녹색성장 어떻게 이해할 것인가(7) - 녹색기업(A)

[파란하늘파란하늘꿈이]

7. 녹색기업(A)

녹색기업은 신재생에너지, IBEC산업 및 기타 녹색기술 관련 산업을 다양하게 포함하므로 터치할 부분이 많습니다. 이해를 돕기 위해 분량이 많지만 항목별로 상세하게 기술하고자 합니다. 그리고 검색하기 쉽게 태그를 달아놓았으므로 이용하시기 바랍니다.

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[녹색기업 의의]

세계는 지금 환경 위기와 자원 위기를 동시에 직면해 있다. 특히 기후변화 문제는 기상재해를 유발하고 생태계 질서를 뒤흔들어 인류의 생존을 위협하고 있다. 지금과 같은 에너지 다소비 체제가 지속되면 매년 세계 GDP의 5~20%에 달하는 경제적 손실을 초래한다. 기존의 성장방식은 환경을 해칠 뿐 아니라 경제적으로도 한계에 도달했다. 이래서 각국은 자원의 효율적·친환경적 이용에 국력을 집중하고, ‘녹색산업’ 내지 ‘녹색기술’을 새로운 성장엔진으로 설정하고 있다. 국가는 환경과 성장 두 가지 가치를 포괄하면서 기업을 향해 녹색산업을 요청한다. 기존의 경제성장 패러다임을 환경친화적으로 전환하는 과정 중 파생되는 에너지나 환경 관련 산업에서 미래 유망품목과 신기술을 발굴해내고, 기존 기술 및 산업과의 상호 융합을 통해 새 성장동력과 일자리를 창출하는 것이다. EU 등 선진국들은 이미 녹색기술 육성과 환경규제를 통해 관련 산업의 성장을 이끌어내는 것은 물론, 새로운 시장을 선점하고, 동시에 일자리까지 창출하는 등 발 빠른 움직임을 보이고 있다.

[정부 그린정책]

우리나라는 세계 10대 에너지소비국으로 에너지의 97%를 해외수입에 의존하고 있다. 또 전체 사용 에너지의 83%가 화석연료이고 세계 6위의 석유수입국인 동시에 인구 1인당 대비 세계 9위의 탄소 배출국이다. 다른 어느 나라보다도 에너지효율 산업을 육성하지 않을 수 없다. 더구나 2020년까지 온실가스 감축목표를 현상치 BAU 30%(2005년 수준의 4%) 감축으로 약속했으므로 철저한 계획을 세워 온실가스 감축을 이행해야 한다.

한국은 2020년까지 세계7대, 2050년까지는 세계5대 녹색강국으로 진입한다는 계획을 갖고 있다. 녹색기술의 세계시장 점유율을 현재 2%에서 2020년 10%, 2050년 18%로 상승시킨다는 목표를 세웠다. 에너지 관련 공기업의 R&D투자가 매년 매출액 대비 4.5~5% 수준을 유지하고, 정부의 ‘저탄소 녹생성장’을 향후 60년 국가비전으로 제시한 것도 이런 세계적 추세를 대비한 선제적 포석인 셈이다.

이를 위해 정부는 정책적인 방법과 기술적인 방법을 강구하면서, 녹색기술 연구개발 투자를 지금보다 2배 이상 확대해 2020년이면 3,000조원에 달할 세계 녹색기술 시장에서 선도국 역할을 하고, 그린홈 100만 가구 공급, 세계 4대 그린카 생산국 진입에 나서기로 했다. 특히 신재생에너지에 20년간 111조원 투자와 일자리 95만개 신규창출을 목표하고 있다. 그러므로 그린정책은 성장동력과 일자리를 동시에 창출하는 사회를 만들고 에너지자립 및 복지사회를 구현하는 원대한 뜻이 내포돼 있는 셈이다. 정부와 민간은 범국가적 시스템의 운영과 융자제도 도입, 전문인력 양성, 규제 철폐 등 그린에너지 산업이 빠른 시간 내에 성장 동력화되도록 모든 채널을 동원할 것으로 생각된다.

[그린리더 한국]

녹색성장은 경제성장을 추구하되 자원이용과 환경오염을 최소화하고 이를 다시 경제성장의 동력으로 활용하는 ‘선순환 구조’를 추구하는 것이다. OECD 회원국이고 무역 규모가 10위이며 온실가스 배출량이 2009년 기준 9위인 한국을 개도국으로 남겨 놓지는 않을 것이다. 여기서 가장 타격을 받는 것은 기업이다. 그러나 규제와 기술개발 제시만 있지 지원이나 협력 방안은 부족하다.

미국은 50 대 50으로 기업과 정부가 기술 개발을 공동으로 하기도 한다. 2020년부터 국제 기준에 미달하는 수입 제품에 대해 새로이 관세를 부과하는 법안을 하원에서 통과시킨 바 있다. 영국도 탄소가격, 기술정책, 에너지 효율 향상에 초점을 두면서 산업구조에 변화를 주는 ‘스마터 드라이빙’ 캠페인을 대대적으로 펼치고 있다. 일본 역시 저탄소 시민생활 행동에 인센티브를 주는 ‘에코액션포인트’ 제도를 시행중이다. EU는 2013년 이후부터 온실가스 배출이 많은 제품의 수입 규제를 강화하고 있다. 중국도 환경 규제가 선진국 수준을 따라간다는 점에서 중국식 선전포고를 할지 모른다.

현재 우리나라는 G20 개최국 지위를 계기로 국가 그린이미지 제고에 정책이 모아지고 있다. 기후변화 대응에서 글로벌 환경리더로서의 이미지를 높이고 선·개도국간 가교역할을 수행해 국제적 지렛대 역할 방안들을 제시하고 있다. 정부는 저탄소 정책, 녹색기술, 일자리창출, 기업경쟁력, 국토개조, 소비생활혁명, 세제정책, 외교정책 등으로 그린코리아 브랜드 마케팅을 통해 국가 이미지 제고에 노력할 것으로 예상된다. 기업에는 경쟁력 부담을 완화해 주고, 국민이 적극적으로 참여하게 하면서 자치단체의 정책 수행 역량을 강화시켜 나가는 것이다. 결국 세계 속의 한국은 ‘인센티브와 규제’ 정책을 쓰면서 그린리더로서 몫을 담당할 것이다.

[기업 녹색전략]

매년 새해가 되면 기업 총수들은 새로운 의지와 각오를 다지곤 한다. 총수들의 신년 화두에서 새해 기업전략을 대체로 가늠할 수 있다. '승자독식의 해'<삼성>, '미래 준비의 원년'，'승풍파랑'(乘風破浪: 바람을 타고 파도를 헤쳐 나간다)<현대차>, '파부침주'(破釜沈舟: 살아 돌아오기를 기약하지 않고 솥단지를 깨고 배를 침몰시킨다)< SK >，'극기상진'(克己常進: 자신을 이기고 항상 앞으로 나아간다)<한화>，'제철보국'(製鐵輔國)<포스코>…각각 신년 기업전략을 간단한 말로 피력했다. 그리고 화두에서 이어지는 실천계획은 대체로 신성장동력을 찾아 경기회복의 기회를 잡겠다는 것이었다. ‘친환경 경영’을 우선하는 내용이 유난히 많다. 녹색경영은 이제 ‘선택이 아니라 필수’요 나아가서 ‘생존’이라는 대세를 기업 현장에서 감지할 수 있다.

녹색성장 주도 의지가 강한 정부는 앞으로 기업에 대한 인센티브와 더불어 환경적 요구를 강화할 것이다. 기업은 지구온난화에 대응하면서 기업성장을 이루고 동시에 일자리를 창출하는 의무를 지게 된다. 일자리는 현재 정부가 해결해야 할 최우선 순위로 모든 정책을 집중할 것이기 때문이다. 이러한 명제에서 기업은 미래의 필요와 요구를 파악하고 방향을 설정해 놓아야 한다. 과거 개발시대의 기업방식은 떨쳐버리고 새 술은 새 부대에 담아야 한다는 각오로 나가야 한다. 중소기업이라 해서 예외는 아니다. 녹색기술을 기반으로 하지 않으면 경쟁에서 밀리고, 고용을 외면하면 사회로부터 지지받지 못한다.

[대기업 2010년 경영전략]

주요 대기업은 대체적으로 2010년은 공격적인 투자와 해외시장 확대로 글로벌 점유율을 대폭 높인다는 전략이다. 수출 확대를 통해 매출과 수주를 늘리는 한편, 미국 등 선진국에 비해 성장세가 빠른 중국, 인도 등 신흥시장 공략을 가속화하고, 러시아, 브라질, 아프리카 등 해외 신시장 개척에 공격적인 전략을 세웠다. 시장공략 상품으로 반도체 LCD LED TV<삼성>, 하이브리드카<현대>, 2차전지, IT, 관광<한화>, 풍력발전<효성>, 원자력발전<한전> 등 그린 상품이 거론되고 있는 것은 주목할 만하다.

한편 경영전략의 특별한 변화는 아이벡(IT, BT, ET, CT)산업 진출이다. 삼성은 지난 2년간의 경제위기를 기회로 삼아 건강·환경·라이프케어 등 신규 사업 분야를 기존 인포테인먼트(정보오락) 사업과 함께 10년 후 먹거리의 양대 축으로 간주하고 있다는 점이다. 현대차의 그린카 강국 진입, 포철의 신재생에너지, 스마트그리드 등 녹색산업 투자도 그린경영을 목표로 하는 증거다. LG는 환경문제가 미래를 좌우한다고 강조한다. 10년 후를 내다보는 준비이기도 하다. 2020년까지 CO₂배출량을 그룹 성장률 대비 50%로 낮추겠다고 하는 회사도 있다. ‘친환경’이 기업의 지속 성장을 위한 돌파구가 될 것이라는 인식에 모두 공감하고 있다. 대기업이든 중소기업이든 그 방향은 그리 다르지 않다. ‘포스트 IT’시대를 대비하면서 유전자 분석, 3차원영상, 산화물 반도체, 제로에너지, 무선전력전송 등 단독 및 융합 첨단기술 개발에 초점을 맞추고 있다. 그래서 올 한해는 친환경 기술 행보가 주목되는 해이기도 하다.

[녹색기술 방향]

녹색기술은 대체로 1. 온실가스감축 2. 환경개선 3. 건강증진 4. 문화창달 등을 위한 기술로 대별된다. 이들 기술은 개별적으로 개발되기도 하고 융합(Convergence)으로 개발되기도 한다. 온실가스 감축은 ① 그린에너지 ② 에너지효율화 ③ 탄소고정 등으로 구분할 수 있다. 그리고 그린에너지는 신에너지와 재생에너지, 원자력으로 세분할 수 있을 것이다. 신에너지는 다시 연료전지나 수소에너지, 석탄액화가스 등으로 나눌 수 있고, 재생에너지는 태양광, 태양열, 풍력, 수력, 조력, 지열, 바이오연료, 폐기물 등으로 나눌 수 있다. 에너지 효율화는 진공단열재나 개량창호 등의 사용과, 폐열의 공동이용이나 열병합 기술로 증진시킬 수 있으며, LED나 IT기술을 통해서도 목적을 달성할 수 있다. 탄소고정은 해양유정 CO₂저장이나 습지 개발과 조림산업, 잔디 조성 등을 열거할 수 있다.

이러한 기술은 전체산업의 가치사슬에서 어느 분야에 참여하는가가 중요하다. 즉 소재·특정기술 분야와 제품생산 분야로 구분해볼 수 있다. 녹색기술은 소재 개발에서부터 제품생산 단계는 물론, 제품을 소비할 때도 에너지 사용을 줄이고 오염물질과 폐기물 배출의 최소화를 가능케 하는 것이 돼야 한다. 왜냐하면 생산품의 폐기 책임이 생산기업으로 부과될 것이기 때문이다. 또 기업으로서는 녹색기술도 중요하지만 온실가스 감축의무를 수행하기 위해 청정개발체제(CDM) 사업과 탄소배출권거래제 등을 활용하여 기업의 최적 경영을 추구할 필요가 있다.

또 녹색기술은 녹색인증으로 투자유치가 쉽게 된다. 녹색기술 매출 30%를 넘는 기업 투자자에게 세제혜택이 주어진다. 정부는 신재생에너지, 탄소저감, 첨단수자원, 그린IT, 첨단그린주택도시, 신소재 등 10대 분야를 인증범위로 정하고, 2010년부터 태양광, 해상풍력, IGCC, 히트펌프, LED조명, 그린카, CCS, 기후변화 예측 등 녹색기술과 관련된 사업은 정부가 발급하는 ‘녹색인증’을 받아 민간으로부터의 투자유치가 쉬워진다. 녹색기술 및 프로젝트에 투자하는 녹색펀드, 녹색예금, 녹색채권 등에 소득공제 혜택도 주어진다.

[신재생에너지]

국내 신재생에너지(신에너지˙재생에너지) 기술은 전반적으로 선진국의 70% 이하, 수소·연료전지 등 주요 분야 핵심기술은 50% 이하 수준에 머물러 있다. 우선 정부는 성장동력화가 필요한 분야를 선정해 중점 육성할 예정이다. 이를 위해 태양광, 풍력, LED, 전력IT 등 세계시장이 급성장하고 국내 연관 산업이 발달한 분야는 제1그룹으로 정해 조기육성할 방침이다. 또 세계시장의 잠재력이 크고 기술적 우위확보가 시급한 분야는 제2그룹으로 배정해 차세대 성장동력으로 키울 예정이다. 차세대 동력화 분야는 수소연료전지, 가스·석탄액화(GTL·CTL), 석탄가스화복합발전(IGCC), CCS, 에너지저장 등이다.

정부는 또 시장지향형 기술개발을 통해 글로벌 기술력을 확보해 나가고, 2012년까지 선진국 수준의 기술력을 확보할 예정이라고 밝혔다. 태양광은 2020년에 화석연료 수준의 경제성을 확보하고 수소연료전지는 2015년까지 KW급 가정용 전지 양산기술을 개발하는 등 분야별 설정 목표를 정했다. 아울러 선진국과의 기술력 격차가 크지 않고 연관 산업과 기술력 활용이 가능한 ‘박막 태양전지’, 선진국이 기술이전을 꺼리는 ‘가정용 수소연료전지’ 등은 독자개발을 추진하고, 선진국에 준하는 연관 기술력이 있는 ‘해상풍력’ 등은 기술제휴 및 공동연구를 모색하는 등 상황에 맞게 기술 습득방안을 마련키로 했다.

정부는 수소·연료전지, 태양광, 풍력 등 3대 중점분야를 전략적으로 집중 지원해서 개발 후 보급사업으로 연계할 계획이다. 신재생에너지는 시장성과 투자가치성을 고려할 때 현재 전 세계 경기침체를 극복할 수 있는 성장동력으로 삼고 있다. 타산업과 연계하는 산업파급 효과, 타에너지와 융합, 철광산업과 조선산업의 연계 등을 고려할 때 그 가치는 한층 증대된다. 예컨대 태양광(소재산업)은 반도체와 제어계측, 건설업 등의 융합기술이라 할 수 있고, 풍력(기계부품산업)은 소재산업과 토목건축, 운송업 등의 융합이며, 바이오매스(농화학)는 기계공학과 가공 처리, 운송 보관업 등의 융합이라 할 수 있다.

신재생에너지는 신규사업 발굴, 정부지원 활용, 풍부한 인프라 활용의 기회인 동시에, 경제성 확보, 핵심기술 확보, 다수참여 요구라는 위협으로 작용하기도 한다. 그래서 기술개발이 동시에 이뤄져야 하는 문제점과 시장 불확실성 때문에 초기엔 국가의 지원이 필요하다. 2010년 업계의 신재생에너지 투자는 5.5조원가량 전망된다. 신재생에너지가 경제성장과 에너지절약이라는 '두 마리 토끼'와 더불어 고용창출이라는 주요 기능을 한다. 고용효과에서 화력발전 1명고용에 비해 풍력 12명, 바이오 45명, 태양광 90명 등으로 나타나 신재생에너지의 고용창출력은 매우 높다.

[연료전지]

연료전지(Fuel Cell)는 연료(주로 화석연료로부터의 수소)와 산화제(주로 공기중으로 부터의 산소)를 화학적으로 반응시켜 이 에너지로 전기를 직접 얻어내는 직류발전장치이다. 연료의 에너지를 열이 아닌 전기에너지로 이용하는 것이라 하겠다.

연료전지의 구조는 전기를 전달할 수 있는 전해질을 사이에 두고 양극과 음극의 두 전극이 겹쳐 있다. 전압을 걸어주면 연료전지의 음극(-)을 통해 수소가 분해되어 나오고 양극(+)을 통해 산소가 분해되어 나오는데, 음극을 통해 들어온 수소는 백금 등 촉매제(Catalyst)에 의해 수소이온(H+)과 전자(e-)로 나누어진다. 나눠진 수소이온과 전자는 서로 다른 경로를 통해 양극(+)에 도달하게 되는데, 수소이온은 연료전지의 중심에 있는 전해질을 통해 양극(+)으로 흘러가고, 전자는 외부회로를 통해 이동하면서 전류를 흐르게 하는 동시에 양극으로 흘러가 산소와 결합해 물이 되는 것이다.

결국 연료전지 스택의 원리는 수소분자를 수소이온과 전자로 분리한 다음, 분리된 전자가 전기를 만들어내는 것이다. 이렇게 만들어진 전류는 그냥은 사용할 수 없는 직류이므로 인버터라는 전기장치를 통해 교류로 변환시킨다. 또 니켈수소나 리튬이온, 리튬 폴리머를 주원료로 하는 배터리를 보조동력원으로 사용하기도 하는데, 이런 경우에는 연료전지에서 만들어진 전기와 함께 더 큰 힘을 발휘하거나 시동전원 등의 보조 역할을 한다.

산소는 공기 중에 풍부하게 존재하지만, 수소는 메탄올이나 가솔린 등 탄화수소 연료를 별도의 화학처리작업을 통해 뽑아내야 하기 때문에 수소가 사실상 연료전지자동차의 핵심 연료원이 된다.

수소를 제조하는 방법은 풍력이나 태양광 등 자연에너지를 이용해 생산한 전기로 물을 분해하는 전기분해 방식, 열과 촉매를 가해 물에서 수소를 떼어내는 열화학적 방식, 그리고 효소를 활용하는 방식 등 여러 분야에서 연구가 이뤄지고 있다. 한국형 수소 충전소는 천연가스에서 수소를 뽑아내는 이른바 ‘개질형’ 생산 방식을 채택했다. 메탄(CH₄)으로 주로 이뤄진 천연가스에 고온(700도)의 수증기를 가하면 수소가 떨어져 나오는 화학반응을 이용한 것이다. 수증기는 사용되는 열 또한 천연가스를 태워 만든다. 궁극적으로 천연가스 같은 화석연료 대신 풍력 태양광 등 자연에너지를 이용해 수소를 생산하는 방안이 고려되고 있으나 아직까지는 개질형 방식이 비용 대비 효율이 가장 좋다는 평을 받고 있다. 지속적인 연구가 필요하다.

[수소에너지]

수소는 원료인 물이 풍부하고 또 연소하더라도 연기를 뿜지 않는 등 미래의 무공해 에너지원으로서 인류 궁극의 연료로 지목되고 있다. 1973년 말 석유 위기 이래 각국에서 활발히 전개되고 있는 탈(脫)석유기술 개발에는 수소에너지 개발도 포함되어 있다. 현재 세계의 수소 소비량은 수백 억 m3 에 달하지만 대부분 석유탈황(石油脫黃), 암모니아 제조 등 화학공업부문의 원료적인 것으로서, 그 제조기술이 물을 원료로 해서 값싸게 대량생산할 단계에는 아직 이르지 못하고 있다. 그러므로 열원(熱源)으로서의 이용도는 아주 낮은 편이다. 따라서 각국은 그 제조기술 개발에 노력하고 있다. 현재 연구되고 있는 주된 제법으로서는 우선 원자력발전 전력으로 물을 전기분해하는 방법이 있지만 효율이 나쁘고 핵연료를 쓴다는 점에서 부정적인 견해가 있다.

또 여러 종의 물질을 결합시키고 원자로의 열을 이용해서 여러 단계의 화학반응을 일으켜 최종적으로 물을 수소와 산소로 분리시키는 열화학사이클법이 연구되고 있지만 설비 투자가 많은 것이 흠이다. 한편 어떤 물질에 물을 작용시키고 태양빛을 쬐어 광화학반응(光化學反應)을 일으키거나, 물속의 반도체에 태양빛을 쬐어 물을 직접 분해하는 등 태양에너지의 이용방법도 연구되고 있다. 이 밖에 고온의 수증기로 용융로 안에서 전기분해하는 방법, 방사선을 써서 물의 분자를 분해하는 방법, 물을 원자로나 태양로에서 3,000℃의 고온으로 분해하는 방법 등도 생각할 수 있다.

결론적으로 수소에너지 기술은 물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리, 생산해서 이용하는 기술이다. 수소는 물의 전기분해로 가장 쉽게 제조할 수 있지만 입력에너지(전기에너지)에 비해 수소에너지의 경제성이 너무 낮아 대체전원 또는 촉매를 이용한 제조기술을 더 연구하고 있다. 수소를 산소 등 다른 원소와 결합시켜 물을 만들면 쉽게 저장하거나 운반할 수 있지만 필요할 때 방출하려면 엄청난 전기가 필요하다. 만들어진 수소는 연료나 전기, 화학원료로 사용된다. 그러나 액체나 기체 상태로 저장하고 수송하는 데 어려움이 많아 경제성과 안정성을 위한 연구에 막대한 투자와 시간이 요구될 것이다.

[석탄액화가스]

환경친화적인 신재생에너지이다. 이는 산성비와 대기오염을 유발하는 질소산화물을 줄일 수 있기 때문이다. 또한 사용가치가 적은 석탄을 이용함으로써 높은 가치의 에너지를 생산할 수 있다. 현재로서는 생산공정이 비싸지만 앞으로 기술이 더 발전하면 훨씬 저렴한 비용으로 생산할 수 있게 된다. 석탄을 액화시켜 가스로 만들어서 파이프로 수송이 유리하고 운송비 부담이 적은 장점이 있다. 물과 산소를 이용하여 고온에서 얻는 방식이기 때문에 고유가시대와 석유의 가채연수가 얼마 남지 않은 지금 각광받는 에너지이다.

석탄가스화복합발전(IGCC: Integrated Gasfication Combined Cycle )은 석탄을 수소와 일산화탄소를 주성분으로 한 합성가스로 전환한 뒤 합성가스 중에 포함된 분진(Dust)과 황산화물 등 유해물질을 제거하고 천연가스와 유사한 수준으로 정제하여 복합 발전을 하는 기술이다. 석탄화력발전에 비해 높은 발전 효율을 가지며, 직접 연소 발전에 비해서는 황산화물 90% 이상, 질소산화물 75% 이상, 이산화탄소 25%까지 저감할 수 있는 환경친화적 기술이기 때문에 세계 각국에서 개발에 힘쓰고 있다.

2007년 기준 미국·독일·네덜란드·일본이 적극 개발하고 있으며, 상용화를 위한 준비 단계인 300㎿급 실증 플랜트가 미국·네덜란드 등에서 10여 년 전부터 시운전되고 있다. 한국의 경우 2006년 12월 산업자원부를 중심으로 차세대 청정 석탄기술 상용화를 위한 준비를 시작해 300㎿급 한국형 IGCC 설계기술을 국산화하고 실증 플랜트를 건설하기 위해 6,000억 원 규모의 대형 프로젝트에 착수했다. 이 프로젝트에는 한국전력을 비롯한 발전 5개사와 두산중공업, 고등기술연구원, 서울대와 연세대, KAIST 등 20개 기관이 참가했다.

[태양광]

현재 전남도에는 190여 개 업체가 전국 태양광 발전용량의 51%에 달하는 92㎿를 상업발전하고 있다. 이 중 세계 최대 규모의 추적식 태양광발전을 하고 있는 신안의 동양태양광발전소(축구장 93개 크기)가 유명하다. 2009년 11월 준공식과 함께 본격적인 상업발전에 들어간 24㎿(1만여 가구 전기 공급) 규모의 태양광발전소는 67만㎡ 부지에 2년반 동안 약 2,000억원을 들여 만들었다. 같은 양의 전력을 생산하기 위해서는 원유 30만 배럴이 필요하다. 자동차 3만여 대가 1년간 배출하는 것과 맞먹는 연간 2.5만톤의 이산화탄소 절감효과를 기대할 수 있다. 태양의 위치에 따라 모듈 방향이 바뀌는 ‘추적식’ 발전소는 기존의 ‘고정식’ 발전장치보다 15% 이상 효율성이 높다. 더욱이 신안은 바닷가에 인접해 일년중 평균 이틀을 제외하고는 지속풍이 불어 태양광발전에 최적지로 꼽히고 있다.

태양광발전은 일사량이 많고 먼지가 적은 지역일수록 효율이 좋다. 일정한 세기의 바람도 불어줘야 한다. 모듈의 핵심부품인 반도체가 열에 약해 바람으로 식혀 주지 않으면 효율이 떨어지기 때문이다. 발전소가 들어서기 전 신안 일대는 거의 버려진 갯벌이었다. 해안가에 방치된 불모의 땅이 신재생에너지 산업을 선도하는 태양광발전소로 변모한 것이다.

일찍이 효성은 삼랑진양수발전소 하부댐 남쪽의 유휴지를 활용하여 부지면적 4.3만㎡에 설비용량 3MW의 태양광발전소를 준공한 바 있다. 살수 설비를 설치하여 모듈을 세정 및 냉각하여 효율을 높이고, 다기능의 인버터(inverter)를 사용하여 소비전력을 최소화하는 것이 특징이다.

태양광, 풍력, 지열, 바이오매스 등 신재생에너지 산업은 온실가스와 환경오염을 줄이면서 지속가능한 성장과 일자리 창출을 동시에 달성할 수 있는 녹색성장의 새로운 그린오션(Green Ocean)이기도 하다. 정부는 태양광을 비롯한 신재생에너지 사용 비율을 오는 2030년까지 13%로 늘리겠다는 방침이다. 관련 산업 핵심기술 개발과 보급 사업에 대한 지원도 대폭 확대해 나갈 계획이다.

[태양열]

태양열발전은 태양으로부터 방사되는 복사에너지를 흡수·저장하고, 열기관을 통하여 열로 변환시켜 생성하는 에너지이다. 봄, 여름, 가을의 주간에 열효율이 높은 장점이 있지만 효율이 높은 계절 시간에 남는 열량을 효율이 낮은 계절 시간에 사용할 수 없는 점과 건물 외관에 범위를 많이 차지하는 단점이 있다.

태양광 발전은 태양광선이 반도체로 된 태양 전지에 쪼이면 그 빛의 일부가 전기 에너지로 전환되어 전기를 얻는 방식으로 태양전지는 증기 터빈이나 발전기 없이 직접 전기를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면, 태양열 발전은 태양에서 복사하는 열에너지를 반사경이나 포물경을 이용하여 빛을 초점에 모으고 초점에 물이 지나가는 파이프를 설치하여 물을 끓여 전기를 생산하는 방식으로 터빈이나 발전기가 필요하다는 점에서 화력 발전의 원리와 유사하다. 태양광 발전이나 태양열 발전 모두 깨끗하여 공해가 없고 에너지가 무한하나 기상 조건에 영향을 받으며 넓은 지역이 필요하고 설치비가 많으며 에너지 밀도가 낮다.

2020년까지 세계 태양에너지 시장 규모만 450억달러에 달할 것으로 예상되는 가운데 대기업과 벤처기업들이 태양발전단지 건설로 몰려들고 있다. 모하비 사막을 비롯한 미국 남서부 사막지대에 남한 면적의 절반이 넘는 5.7만㎢의 태양발전단지가 건설될 조짐이다. 현재 미국 전체 발전량의 10배에 달하는 1.1만GW 규모의 태양열 발전이라고 하니 가히 놀랄 만하다. 진행 중인 태양발전 프로젝트가 2.6GW(180만 가구 공급 가능) 규모인 '브라이트소스 에너지'에는 구글과 모건스탠리 등이 투자했다. 골드만삭스는 네바다 사막에도 태양발전을 위한 토지 임대 신청서를 제출한 상태다. 거대 석유기업들과 실리콘밸리의 신생 에너지 벤처들, 이스라엘과 독일의 태양발전회사들도 뛰어들어 모하비의 땅차지 경쟁은 전쟁에 가깝다. 브라이트소스 에너지사는 컴퓨터로 방향을 제어할 수 있는 거울 수십만 개를 이용해 태양열을 중앙의 탑에 집중시키면, 이 때 발생하는 증기로 전기를 생산한다. 사막 태양발전의 미래가 마냥 밝은 것만은 아니다. 환경파괴와 물 부족 논란이 심각하다. 집열 거울의 모래먼지를 닦아내기 위해서 많은 물이 필요하기 때문이다.

[풍력]

세계적으로 연안 풍력자원이 가장 풍부한 곳은 덴마크, 네덜란드, 캘리포니아, 인도, 남부 아르헨티나 등이다. 풍력은 제한적이지만 재생 가능한 에너지로서 계절적 차이를 보이는 것은 기술로 해결해야 할 문제이다. 그래도 현재 대체자원으로서 풍력이 가장 유망하다고 하겠다. 워런 버핏도 풍력발전에 18억 달러의 대규모 투자를 감행한 바 있다.

국내 기업으로서는 효성, STX 등이 풍력발전 투자에 적극적이다. 효성은 2018년까지 세계 10대 풍력발전 설비업체로 발돋움하기 위해 공격적인 목표를 세우고, 풍력발전 및 풍력단지 개발에 적극 나서고 있다. 2009년에는 국내 최대용량인 2MW급에 대해 국제인증을 획득하는 개가를 올렸다. 한편 2009년 네덜란드 풍력발전업체를 인수한 STX그룹은 동유럽, 터키 및 이라크 지역 진출로 글로벌 풍력발전시장에 성공적으로 진입했다는 평가를 받고 있다. 새해 들어 삼성물산과 한국전력 등으로 구성된 국내 그린에너지 컨소시엄은 캐나다 온타리오 주정부와 풍력 및 태양광 발전단지 건설 및 운영사업에 대한 그린에너지 투자계약을 체결했다. 풍력 2,000MW, 태양광 500MW 등 2,500MW급이며 금액으로는 60억달러 규모다. 국내 풍력발전은 대관령, 제주도 및 서해안 등에 이미 있고 앞으로도 발전 가능성이 많은 재생에너지이다.

풍력발전에 가장 좋은 곳은 연안 지역의 완만한 산 위, 확 터인 분지라 하겠다. 때로는 해안 해상도 좋은 위치가 된다. 지속적으로 바람이 강하게 불어 적합한 곳이다. 덴마크는 지리적 장점을 살려 세계에서 풍력발전이 가장 발달한 나라이며 자국 전체 발전용량의 24%를 차지하기도 한다. 전 세계 풍력터빈 생산의 50% 이상을 차지할 정도로 선진 기술국이다. 더욱 놀라운 일은 중국이 2020년까지 간쑤성에 풍력발전 100GW의 발전용량을 계획하고 있다는 사실이다. 이는 현재 전세계 풍력발전량 19.4GW의 5배에 이르는 용량이다. 풍력발전관련 소재나 설비 수출에 우리 기업들이 관심을 기울여야 할 부분이다.

[수력]

수력발전(Hydroelectric Power)은 물의 위치에너지와 운동에너지를 이용해서 전기를 얻는 발전방식이다. 수력에너지는 금세기 최고의 재생에너지로 꼽힌다. 현재 수력 발전은 강에 댐을 건설하여 물의 낙차를 이용한 발전이 주를 이루고 있다. 그러나 이미 수력발전이 가능한 강에서는 대부분 댐이 건설되어 수력발전소가 만들어져 있으며, 앞으로 수력 발전을 더욱 확대시키기 위해 바다 수력 발전을 위한 여러 방법들이 고안되고 있다.

중국 양쯔강의 샨사댐은 약 30조원 공사로 건설된 것으로 현재 발전기 26기에서 18.2GW의 전기를 만들어내고 있다. 이는 한국 전체 발전량의 40% 정도에 해당한다고 한다. 또 브라질은 자국 전력의 75%를 수력 발전으로 생산하고 있다. 앞으로 전 세계에 댐이 계속해서 만들어질 것이므로 수력발전소는 늘어날 것이다.

한편 양수발전소(揚水發電所)도 증가할 것으로 예측한다. 보통 수력발전소는 발전에 사용한 물을 흘려보내지만, 이 물을 버리지 않고 아래쪽에 저수지를 만들어 저장해 두었다가 다시 퍼 올려서 이용하는 양수발전소를 만들면 효율적이다. 얼핏 생각하면 아주 경제성이 없는 방법처럼 느껴지지만 전력이 남아도는 밤에 양수했다가 수요가 많은 낮에 발전하는 것이므로 경제적이다. 이는 발전기가 끊임없이 일정한 발전량을 유지해야 되기 때문이다.

설비용량 10MW 이하의 소수력발전은 앞으로 많이 설치될 것으로 예상한다. 여타 신·재생에너지원에 비해 에너지밀도가 높고 경제성이 우수한 에너지원이기도 하다. 소수력발전 시스템은 수차, 발전기 및 전력변환장치 등으로 구성돼 있다.

[조력]

클린 에너지로서 조력발전(Tidal Power)은 일자리 창출 효과가 커서 영국과 유럽은 물론 러시아, 중국까지 건설 붐이 일고 있다. 밀물때 물을 댐에 가둔 후 썰물때 그 낙차를 이용하여 발전하는 방식이다. 시화호 조력발전소는 2009년 발전기 핵심부품인 지름 7.5m, 폭 1.7m, 무게 109톤의 회전자를 넣는 '정치식'을 마쳐 2010년 말경에 전체 발전소가 완공될 예정이다. 국내 최초 조력발전소로 설치용량이 254MW에 달하는 세계 최대 규모로 현존하는 세계 최대인 프랑스 랑스 조력발전소보다 약간 크다. 준공되면 연간 86만 배럴의 원유수입 대체 효과와 32만톤의 CO₂발생을 감소시켜 대기오염을 줄일 수 있으며 50만 가구분의 전력을 공급할 수 있다.

그리고 국토해양부는 520MW 규모의 가로림만 발전소를 조기 착공하는 등 국내에 풍부한 해양에너지 자원을 활용할 계획이다. 또한 강화도와 영종도를 연결하는 16㎞의 세계 최대 인천만 조력발전소 건설계획도 발표했다. 이 계획은 4조원의 예산으로 랑스 조력발전소보다 무려 5배나 크고, 인천시 가정용 전력 소모량의 60%에 달한다. 고용효과도 6만명이 넘어 경기부양 효과가 대단하다. 우리나라는 서해안의 인천만(8.1m), 아산만(6m), 가로림만(4.7m), 천수만(4.5m) 등이 조력발전에 적합한 지역이다.

한편 빠른 바다 물살을 이용하는 조류발전(Tidal Current Power)도 있다. 진도대교 아래 명량해협에다 시험시설을 만들고 기대치를 얻을 수 있을지 한창 검증중이다. 특이한 지형의 명량해협은 역사적으로도 큰일을 해냈던 곳이다. 울돌목 조류는 보름과 그믐에 가장 빨라 시속 40㎞에 육박한다.

마지막으로 파도의 힘을 이용한 방식이 있는데, 파도가 잦은 바다 수면위에 다관절의 발전 유닛을 띄워놓아 발전을 하는 방식이다. 파도의 움직임이 유닛 관절부의 수압모터를 회전시켜 그 힘으로 전력을 생산하는 방식이다. 국토 지형을 최대한 이용한다는 의미에서 기술 향상에 따라 발전 가능성이 높은 분야다.

[지열]

지열(地熱: Geothermal Heat)은 지구 내부에서 표면을 거쳐 외부로 유출되는 열량을 말한다. 지각 내에 부존하는 방사성물질이 자연붕괴할 때 발생되는 열에너지를 근원으로 해서 철·니켈이 녹아 있는 고온의 지구 중심부에서는 맨틀이 열절연작용(熱絶緣作用) 때문에 거의 지표로 방출되지 못한다. 유출되는 방법은 열전도에 의한 것과, 가스·온수 및 화산분출물 등에 의한 것이 있다. 뉴질랜드, 이탈리아, 일본 등 지각열류량이 많은 곳에서는 지열에너지를 발전에 이용하기도 한다.

또한 얕은 땅속은 계절에 따른 온도변화 없이 섭씨 10도 내외의 일정한 온도를 유지한다. 이러한 땅 속의 에너지는 난방과 냉방, 전기 생산 등 여러 가지 형태로 이용될 수 있다. 뜨거운 증기는 직접 터빈을 돌려서 발전을 한다. 뜨거운 물이 나오는 경우도 물이 지상으로 올라오면서 증기로 되기 때문에, 이것으로 발전기를 돌려서 전기를 생산할 수 있다. 땅속의 뜨거운 암석층도 이용할 수 있다. 암석층에 구멍을 뚫고 물을 흘려보내서 가열된 열로 끓는점이 낮은 액체를 증기로 만들어 발전기를 돌리고, 식혀진 물은 다시 땅속으로 보내 가열시켰다가 끌어올리기를 반복하면 된다. 이는 전기생산뿐만 아니라 난방열을 공급하는 데도 직접 이용할 수 있다.

땅 속에 긴 공기 흡입관을 묻고 이 관을 통과한 공기를 건물에 공급해서 난방과 냉방을 하는 지열 이용방식도 있다. 이 경우 겨울에는 공기가 관을 통과하면서 지열을 받아 데워지고, 여름에는 뜨거운 바깥 공기가 시원한 땅속 관을 통과하면서 식혀진다. 이렇게 해서 난방과 냉방을 위한 에너지가 절약되는 것이다.

지열발전(Geothermal Power Generation)은 지하의 고온층에서 증기나 열수의 형태로 받아들여 발전하는 방식을 말한다. 지열은 지표면의 얕은 곳에서부터 수km 깊이의 고온의 물(온천)이나 암석(마그마) 등이 가지고 있는 에너지다. 일반적으로 자연상태에서 지열의 온도는 지하 100m 깊어질수록 평균 3~4°C 가 높아진다. 지대와 발전 방식에 따라 수백m 에서 수km 깊이의 우물을 파기도 한다.

지열발전은 원리적으로 연료를 필요로 하지 않으므로 연료 연소에 따르는 환경오염이 없는 클린에너지이다. 그러나 지열정에서 분출하는 비응축성 가스 중에는 소량의 황화수소가 함유되어 있다. 현재로서는 농도가 낮아 환경기준 이하이므로 문제가 없지만 장차 대량으로 분출하게 된다면 탈황장치가 필요할 것이다. 땅속으로부터 끌어올린 뜨거운 증기나 물은 엄밀한 의미에서 재생가능한 에너지는 아니다. 하지만 지구 자체가 가지고 있는 에너지이므로 굴착하는 깊이에 따라 잠재력은 거의 무한이라고 할 수 있다.

현재 지열을 이용해서 발전하고 있는 곳은 전세계에 널리 퍼져 있다. 가장 큰 규모로 이용하는 나라는 미국과 필리핀이다. 필리핀은 지열발전으로 전체 전력의 22%를 공급한다. 그 밖에 인도네시아, 이탈리아, 일본, 멕시코, 뉴질랜드 등에도 상당한 용량이 설비되어 있고, 연간 8%가량 늘어나는 추세이다. 그러나 우리나라는 아직까지 온천으로 이용하는 것 외에는 지열에너지를 본격적으로 이용하지 않고 있다. 직접적인 지열에너지의 활용이 가능한 지역부터 이용을 증대할 가치가 있을 것이다.

그린닥 johnyksung@naver.com