태양광·풍력·연료전지 각광



 대체 에너지란 무엇인가? 우리나라는 ‘대체에너지개발보급및이용보급촉진법’제2조에서 대체 에너지를 석유, 석탄, 원자력, 천연가스가 아닌 에너지로 정하였는데, 재생 에너지(태양열, 태양광 발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양 에너지, 폐기물 에너지 8개 분야)와 신에너지(연료 전지,  석탄 액화 가스화, 수소 에너지 3개 분야) 등 11개 분야이다.

 에너지 문제에 관한 한 우리나라는 97% 해외 의존도와 세계 10위의 에너지 소비국이라는 수치가 말해 주듯이 세계 환경 변화에 절대적으로 민감할 수밖에 없어 대체 에너지의 필요성은 늘 강조돼 왔다. 그럼에도 불구하고 대체 에너지의 개발은 두 차례의 에너지 파동을 겪으면서 관심과 무관심이라는 극과 극의 상황에 처해 왔었다. 신발전 기술 중 가장 실용성이 있는 것으로 평가하고 있는 풍력 발전 분야조차도 원유 가격이 하향 안정화되면 경제성을 이유로 국산화 기술 개발과 이용성 증대 노력조차 어려워지는 상황이 반복돼 왔다.

 에너지 수급이 원활할 때 대체 에너지에 대한 시각은 지구 온난화 등 국제적인 환경 규제에 대비한다는 측면으로 수동적인 면이 강조되어 왔으나, 현재와 같이 배럴당 50달러가 넘는 시점에서는 가까운 시일 내에 원유를 대체해야 한다는 절박감이 앞서 있다. 이번 고유가는 에너지 안보에 대한 국가적 인식을 확고히 하는 계기가 되어 일과성이 아닌 지속적인 재생 에너지 개발 및 보급 열기를 불러일으켜 대체 에너지 분야의 보급을 확대하고 경제성을 제고시키는 기회가 될 것이다.



 불붙은 대체 에너지 경쟁

 국내에서는 1988년부터 시작된 대체 에너지 기술 개발 사업에 따라 대체 에너지 분야의 연구개발 과제에 대해 지원했는데, 초반에는 대부분 대학에서 기초 연구 수준으로 진행되었고, 1990년대 중반 이후에서야 분야별로 국가적 비전을 정립하고 기술 이정표(로드맵)을 그려 장단기 전략도 구체화되기 시작하였다.

 최근 풍력, 태양광, 수소 연료 전지 분야에 대한 중점적 지원은 이렇다 할 에너지원이 없는 국내 현실에 대한 인식 이외에도 수소 이용 기술의 하나인 연료 전지 분야의 기술 발전, 선진 국가의 대규모 연구 개발 투자와 실용화에 자극 받은 바 크다.

 이러한 기술 개발에 힘입어 10년 후에는 이산화탄소의 배출은 줄이고 에너지 수요자의 욕구를 충족시키는 대체 에너지 관련 제품이 점차 시장을 만들고 확대해 갈 것이다.  태양광, 풍력, 수소의 제조와 저장, 유통(수입을 포함), 연료 전지를 포함한 이용 등 각 분야에서 새로운 산업과 고용이 창출될 것이다.

 이미 산업용이 아닌 일반 에너지에 대한 소비자의 요구는 전기 및 가스와 같이 사용하기 편리하며 깨끗한 에너지를 선호하는 방향으로 이루어지고 있다. 태양광, 풍력은 기본적으로 발전의 용도이며, 수소 연료 전지는 전기와 열을 생산해 낼 수 있는 장치이므로 분산 전원용으로 충분한 역할을 해낼 것이다. 단계적으로는 산업자원부에서 2012년까지 5%의 에너지를 대체 에너지원으로 하겠다는 목표를 가지고 있어 지속적 보급 노력을 기울일 것이다. 연료 전지용 수소의 공급도 풍력, 태양광 발전 등 대체 전원의 가격이 경쟁력을 갖게 되면 대체 전원을 활용한 수전해가 큰 역할을 할 것이다.

 현재의 활발한 연구 개발 성과로 볼 때 대체 에너지 개발이 주는 혜택은 크던 작던 간에  서서히 파급되기 시작할 것이며, 수송 분야는 수소 에너지를 직접적으로 가장 많이 사용하는 분야가 될 것이다. 현재 수소 자동차에 대한 실증 프로젝트에 의해 연료 전지 버스는 유럽 10개 도시에서 30대가 시범 운행 중이며, 미국·캐나다 등의 북미 지역 이외에도 아시아 지역에서도 일본 및 중국 등지에서, 또 오스트레일리아에서도 자체 프로젝트로 시범 운행 중이거나 운행할 계획을 가지고 있다.

우리나라 역시 국가 프로그램에 의해 산업체와 연구기관이 함께 수소 자동차와 관련된 연료 전지, 고압 저장, 수소 충전소 등 연구와 실증 프로그램이 진행되고 있어 3년 이내에 최소한 3개 이상의 수소 충전소가 건설될 예정이다.

 수송 부문은 타 부문에 비하여 에너지 수요 증가율이 높다. 에너지 소비에서 수송 부문이 차지하는 비중이 21%(2003년), 석유 의존도 99%에 달하고 있다. 이런 까닭에 에너지 및 환경적 측면으로도 수소 이용 차량의 장점이 매우 크다. 현재 수소 연료 전지 자동차, 수소 내연기관 이용 등 다양한 차량이 개발되고 있다. 노무라연구소나 다임러크라이슬러사의 예측에 의하면 2010년대에는 전 세계적으로 적게는 10만대, 많게는 15만대에서 130만대의 보급을 예측하고 있다. 국내에서도 최소한 1000대 이상이 보급될 것이며, 도심 지역을 시작으로 수소 버스의 운행이 가시화될 것이다.

 또한 수소 차량 운행 대수에 비례하여 수소 충전소도 50곳 이상으로 늘어나게 될 것이다. 소형 화학공장으로 저장, 압축 등의 설비, 수소 누출 감지기 및 화재 검지기 등 안전 설비까지 갖추게 될 것이며, 필요에 따라 수소 제조도 자체적으로 이루어지게 될 것이다. 수소 제조는 천연가스나 액체 연료를 현장에서 개질하여 공급하는 방식이나 수전해 방식이 될 것이며, 제철소와 가성 소다 업체에서 나오는 부생 수소는 정제하여 카트리지 형태로 공급받는 양도 급격히 증대될 것이다.



 에너지 자급형 하우스, 농촌의 새로운 풍경으로 등장

 태양광 발전 및 풍력 발전의 기술 개발과 보급에 따라 발전 단가도 현저히 낮아질 것이다. 예측컨대 화석 연료를 이용하는 화력 발전과 대등한 수준에 도달될 것이다. 따라서 수전해법 수소 제조용 전기는 이러한 대체 전원을 이용하게 될 것이며, 저장된 수소는 연료 전지를 통해 전기를 공급하는 데 사용될 수 있다. 이는 간헐적이라는 단점을 가진 대체 전원의 효율적 이용과 기존 전력망과의 원활한 접속을 위해서도 필요한 기술이 될 것이다.

 태양광을 전기로 바꾸는 태양 전지의 효율과 제조 기술도 크게 개선되어 1킬로와트당 단가도 대폭 낮아질 것이며, 사용처에 알맞고 쉽게 이용할 수 있도록 다양한 형태로 출시될 것이다. 이를 이용한 전기 생산도 해마다 급증하게 될 것이며, 일반 가정에서도 일부 전기를 자체 생산하여 외부로부터의 전기 공급을 줄일 수 있는 에너지 절약형 가구의 수가 점차 늘어나게 될 것이다. 농촌 지역에서는 에너지를 자체 생산하고 이용할 수 있는 시설이 각광을 받게 될 것이다. 태양광 발전을 위해 일사량 조건이 좋은 남향 건물 외벽에 설치할 수 있는 패키지 형태로의 간단한 세트가 개발되기 시작하여 낮에 에너지를 저장하여 전력 수요를 공급함으로써 에너지 자립형 하우스의 형태가 점차 늘어나게 될 것이다.

 이러한 다양한 기술 개발에 힘입어 자체적으로 에너지를 생산 및 저장할 수 있는 기능성 옷이 출시되어 간단한 이동기기용 에너지는 개인적 차원에서 만들어 공급할 수 있는 시대가 될 것이다.



Plus hint

2010년 수소 자동차 국내에도 최소 1000대 보급

김종원 수소에너지사업단장

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