‘신재생에너지=청정 미래’ 공식, 맞을까 틀릴까

우리 인류는 석탄, 석유 등 화석연료를 이용해 눈부신 산업 발전과 경제성장을 이뤘습니다. 하지만 그에 못지않은 부작용도 낳았는데요. 가장 대표적인 것이 바로 기후변화를 비롯한 환경 문제죠. 이에 전 세계는 2050년까지 화석연료 사용으로 인한 탄소 배출을 ‘제로’로 만들겠다는 큰 틀에 합의하고, 청정 미래를 실현하기 위해 총력을 기울이고 있습니다.

청정 미래로 가는 단 하나의 열쇠, 바로 신재생에너지입니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 2020년 OECD 국가 전력 생산량 중 수력이 15%, 풍력이 8.9%, 태양광이 4.2%를 차지할 정도로 신재생에너지의 비율이 높아지고 있습니다. 하지만 일부에서는 신재생에너지가 환경과 생활에 악영향을 미칠 수 있다는 우려의 목소리를 내고 있는데요. 오늘은 신재생에너지를 둘러싼 이야기들을 살펴보고 진짜는 무엇인지 확인하는 시간을 가져보도록 하겠습니다.

2022년 기준 신재생에너지 발전 설비 용량 비중이 전체의 20%를 돌파했습니다. 신재생에너지 중 비중이 가장 높은 것은 태양광으로, 전체 발전 설비 용량의 15% 선을 웃돌았는데요. 이는 10년 전과 비교해 19배 가까이 증가한 수치로, 태양광 에너지가 신재생에너지 시장의 주요 플레이어로 활약하고 있다는 것을 보여주죠.

하지만 그만큼 우려의 목소리도 끊이지 않고 있습니다. 그중 가장 흔하게 거론되는 이슈는 태양광 패널에서 나오는 전자파인데요. 결론적으로, 태양광 패널은 50볼트(V) 이하의 직류 전기를 생산하기 때문에 전자파가 발생하지 않습니다. 전자파는 패널에서 생산한 직류 전기를 인버터를 통해 교류로 변환하고, 이를 변압기를 통해 송전하는 과정에서 발생할 수 있죠. 하지만 이때 발생하는 전자파 또한 노트북의 150분의 1 수준으로 매우 미미한 것으로 알려져 있습니다.

또한 태양광 발전 시설은 인체에 장기간 밀접해 있는 시설이 아니기 때문에 전자파에 대해 더더욱 우려할 필요가 없다는 것이 전문가들의 설명입니다. 그럼에도 관련 기업들은 태양광 에너지의 안전성을 높이기 위해 노력하고 있죠. 특히 우리 회사의 경우, 태양광 발전 단지 조성 시 지역 환경 피해 최소화를 최우선 과제로 두고 있는데요. 일례로 신안 태양광발전 단지를 들 수 있습니다. 신안 태양광발전 단지는 전라남도 신안군 일대 유휴 부지인 폐염전 부지를 활용해 지역 환경 피해를 최소화한 태양광 발전 단지인데요. 염전 부지의 평평하고 단단한 지형적 특성으로 구조물 설치 후에도 안전하게 운영할 수 있고, 특유 풍부한 일사량으로 높은 전기 변환율까지 확보할 수 있어, 그야말로 ‘일석삼조’ 성과로 평가받고 있습니다.

현재 신안 태양광발전 단지는 연간 약 5300가구가 사용할 수 있는 2만MWh의 전력을 생산하고 있는데요. 이는 연간 약 9000톤의 이산화탄소를 절감할 수 있는 양으로, 소나무 260만 그루를 심는 것과 같은 효과라고 알려져 있습니다.

수상태양광은 태양광 패널을 댐이나 저수지 등 수면에 설치하는 친환경 발전 시설입니다. 앞서 언급한 대로 태양광 기술은 재생에너지 중 가장 많이 상용화된 기술이지만, 우리나라는 국토 특성상 산이 많아 육상 태양광을 대규모로 설치하는 것이 어렵죠. 이에 삼면이 바다로 둘러싸여 있고, 강과 저수지가 많은 국내 환경에 적합한 수상태양광이 해결책으로 떠오르고 있습니다.

하지만 수면 위에 설치하는 수상태양광 장치의 특성상, 관련 생태적 영향에 대해 여러 우려의 목소리가 나오고 있는데요. 수상태양광 장치에서 유해 물질이 녹아 나오거나, 패널이 물 아래로 들어가야 할 햇빛을 막아 녹조가 증가하는 등 수중 생태계에 악영향을 미칠 수 있다는 주장이 제기된 것이죠.

이에 환경부는 수상태양광에 사용되는 기자재는 ‘수도용 자재 위생안전기준’에 적합한 제품만 사용하도록 의무화했기 때문에, 유해 물질로 인한 수질 오염은 발생하기 어렵다고 설명했습니다. 또한 장치 간 일정 간격을 확보해 햇빛이 충분히 투과할 수 있도록 설계, 시공 중이기 때문에, 앞서 언급한 녹조 문제 역시 우리나라 수상태양광 장치에 일반화해 적용하기 어렵다고 밝혔죠. 실제로 환경부에서 운영 중인 수상태양광을 모니터링한 결과, 녹조 발생으로 인한 생태적 영향은 없는 것으로 확인됐습니다.

한국전력공사에 따르면, 2030년까지 전 세계에 약 237GW 규모의 해상풍력발전 단지가 설치될 예정이라고 합니다. 커지는 시장 규모만큼 부정적인 시각도 존재하기 마련인데요. 그중 민간 생활에 가장 큰 영향을 미칠 것이라 야기되는 것은 풍력발전기에서 발생하는 저주파 등 소음입니다.

풍력 터빈의 저주파 소음이 인간 건강에 미치는 영향을 조사한 연구는 많지만, 그중 실제로 피해를 준다고 밝힌 연구는 없는 상황입니다. 영국 인텔리전트 에너지(Intelligent Energy)의 지원으로 이루어진 풍력발전 연구 보고서 ‘Wind Energy – The Fact’는 풍력 터빈이 가정집과 가장 근접할 수 있는 거리인 350m에서 들리는 소음은 5km 정도 떨어진 도로의 소음 정도인 것으로 밝히기도 했죠.

각국 정부는 여전히 이슈화되고 있는 풍력 터빈 소음과 관련해 여러 연구를 시행하고 규제를 마련하고 있습니다. 대표적으로 덴마크는 2012년 1월부터 풍력발전기에서 발생하는 저주파 소음에 대한 규제를 시행하고 있고, 영국, 독일, 네덜란드도 1990년대 중반부터 저주파 소음의 영향을 연구하고 있죠.

우리 정부는 지난해 3월, 풍력발전소 저주파 소음으로 심리적, 생리적 영향이 발생한 경우, 배상액을 지불하도록 산정기준을 신설했습니다. 한국에너지공단은 지난해 1월, 지방자치단체 조례로만 규정돼 있던 풍력발전소 이격 거리를 제도화하기 위해 설명회를 개최하기도 했죠. 산업통상자원부도 지자체별로 다른 풍력 이격 거리를 표준화하는 규정을 마련할 계획인 것으로 알려져 있습니다.

무공해 청정에너지인 풍력에너지는 대규모 단지의 경우 발전 단가가 비교적 낮고, 상용화가 가능한 에너지 발전기술이라는 장점을 갖고 있죠. 또 신재생에너지 분야 중 경제성과 기술 성숙도 면에서 세계적으로 가장 빠른 성장 속도를 보이는 에너지 산업이기도 합니다. 하지만 국내에 바람을 안정적으로 얻을 수 있는 장소가 드물다는 한계점도 지니고 있죠.

이에 우리 회사는 신안그린에너지를 통해 해상풍력 잠재량이 우리나라 전체의 37%를 차지하는 전남 지역에 육상풍력 단지를 조성했습니다. 신안군 자은면 일대에 20기의 풍력발전기로 구성된 육상풍력 단지를 조성해 운영하고 있는데요. 총 발전용량 62.7MW로, 신안과 목포 권역 3만 1000 세대에 전기를 공급할 수 있는 규모라고 하죠. 이는 연간 5만 1000톤의 이산화탄소를 감축할 수 있는 양으로, 소나무 1400만 그루를 심는 것과 같은 효과라고 알려져 있습니다.

육상 이외에도 해상풍력발전 사업도 놓칠 수 없죠! 회사는 2017년 발전사업 허가를 취득한 뒤, 한국남동발전과 공동 개발로 300MW 규모의 해상풍력발전 단지 조성을 추진하고 있습니다. 이는 신안군 자은면 25km 해상에 설치될 예정입니다. 2027년 12월 준공이 되면 연간 79만㎿h(이용률 30% 기준)의 전력을 생산하게 되는데요. 이산화탄소 29만 톤을 절감할 수 있는 양으로, 8천5백만 그루의 소나무를 심는 것과 같은 효과입니다.

수소 에너지는 에너지 밀도가 가솔린보다 약 3배 높으며 물이라는 풍부한 자원으로 에너지를 생산할 수 있는 대표적 대체 에너지원이죠. 청정 에너지로 널리 알려진 수소 에너지지만, 수소 에너지가 모두 친환경인 것은 아닙니다. 수소 에너지를 생산할 때 석유나 석탄 같은 화석연료를 사용한다면 완전한 청정 에너지라고 볼 수 없기 때문인데요. 수소 에너지는 생산방식과 생산과정에서 발생하는 이산화탄소 양에 따라 그레이, 블루, 그린 수소로 구분합니다.

(1) 그레이 수소 (Grey Hydrogen)

천연가스에 고온고압의 수증기를 가하면, 천연가스의 주성분인 메탄이 수소와 이산화탄소로 나뉘게 됩니다. 이러한 방식으로 생산한 수소를 ‘그레이 수소’로 분류하는데요. 수소 약 1kg 생산 시 이산화탄소 5~10kg를 배출하죠. 현재 생산되는 수소의 약 96%는 그레이 수소입니다. 생산 비용이 다른 수소에 비해 저렴하다는 장점이 있지만, 이산화탄소 발생 비율이 높다는 단점이 있죠.

(2) 블루 수소 (Blue Hydrogen)

블루 수소는 그레이 수소 생산과정에서 나오는 이산화탄소를 포집하고 저장해 온실가스 배출을 줄인 수소를 말합니다. 이 과정에서 ‘이산화탄소 포집·저장(CCS: Carbon Capture and Storage)’ 기술을 이용하죠. 블루 수소는 그레이 수소와 비교해 이산화탄소 배출이 적다는 장점이 있습니다. 현재 기술로 생산할 수 있는 가장 현실적인 대안이기도 하죠. 하지만 이산화탄소를 완전히 제거하기 어렵다는 한계점도 갖고 있습니다.

(3) 그린 수소 (Green Hydrogen)

그린 수소는 신재생에너지나 원자력 에너지를 통해 얻은 전력으로 물을 전기분해해 얻는 수소를 말합니다. 이와 같은 방식을 ‘수전해’ 기술이라고도 부르죠. 그린 수소의 경우 생산과정에서 이산화탄소 배출이 거의 없기 때문에 가장 친환경적인 수소로 주목받고 있습니다. 그러나 다른 수소에 비해 생산 비용이 비싸 가격 효율이 떨어진다는 단점이 있죠.

각 정부는 그린 수소 시장 활성화를 위해 다양한 계획을 세우고 있는데요. 풍력발전으로 생산한 수소를 천연가스 수송관을 활용해 공급하는 미국의 ‘Wind2H2’ 프로젝트나, 그린 수소 생산량을 늘리기 위해 출범한 유럽의 ‘유럽 청정 수소 연맹(European Clean Hydrogen Alliance)’등을 대표적인 예로 들 수 있습니다.

한국 역시 세계 최고 수준의 수소 경제 선도 국가로 도약하기 위해 2019년, ‘수소 경제 활성화 로드맵’을 발표했는데요. 수소차와 연료전지 분야에서 세계적 수준의 기술력을 확보하고, 2040년까지 수소차 620만 대, 가정용 연료전지 2GW 이상을 공급하겠다는 계획을 포함하고 있죠.

산업통상자원부가 지난해 3월 발표한 자료에 따르면 LNG 발전의 대기오염물질 배출량은 석탄발전의 3분의 1, 초미세먼지는 8분의 1 수준입니다. 또 공기보다 가벼워 누출이 돼도 쉽게 날아가고, 발화 온도가 높아 폭발의 위험도 적습니다. 친환경과 안전성을 모두 잡으면서 경제성과 기술력에서도 크게 진보한 LNG가 각광받는 이유죠.

화석 연료 자체의 화학식을 감안하면 LNG의 상대적인 청정성이 더 극명하게 확인됩니다. 화석연료의 기본적인 구성은 탄화수소로, 탄소와 수소의 결합으로 이뤄져 있는데요. 탄소 원자 수가 적고 수소 원자 수가 많을수록 청정하죠. LNG는 메탄이 주성분으로 화학식은 CH4인데요. 탄소 고리 하나에 수소가 4개 결합되어 있는 형태입니다. 이에 반해 부탄은 C4H10, 복합 탄화수소 계열인 휘발유는 C8H18, C4∼C12, 경유는 C12H26, C16∼C32로, 천연가스의 상대적인 청정성이 높은 셈이죠.

우리 회사는 LNG 사업을 그룹 핵심 성장 사업으로 선정하고 기후변화 대응에 적극 동참하고 있습니다. 포스코에너지와의 합병을 기반으로 그룹 에너지 사업을 통합하고, 친환경 사업을 확대하고 있는 것이 대표적인 예인데요. 그룹 LNG 사업 통합(생산-저장-발전)을 통한 ‘양적 성장’을 넘어, 재생에너지와 수소인프라 분야의 사업 확대를 통한 ‘질적 성장’까지 도모해 나가고 있죠. 이로써 2022년 기준 0.1GW 수준의 신재생 발전용량을 2030년엔 2.4GW까지 확대할 계획입니다.

또한 수소 혼소발전(Hydrogen Co-firing) 기술¹을 확대하고, CCUS(탄소 포집·활용·저장) 기술을 단계적으로 추진하는 데 무게를 싣고 있는데요. 2030년까지 인천 LNG 내 발전설비를 개선해 현재 가동 중인 LNG복합화력발전소의 수소 혼소 비율을 차츰 높여 나가며, 2050년엔 100% 수소 발전소 운영을 목표로 하고 있습니다. 수소 혼소 운전 기술 안정화 후엔 그룹사와 전력 다소비 기업을 대상으로 사업을 확장할 계획입니다.

1. LNG복합화력발전소 연료(LNG)에 수소를 혼합 연소해 발전하는 기술 ↩︎

신재생에너지로 청정 미래를 밝히기 위해선 넘어야 할 산이 많습니다. 환경은 물론, 기술적인 보완과 에너지 안보, 그리고 산업성까지 고려해야 하는 복잡한 문제죠. 하지만 미래 세대를 위해 가야 할 길임은 누구도 부정할 수 없습니다. LNG를 필두로 에너지 산업을 주도하고 있는 우리 회사 역시, 앞으로도 지속적인 신재생사업 확장을 통해 누구보다 이 변화에 적극 동참해야겠습니다.