

현재 태양광사업단은 고려대학교에, 풍력사업단은 에너지기술연구원에, 수소·연료전지사업단은 KIST에 구성돼 있다. 기타 태양열, 지열 등 6개 분야에 대해서는 기업의 애로기술이나 보급과 연계할 수 있는 상용화 보완기술 위주의 기술 개발을 추진하고 있다. 2008년에는 이러한 신재생에너지 기술개발에 약 1944억원의 정부자금이 투입될 예정이다.

신재생에너지 자원은 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등으로 어느 나라, 어느 지역에서나 존재한다. 관건은 이러한 자원을 얼마나 효율적으로 인간 생활에 필요한 에너지로 전환할 것인지에 있다. 앞으로 신재생에너지의 보급이 확대되면 석유, 석탄 등 지하자원을 많이 보유한 나라가 자원부국이 되는 것이 아니라 보다 효율이 좋은 태양광 셀을 만드는 기술, 태양열 집열판을 만드는 기술, 성능 좋은 지열용 히트펌프를 만드는 기술 등을 많이 가진 나라가 자원부국이 될 것이다.

우리나라는 신재생에너지 기술분야에 강점을 갖고 있다. 우수한 IT 및 BT기술은 신재생에너지 분야에 상당 부분 그대로 적용될 수 있으며, 기업이 마음만 먹으면 대량생산 체제를 갖출 수 있는 기반도 확보돼 있다. 우리나라의 신재생에너지 관련기술 수준은 선진국의 70~90%로 평가되고 있다. 결정질 태양전지 등 일부 분야는 선진국과 대등한 수준의 기술을 가지고 있으며, 풍력발전 부품 등도 속속 국산화가 이루어지고 있다. 상업용 연료전지의 대량생산도 눈앞에 두고 있다.

태양광 분야에서는 소재분야인 폴리실리콘부터 최종 시스템 설치까지 모든 분야에 걸쳐 이미 수직계열화가 완성돼 있는 상태다. 풍력분야는 750kW급 발전기를 양산 중이며 2MW 및 3MW급 대형 풍력발전기 또한 개발 중에 있다. 태양열, 지열, 바이오 등의 분야에서도 이미 상용화 기술이 완성돼 국산제품이 보급되고 있다.

국내 보급뿐 아니라 작년부터는 수출 또한 본격화해 태양전지, 모듈 등 태양광 분야에서 1억360만달러, 풍력타워, 플랜지 등 풍력분야에서 약 4억달러를 수출한 바 있다. 특히 올해는 LG, 현대 등 대기업의 신재생에너지 분야에 대한 투자가 급속도로 진행되고 있으므로 해외 수출량이 비약적으로 증가할 전망이다.

이성호 1963년 전북 출생 ●서울대 공대 졸 ● 서울대 총학생회장, 서울시 의원(2, 3기) ● 現 에너지관리공단 신재생에너지센터 소장

세계적으로 신재생에너지 시장은 연평균 30%씩 성장하고 있다. CLSA(Credit Lyonnais Securities Asia·네덜란드 금융지주회사) 보고서에 따르면, 세계 태양광시장은 2007년 4.3GWp에서 2010년 10GWp까지 성장할 것으로 전망되고 있다. GWEC(Global Wind Energy Council·세계풍력협의회)의 ‘Global Wind 2006 Report’에 의하면 풍력시장도 2006년 15.2GW에서 2010년 21GW로 성장할 것으로 전망됐다.

정부는 신재생에너지의 기술개발 및 보급과 더불어 이처럼 날로 성장하고 있는 세계시장에 우리 기업이 빠르게 대응함으로써 신재생에너지산업을 새로운 성장동력 산업으로 육성하기 위해 노력하고 있다.

신재생에너지산업은 다른 산업과의 연관효과가 높아 시장창출 효과가 큰 산업으로서 새로운 일자리 창출의 동력으로도 자리 잡을 전망이다. 태양광산업은 폴리실리콘 등 소재산업, 태양전지 등 반도체산업, 인버터 및 전기제어시스템 등 중전기산업, 건물일체형 모듈 및 설치산업 등 건설산업과 같이 여러 산업과의 연관효과가 높다. 특히 우리나라 주력산업인 반도체 및 LCD산업과 공정이 유사하다.

풍력 관련 산업의 경우 블레이드, 증속기, 발전기, 전력변환장치, 타워제작 등 다양한 분야의 산업 기술이 연관돼 있으며, 수소연료전지산업은 수소생산, 저장, 운반, 연료전지 제조 등 여러 분야의 기술발전이 요구되는 기술집약적 산업이다. 미국의 REPP(Renewable energy policy project·신재생에너지 기술발전을 목표로 설립된 기관)에 의하면, 1MW의 태양광 보급에 제조, 설치, 서비스, 판매 등 관련 산업을 모두 포함해 35.5명의 고용창출 효과가 있는 것으로 추정된다.

세계는 지금 초고유가와 기후변화라는 범지구적 위기상황에 대처하기 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. EU는 2007년 3월 정상회담에서 고효율 저탄소경제로의 전환을 위하여 2020년까지 재생에너지의 비중을 20%까지 확대한다는 목표를 설정 발표한 바 있다. 2007년 6월의 G8정상회담에서는 EU, 일본, 캐나다 등이 2050년까지 온실가스를 50% 감축한다는 데 합의했다. 2007년 12월 인도네시아 발리에서 열린 기후변화협약당사국 총회에서는 발리 로드맵을 채택해 2009년까지 개도국을 포함한 전세계 모든 나라에서 온실가스 감축 목표를 설정하기도 했다.

이러한 움직임은 필연적으로 신재생에너지시장의 확대를 유도할 전망이다. 이에 발맞추어 우리나라에서도 신재생에너지 개발에 대한 투자를 더욱 확대해 에너지 자립국의 기반을 마련하는 노력에 박차를 가해야 할 것이다.