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기사입력 : 2025.05.14 11:07
기계적인 역학에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기는 1831년 영국의 물리학자 패러데이(Faraday)에 의해 전자기 유도 현상이 발견되면서 개발이 시작되었다. 영구자석을 이용한 발전기에서 시작하여 1866년 독일의 지멘스사의 전자석을 이용한 발전기가 처음으로 개발되면서 발전기가 실용화되기 시작했다. 우리나라에서는 1975년 한국과학원에서 개발한 2.2KW의 풍력발전기를 경기도 화성군 어도(엇섬마을)에 설치한 것이 국내 최초이다. 이후 연구개발의 시제품으로 소형 풍력발전기를 외국에서 도입하여 설치 하였으나 정부의 지원 부족과 관리 소홀로 인하여 가동이 중단됐다.
우리나라 최초로 전력 계통에 연계한 풍력발전기는 한국에너지기술연구원이 1992년 제주 서귀포 중문에 설치한 250KW 규모의 풍력발전기이다. 국내에서 대부분의 풍력발전기는 풍황이 좋은 강원 산간 지역과 제주도에 설치되었다.
갈수록 재생에너지 사용량 급증
조력과 지열에너지를 제외한 모든 재생에너지는 태양으로부터 유래한다. 태양은 시간당 174,423,000,000,000KW의 에너지를 지구에 방출한다. 태양으로부터 방출되는 에너지의 약 1~2%의 에너지가 바람에너지로 전환된다. 태양이 지구의 일정한 표면을 가열할 때 지구의 표면을 덥고있는 육지, 강, 바다, 산 등의 밀도가 달라서 태양에너지를 흡수하는 정도가 달라지므로 온도차가 발생하며 주변의 공기 밀도도 달라진다. 밀도가 낮은 공기는 상승하게 되고 이를 채우기 위하여 공기 덩어리가 이동하는 것이 바람이다. 여러 재생에너지 중 해상풍력(해풍)은 해안 지역에서 바다와 육지와의 온도차에 의해 발생하는 기압차로 인하여 부는 바람이다. 낮에는 일사에 의해 데워진 육지 쪽이 바다보다 온도가 높고 저압이 되어 바다에서 육지를 향해 해풍이 분다. 반대로 밤에는 육지 쪽이 더 차가워 고압이 되어 육지에서 바다를 향해 육풍이 분다. 풍향이 역전하는 아침과 저녁에는 풍속이 약한 바람이 된다. 해륙풍은 지형이나 기후에 큰 영향을 받지만 일반적으로 해풍은 5~6m/s 정도이고 육풍은 2~3m/s 정도로서 온도차가 큰 해풍이 육풍보다는 더 강한 바람이 분다.
글로벌 재생에너지의 놀라운 성장
국제에너지기구(IEA)에 따르면 재생에너지는 지난해까지 석탄을 제치고 세계 최대의 전력원이 될 것으로 보인다. 재생에너지는 향후 몇 년간 전 세계 전력 확장의 90% 이상을 차지할 것으로 전망되며, 전 세계 재생 가능한 전력 용량은 2022년~2027년사이에 2,400GW 증가할 것이 예상된다. 온실가스 배출 제로를 향한 예정에는 아직 갈 길이 멀지만 올바른 방향으로 가고 있는 것은 확실하다. 전 세계 국가들이 기후변화가 가져올 최악의 결과를 피하기위해 2015년 파리 기후협약에서 지구 온난화를 1.5도로 제한하는 목표를 설정했다. 지구는 그 한계 바로 아래에 있다. 전 세계 탄소 배출량을 산업화 이전 수준보다 1.5도 이내로 제한 할 수 있는 시간이 아직은 남아 있지만 그 문은 빠르게 닫히고 있다. 그나마 한 줄기 희망은 저탄소 또는 무탄소 미래로의 전환이 추진력을 얻으면서 몇 가지 긍정적인 신호가 나타나고 있다.
2000년 이후 전 세계 재생에너지 사용량이 415% 급증해 7.4%의 연평균 성장률을 달성했다. 국제재생에너지기구(IRENA) 데이터에 따르면 2000년~2023년까지 전 세계 재생에너지 용량은 0.8TWh에서 3.9TWh로 증가했으며 중국은 아프리카, 유럽, 북미를 합친 것 보다 많은 1.4TWh를 추가해 선두를 달리고 있다. 여기에 포함된 재생에너지는 태양광, 풍력, 수력, 바이오에너지, 지열 및 해양 에너지 등 이다.
또한 2023년 전 세계적으로 473GWh의 재생 가능 용량이 추가 되었는데 이는 2022년 보다 약 62% 증가한 수치다. 2023년에 새롭게 설치된 총 전력 용량 중 약 87%가 재생에너지에서 나왔고 재생 불가능한 에너지는 13%에 불과했다. 태양광에너지는 재생에너지 성장의 73%를 차지해 큰 기여를 했다. 이러한 증가에도 불구하고 미국과 유럽을 포함한 많은 부유한 지역에서는 재생에너지의 평균 성장이 둔화 되었다. 미국의 재생에너지 발전량 증가율은 유럽보다는 약간 높지만 중국보다는 상당히 느리다. 미국 프럼프 대통령이 인플레이션감축법(IRA)을 폐지하지 않으면 미국 내 재생에너지 시장은 가속화될 것으로 예상된다. 캐나다는 2000년~2023년 사이 재생에너지 용량이 57% 증가하는데 그쳐 나머지 선진국에 비해 뒤처져 있다.
세계는 재생에너지 확보 전쟁 시작됐다
재생에너지는 전반적으로 아시아가 가장 큰 성장을 기록했는데 특히 중국이 두드려졌다. 아랍에미리트도 2023년 11월에 21㎢의 사막 지역을 차지하는 세계 최대의 단일 태양광발전소를 건설했다. 400만개의 양면 태양광 패널은 2GW의 용량을 갖추어 약 20만 가구에 전력을 공급할 수 있으며 해마다 240만톤 이상의 탄소배출을 줄인다. 중국은 태양광과 풍력발전의 비용이 지속적으로 하락함에 따라 신규 용량의 85%가 재생 가능 에너지원에서 발생해 또 다른 이정표를 세웠다. 둘 모두 현재의 석탄 및 가스와 경쟁할 수 있는 수준이다. 최근 몇 년간 중국의 급속한 발전은 에너지 및 산업 정책에 일부 기인한다.
에너지 안보에 대한 우려가 커지는 가운데 유럽연합은 2023년 태양광발전 전력을 전년 대비 17GW 추가와 함께 56GW를 달성했다. 유럽연합(EU)는 러시아로부터 에너지 수입을 2027년부터 중단할 계획이다. 아프리카의 재생에너지 용량은 2000년 이후 184% 증가했으며 연평균 성장률은 4%이다. 현재 세계에서 인구가 가장 많은 국가인 인도는 재생에너지 용량이 604% 증가해 2000년~2023년 사이에 연평균 8%의 성장률을 기록했다.
2023년 두바이에서 열린 유엔 기후변화 협약 당사국 총회에서는 200개에 달하는 국가가 화석연료에서 재생에너지로 전환을 합의했다. 그러나 이 보고서는 청정에너지의 더욱 빠른 도입이 필요하다고 강조했다. 국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면 이는 기술적으로나 경제적으로 실현 가능 하지만 이 목표를 달성하는 계획이 확실하지 않아 적극적인 정책 개입이 필요하다. 개발도상국은 재생에너지 투자 수준이 매우 낮은 편이다. 에너지 전환 관련 투자가 2023년 2조 달러를 넘어 사상 최고치를 기록했지만 120개 개발도상국은 전 세계 재생 가능 투자의 15%만을 유치했을 뿐이다. 반면, 화석연료는 여전히 매년 1조 300억 달러의 보조금을 받고 있다. 이는 2030년까지 재생 가능 발전 용량의 3배 증가를 달성하기 위해 그에 상응하는 화석연료의 사용량을 줄이는데서 시작해 대체에너지 전략을 세워야 제대로 된 에너지 전환을 이룰 수 있을 것이다.
영종에도 자립적 친환경 재생에너지 확보 필요
세계가 역대급 고온과 이상 기후로 신음하고 있고, 더 이상 돌이킬 수 없는 자연 생태계 붕괴로 이어지고 있다. 그나마 글로벌 기업과 정부들이 일찌감치 심각성을 깨닫고 친환경 경영을 가속화한다는 사실은 희망을 갖게 한다. 이윤을 최우선 목표로 하는 존재 이유까지도 포기하면서 비싼 재생에너지를 도입하고 친환경 제품 생산 비중을 빠르게 늘리는데 주력하고 있고, 탄소 배출량을 거의 제로 수준으로 떨어뜨리는 공장도 늘어나고 있다. 하지만 한국만은 예외다. 재생에너지 공급은 여전히 더디고, 기업들도 적극적으로 찾지 않는다. 세계 기구들이 모여 만든 ‘과학 기반 감축 목표 이니티브’에 가입하거나 승인을 받은 기업 숫자도 100개 이하이고, 무려 8000개를 넘는 전체 기업 중 경제 규모를 고려하면 한국은 심각한 수준이다.
국내 전력 공급망이 정부 주도로 구축돼 투자를 하기도, 재생에너지를 안정적으로 공급 받기도 어렵다. 결국 정부 정책을 기다릴 수 밖에 없다. 미국이나 유럽에서는 공장을 가동하기 위해 인근에 대규모 재생에너지 단지를 만들고 있고, 최근 SMR(소형모튬원전) 도입을 둘러싸고 정부와 씨름을 하기도 하지만 우리나라에서는 할 수 있는 것이 없다. 그럼에도 소비자들이 친환경을 요구하면 어떻게든 방법을 마련할 수밖에 없지만 한국 소비자들은 기술 트랜드에만 민감하지 지속 가능성에는 무관심하다.
세계적인 RE100(기업이 사용하는 전력 100%를 재생에너지로 충당하겠다는 국제 캠페인) 압박이 거세지는 요즘, 국내 산업이 환경오염 대명사로 각인되지는 않아야 한다. 친환경 재생에너지 산업으로 가는 길은 누구 하나만 나서서는 안된다. 정부, 지자체, 기업, 소비자 모두가 친환경 재생에너지의 필요성을 느끼고 동참해야 한다. 이런 점에서 영종국제도시도 자립적 재생에너지 확보를 통해 주민 삶에 혜택을 주고 깨끗한 환경 조성에 나서야 한다.
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