우리나라 재생에너지의 한계와 전망

[사무국]

환경·건설·지구해양분과 · 김동욱

  재생에너지는 재생이 가능한 에너지 자원, 즉 햇빛, 바람, 강우, 조수, 파도, 지열, 생체와 같이 짧 은 기 간 안 에 자 연 적 으 로 보충되는 에너지 자원으로부터 얻은 에너지이다. 따라서 태양광, 태양열, 풍력, 수력, 해양, 생체, 및 지열 에너지를 포함한다. 재생 가능 에너지 대부분은(99.98%) 직간접으로 태양에너지에 기인한다. 재생에너지 중 태양에너지와 직접적인 관련이 없는 에너지는 조력 에너지와 지열에너지다. 조력 에너지는 달의 인력에 의해 발생하고 지열에너지는 지구 내부의 열에너지다.

  지구에 입사되는 태양 복사에너지의 강도는 대기권 밖에서는 ㎡당 1.362kW로 그중 30%는 대기권 경계면에서 우주공간으로 반사되고, 19%는 대기권에 흡수되며, 나머지 49%인 ㎡당 0.695kW가 지표면에서 우리가 재생에너지원으로 사용할 수 있는 태양 복사에너지가 된다. 이것을 우리나라 국토 면적인 100,000㎢로 환산하면 태양 복사에너지의 강도는 695억kW가 되고 우리나라의 연평균 일조시간을 2,000시간을 적용 할 때 연간 태양 복사에너지는 1.39×1014 kWh가 되며 석유환산톤(toe)으로는 2.97×1010 toe가 된다. 이것은 우리나라의 연간 총 에너지소비량의 99배에 해당되는 양이다(<표 1>). 

*전 국토 연간 태양 복사에너지의 양은 우리나라 연간 에너지사용량의 99배

  이와 같이 우리나라의 부존 태양 복사에너지 양은 충분하다. 그러나 우리나라의 현재 기술로서 태양 복사에너지를 사용하여 재생할 수 있는 양은 그 12%인 35.6억toe이다. 그러나 이것은 우리나라 전 국토를 태양광 발전에 사용할 경우를 말하는 것이다. 태양에너지에 의해 우리나라 전체의 연간 에너지 수요량을 생산하기 위해서 현재의 기술 수준으로는 8,333㎢의 토지 면적이 필요하며, 이것은 현실적으로 사용 불가능한 토지 면적이다. 우리나라의 태양에너지 발전량은 국가 전체 에너지 생산량의 0.9%에 불과하다.

  풍력에너지의 발전효율은 태양에너지 발전효율의 2배인 25% 수준이지만 태양에너지의 경우와 같이 과다한 토지 면적의 소요, 회전날개의 소음으로 인한 민원 발생, 조류 피해 등 여러 가지 환경문제가 있다. 현재 풍력에너지 발전량은 국가 전체 에너지생산량의 0.2%에 불과하다.

  해양에너지 발전은 파력발전, 조력발전, 조류발전, 및 해양온도차발전을 포함한다. 우리나라 파력발전의 가용 잠재량은 10,300천kW로 연간 발전 잠재량은 9.02×1010kWh이고 현재 발전량은 그 0.5%인 473,628,640kWh에 불과하다. 조력 에너지는 그 에너지원이 무한정이지만 입지조건이 까다롭다는 한계가 있다. 우리나라 유일의 시화호 조력발전 용량은 254,000kW로 연간 발전량은 5억kWh이다. 생체에너지는 태양에너지에 의한 광합성에 의해 생산된 에너지로 그 생산량은 토지 면적의 제한을 받는다. 우리나라의 생체에 의한 광합성 에너지량은 연간 190백만toe이며, 그중 2.2%에 해당하는 4,162,247toe가 재생에너지로 생산, 사용되고 있다. 그러나 수집, 운반, 사용 등 과정에 한계가 있다.

  우리나라의 지표에서 5km 깊이까지 산출할 수 있는 지열에너지의 총부존량은 1.01 ×1023J로 산출되었다. 이는 2.40 ×1012 석유환산톤(Toe)으로, 그 2%를 가용 잠재량이라고 가정했을 때 그것은 480억Toe로 2020년 우리나라 전체 1차 에너지 소비량(2억9200만Toe)기준 약 160년 동안 공급할 수 있는 양이다. 그러나 2020년 우리나라 지열에너지 생산량은 224,722toe에 불과했다.

  수력에너지의 발전효율은 95%로 높지만 부존량이 작아 그 발전량을 늘리는 데는 한계가 있다. 현재 수력에너지 발전량은 국가 전체 에너지 생산량의 0.2%에 불과하다. 우리나라는 육지와 해양에 태양에너지를 비롯한 거의 모든 종류의 재생에너지원이 있어 대부분 그 부존량이 우리나라 에너지소비량과 비교했을 때 상대적으로 무한정이라고 할 수 있다. 토지사용, 환경오염 등을 해결하기 위해서 과학적 재생에너지 생산기술의 개발이 선행되어야 한다.

필자소개

금오공과대학교대학원(공학박사)

고려대학교외래교수

환경부 기획관리실장

주 UN한국대표부참사관(환경담당국장)