[전문가 칼럼] 신·재생에너지에서 답을 찾다

한국에너지기술연구원 제주글로벌연구센터 전경. ⓒ 한국에너지기술연구원 

│신·재생에너지는 탄소중립을 위한 에너지 전환의 중심 

국가온실가스인벤토리에 따르면 2018년 배출한 온실가스의 이산화탄소(CO2) 배출량 환산치는 7억 2760만 톤이나 된다. 에너지 부문의 온실가스 배출량이 87%로 가장 큰 비중을 차지하고 이 중 화석연료가 83% 이상을 차지하기 때문에, 탄소중립을 위해서는 에너지 분야 탈탄소화가 급선무다. 다음으로 어쩔 수 없이 배출한 이산화탄소를 회수하고 자원을 효율적으로 활용하기 위한 순환경제 체계구축이 필요하다. 이는 화석연료 기반의 고도의 탄소의존 사회를 무탄소 사회로 전환하는 에너지 시스템의 변혁을 의미하며, 우선 온실가스를 배출하지 않는 무탄소 전력을 최대한 활용하면서 에너지 수급체계를 더욱 전력화하고 통합하는 것이 중요하다. 운송 부문에서는 전기차 사용을 늘리되, 전력공급이 어려운 운송수단에 대해서는 수소, 바이오매스 등 청정연료를 사용해야 한다. 에너지 효율도 크게 개선해야 하며 불가피한 CO2 배출이 있는 산업공정에 대해 추가적인 온실가스 감축이 필요하다. 지속가능한 친환경 사회로의 전환은 에너지 수급 구조를 비롯한 사회 전반이 현대적이고 통합적인 에너지 문화를 받아들여야만 달성할 수 있는 과제이다. 

ⓒ 한국에너지기술연구원 

사회 모든 부문에서 온실가스 배출량을 줄여야 하나, 무엇보다 에너지 전환은 필수불가결한 것이며 바로 그 중심에 신·재생에너지가 있다. 국제에너지기구(IEA)가 발표한 ‘Net Zero by 2050’에 따르면, 2050년 총에너지 공급의 3분의 2는 재생에너지가, 10% 정도는 수소·암모니아 같은 신에너지가 담당한다. 전기화 등으로 전기 필요량은 2.5배 이상 증가하고 열 소비가 줄어 결국 최종에너지 중 반은 전기가 차지할 것으로 보는데, 그중 태양광 33%, 풍력 35%를 포함하여 재생전기 비중이 80% 이상일 것으로 전망한다. 

반면, 우리나라 재생전력은 2020년 전체 생산량의 6.3%에 불과하여, 재생전력 비중이 40%를 능가하는 영국, 스페인, 이탈리아, 독일 등과 굳이 비교하지 않더라도 OECD 최하위 수준이다. 이웃 나라인 중국, 일본뿐 아니라, 세계 최대 원자력 발전 비중을 자랑하는 프랑스도 재생전력 비중이 20%를 훌쩍 넘는다. 심지어 2021년에는 50여 개국이 풍력·태양광만으로 10% 이상의 전력을 공급했으며, 전 세계 비중도 전체 발전량의 10%를 넘어섰다. 에너지의 95% 이상을 수입·사용하는 우리에겐 에너지 ‘기술혁신’이 무엇보다 절실하며, 그 선봉에 한국에너지기술연구원이 있다.

│탄소중립에 필요한 신·재생에너지 혁신기술들  

한국에너지기술연구원은 에너지기술 선도로 인류 삶의 질 향상과 지속가능한 미래를 실현한다는 임무 하에 1977년 설립된 정부출연연구기관이다. ‘기후위기를 극복하는 2050 탄소중립 실현’, ‘고효율 저탄소 사회 구축’, ‘에너지전환 3030/5060’, ‘수소경제사회 실현’이라는 4대 전략 방향 하에 자연에너지의 경제적 활용, 에너지 사용량 최소화를 통한 고효율화, 화석연료의 청정 활용, 저비용 수소의 생산·저장·활용 등을 위한 기술 개발에 주력한다. 기관의 중점 연구 방향은 국가·사회적 필요에 부응하여 시대에 따라 변화해 왔으며, 현재 전 세계적 흐름인 에너지 전환에 적극 동참하여 인류가 직면한 기후위기를 함께 극복하고, 국가의 에너지 안보 및 환경 이슈를 기술적으로 해결해 나가기 위해 노력 중이다. 

재생에너지 세계시장 확대에 따른 국가별 경쟁이 치열해지는 가운데, 특히 시급한 것은 글로벌 시장을 선점하기 위한 초격차 기술의 확보이다. 원천기술부터 소재·부품·장비까지 종합적 개발·실증이 가능하도록 플래그십 형태의 기술개발 추진과 국내 역량 결집을 위한 리더십 발휘가 조기 상용화를 위해 필요하다. 글로벌 시장의 폭발적 성장은 자명하고, 우리나라 재생에너지 자원의 기술적 잠재량도 부족함이 없으나 세제·제도 개편, 시민참여 및 계통 유연성 확보 등으로 수용성을 높이면서도 우리가 보유한 핵심기술들이 조속히 목표에 기여하도록 힘써야 한다. 

상용 실리콘 태양전지의 한계효율을 뛰어넘는 이중접합 혁신기술 개발은 동일한 면적에서 더 많은 전력 생산이 가능해지므로 태양에너지 잠재량을 크게 향상시킬 수 있다. 경량, 다색, 투광 등 다기능 태양전지의 개발은 태양광 모듈의 설치형태나 설치위치에 대한 자유도를 높여 수용성 및 부지확보 해결에 기여할 수 있다. 대규모 부유식 해상풍력 기술로 수용성 이슈 등을 보완할 수 있으며, 재생에너지 연계 지능형 전력망 기술, 대용량 그리드스케일 에너지 저장 및 변환 기술, ‘그린 수소’ 등도 탄소중립에 필요한 혁신기술이다. 기술 집적화를 통한 탄소중립 도시 구현도 중요한데, 선진적 정보통신기술을 활용하여 핵심기술들을 최적 적용함으로써 에너지 공급의 안정성과 온실가스 감축을 극대화할 수 있다. 

다양한 개별 단위기술들의 고도화를 꾀하던 과거와 달리, 지금은 중앙집중식 에너지 공급방식을 벗어나 수요 대응에 용이한 미래지향적 분산전원 활용 확대와 에너지 믹스를 고민하고 있다. 이에 다양한 난제들이 우리의 집단지성을 요구한다. 주요 기술들에 대한 투자와 지원으로 산업경쟁력을 강화해 효율적인 에너지 전환을 하고자 역량을 결집할 때 비로소 탄소중립은 실현 가능한 일이 된다. 탄소중립은 소통과 협업에 기반한 강력한 에너지 융복합 기술을 요구하므로 일개 기관이나 소수의 인재만으로는 구현할 수 없다. 반면, 관심만 있다면 다학제간 시너지를 위해 다양한 전공자가 관련 분야에서 전문성을 키워 나갈 수 있다. 현실을 직시하고 미래를 위해 깨어 있는 당신이 이제 나와 함께할 때다.

글_곽지혜 한국에너지기술연구원 재생에너지연구소장