원전과 신재생에너지 비교

요즘 태양광 발전소 건설비리가 도마위에 올랐다. 1차 전력산업기반기금 사업 조사 결과라면서 대대적인 여론몰이하며 마치 비리의 온상인 양, 지난 정부의 태양광 등 신재생 추진 정책이 큰 문제인 듯 호들갑을 떨고 있다. 정파적 입장을 떠나 객관적인 통계를 바탕으로 사실관계를 정리해 보고자 한다. 자료는 상식과 개인적 의견, 그리고 모르는 부분은 인터넷 검색을 통하여 발췌하였다.

우선 왜 신재생에너지가 필요한지 조사해 보았다.
환경과 에너지 문제는 지구상 초미의 관심사가 된지 오래이다. 지구 오염과 온난화가 가속화 되면서 생존 환경의 문제로 대두되고 있다. 환경을 살리면서 에너지를 생산 하기 위해서 석탄, 석유 등 화석에너지 대신 신재생에너지를 사용해야 배출되는 이산화탄소를 줄여 온난화를 억제할 수 있다. 물론 이산화탄소 등이 화력발전 등에서만 나오는 것은 아니지만 많은 부분을 차지하고 있다.
신재생에너지중 대표적인 것이 태양광 발전이다. 풍력은 바람이 적고 일정치 않은 한반도 지형에서는 극히 제한적일 수밖에 없다. 물론 최근에 신기술의 영향으로 효율이 극대화 되고 있다. 이밖에 수소 연료전지 등 신기술이 비약적으로 발전하고 있다.
전 세계적으로 기후변화협약에 탈퇴했던 미국이 재가입하고, RE100 등 환경을 살리기 위한 노력이 획기적으로 일어나고 있으며, 국내는 그린 뉴딜 사업 등 친환경 에너지 사용을 위한 노력이 다각적, 전향적 으로 전개되어 왔다. 현재 신재생 사업과 대척점에 있는 재래식 발전원은 화력 발전과 LNG, 그리고 원전이 있다.
화력발전의 주된 원료는 수입유연탄이고, 미세먼지와 이산화탄소의 배출로 환경오염이 극심하여 갈수록 온난화의 주범으로 지목받고 있다.
원전은 저렴한 발전원가와 청정한 에너지로 인식되어 있으나, 폐기물 처리비용과 더불어, 주변지역의 방사능 유출로 인한 오염이 위험수위를 넘나들어 불안한 상황이 고조될 수 있다. 인구밀집이 심한 국내의 경우 구 러시아의 체르노빌이나 일본 후꾸시마 같은 사고발생시 그 수습을 감당하기 어려울 것이란 전망이 많으며, 경제적으로도 폐기물처리와 철거비용, 사회적 비용까지 고려하면 기술이 비약적으로 발전하여 원가를 낮추고 있는 신재생발전사업보다 여러 측면에서 경쟁력이 떨어질 수 있다.

위 도표에서 보듯이 신재생 에너지 구성비율이 완만히 늘어나고 있으나, 유럽 등 주요 선진국에 비해서는 현격히 낮은 편이다. 특히, 우리나라는 목재팰릿과 같은 폐기물 발전시설도 신재생에너지에 포함되어 있어 순수한 태양광과 풍력으로 발전하는 신재생에너지 발전비율은 훨씬 적다고 할 수 있다.
2024년까지는 현재 설비로도 전력수급에는 큰 문제가 없으나 2025년 부터 탈원전과 탈석탄의 정부 정책에 따라 신규 원전과 석탄발전소의 건설이 없기 때문에 이를 대체할 신규 발전설비가 최소 11.2GW가 필요하다. 신규 발전설비는 신재생에너지와 LNG로 보충해야 될 상황이다.
주요국가별 전원구성 계획을 살펴볼 필요가 있다.

 

2021년말 기준 한국과 유렵의 발전원 비교

 

▣ 우리나라 에너지 발전 비율(2017년, *한국전력)제6차 전력수급기본계획상 LNG 설비의 발전단가는 1㎾h당 120원 수준으로, 원자력(47원)ㆍ석탄(62원) 등 타 원료에 비해 높은 수준이다. 신재생은 RPS 제도하에서 SMP 가격과 합산하여 REC 지원 가격이 있기에 2021년 현재 130원 정도이다.
오늘 가격을 보면 아래와 같다.

전력거래소 자료

위 자료에서 보듯이 거래가격(SMP)는 예전에 비해 많이 올라 있고, 신재생에너지 발전에 지원하는 REC 가격은 많이 떨어져 있다.

가격온실가스 및 오염물질 배출, 고압 송전망 확충에 따른 갈등 등 사회적 비용을 고려해 발전단가를 재산정해야 할 필요가 있다.
현재 논의되고 있는 배출권거래비용을 발전원가에 반영하는 정책이 실현된다면, 온실가스를 2배 이상 많이 배출하는 석탄과 비교해 LNG발전의 가격경쟁력이 강화될 것이로 보았으나, 최근 우크라이나 전쟁으로 가격이 급등한 상태이이다 보니, 원자력을 제외한 신재생은 더욱 강화될 것이다.

그런데, 원자력이나 석탄, 석유의 기술도 발전하겠지만 신재생에너지의 기술도 비약적으로 발전하여 결국 여러 요소들을 종합하면 가격 경쟁력이 가장 뛰어날 것이다. 국내의 경우 1~2년 안에 그리드패리티가 형성 가능할 것이라 전망된다.

이제 신재생에너지 중에 태양광 발전을 중점으로 알아보면, 폐해도 없지 않지만 대안이 많다. 단순히 사업목적으로 임야를 훼손하며, 태양전지를 설치하는 것은 환경을 중시하는 신재생 설비를 통한 발전의 가치와 배반되기도 하고, 산사태 등 2차적 환경 재해가 있을 수 있다. 전답에 설치하는 경우에도 대규모 면적을 차지하는 특성상, 국토의 효율적 이용에 배치되기도 하고, 미관상 아름다운 모습은 아닐 것이다. 잘못된 인식도 있다. 전지판에서 나오는 전자파 문제나, 중금속 배출, 사업기간 약 20년~30년후 철거시 폐기처리 등…
그러나, 태양광 전지판에서는 전자파가 기준치 이상으로 나오지 않는다고 한국화학시험연구원 등의 시험결과가 있으며(부록 2 참조), 중금속도 박막형이 아닌 단(다)결정 모듈에서는 발생하지 않는다. 사업후 폐기물 처리도 재활용이 가능하여 그리 심각한 수준은 아니라고 각 연구기관의 리포트를 보면 알 수 있다.
문제는 많은 면적을 차지하여 우리나라 같이 산이 많고, 인구 밀집도가 높은 지역에서는 효율적이지 않다는 점이다. 현재 나대지 기준 1MW(1,000KW)를 시설하기 위하여 약 10,000㎥(3,000여평)의 면적이 필요하다. 그러나, 내가 아는 신기술 제품이 양산되면 기존 면적을 대폭 줄일 수 있다. 뿐만 아니라 지붕이나 옥상 등 유휴공간을 활용하여 충분한 전기를 생산할 수도 있다.

또한 산림을 훼손하지 않고도 농업과 병존하여 태양광 발전을 할 수 있는 영농형 태양광 등을 얼마든지 추진할 수 있다.

한국남동발전이 운영중인 남해 관당마을 영농형 태양광 발전 실증단지

또 하나의 문제점은 신재생에너지로 발전하는 전기의 품질 문제이다. 원전이나 석탄화력과 달리 태양광이나 풍력은 발전시간이 균일하지 않다. 전기는 안정적 공급이 중요하기에 기저부하를 원전과 화력발전에 의존할 수 밖에 없는 상황이며, 신재생은 첨두부하를 담당하고 있으나, 이마저도 피크전력 수요시기와 발전시간이 일치하지 않아 낭비되는 경우가 많다. 또한 일시에 전압을 초과하는 과전압이 신재생 발전은 기후에 따라 변화 폭이 심할 수 밖에 없다. 이를 해결하기 위해서 ESS 등 에너지 저장장치를 별도로 설치해야 하는데, 시설비가 막대하게 들어가 가격 경쟁을 잃을 수 있다. 비용의 문제, 기존의 전력망 제도하에서는 출력제한이 재생에너지 확산에 제동이 걸려 전력산업의 불안으로 이어질 수 있다.

미국의 대통령이 조 바이든으로 바뀌면서 기후변화협약에 가입하고, ‘기후변화 완화’라는 인류 공동의 목표를 실현하기 위하여 신재생에너지 사업의 탄력이 붙고 있다. 또한, 국내에서 구매자와 구매의무기관 이외에 수출 대기업등이 REC를 구입 거래하는 RE100 캠페인 등의 영향으로 녹색 프리미엄 제도는, 일종의 '기업의 기부'라고 볼 수 있다. 기업이 재생에너지로 생산된 전기를 소비하고 인증받는 대신, 기존 전기요금과 별도로 프리미엄이 붙은 금액으로 납부 약정을 하는 제도이다.

예를 들어, 한전이 RE100 참여기업에게 프리미엄이 붙은 전기요금을 받고, 이를 재생에너지 투자에 활용하는 일종의 기부금 출자가 되는것이다. 지분투자, 자가발전 거래시장은 간단하다. RE100 참여기업이 직접 재생에너지 발전사업에 투자를 해서 실적을 인증받을 수 있는 방안이다.

말하자면 주식처럼 발전소의 지분을 갖고, 그만큼 REC를 인증 받는 것이다. 자가발전은 말그대로 기업소유의 재생에너지 발전설비를 설치해서 거기서 생산되는 전력을 소비하는 것이다. 자가발전은 가장 직접적인 RE100 캠페인 참여방법이 될 것이다. 온실가스 부분에 대하여 설명해 보면 다음과 같다. 1992년 교토의정서에 삭감대상으로 꼽힌 온실가스는 이산화탄소, 메테인·, 이산화 질소, 수화불화탄소, 과불화탄소, 불화유황이다. 산업혁명으로 화석연료 사용이 급증하면서 이산화탄소 배출이 크게 증가했다. 이에 반해 농업용지 확충과 각종 산업용지 확보, 목재 및 종이 사용이 증가함에 따라 이산화탄소를 흡수하던 삼림자원이 감소되었다. 전체 온실가스 양의 약 60%를 차지하는 이산화탄소는 온실가스 감축의 주된 대상이다. 메테인은 화석연료를 태울 때도 발생하지만, 비료, 논, 쓰레기더미에서도 발생하고 초식동물이 풀을 소화시킬 때도 발생한다. 아산화질소는 과다한 화학비료 사용으로 발생하며, 수소불화탄소, 과불화탄소, 불화유황은 산업 공정 등에서 발생하고 있다.

수소불화탄소와 과불화탄소, 불화유황은 산업 공정 등에서 주로 발생하고 있다. 대기 중에 대단히 많은 양이 존재하는 수증기도 온실효과에 큰 영향을 미치는 인자이다. 흡수할 수 있는 열량 역시 이산화탄소나 메테인에 비해서도 대단히 크다. 그러나 수증기는 구름을 이루어서 태양빛을 반사할 수도 있기 때문에 실제로 어떻게 수증기가 온실효과에 영향을 미치는지 정확하게 알기는 어렵다.
또한 대기 중의 수증기 양을 인위적으로 제어할 방법이 현재로선 없다. 선진국의 경우 1997년 국가간 이행 협약으로 만들어진 '교토의정서'에 의해 2008~12년 온실가스 방출량을 1990년 대비 평균 5.2% 줄여야 한다.

탄소배출권에 대해서 알아보자.
우리나라는 국제사회의 책임있는 일원으로 세계 각국과 함께 온실가스 배출권거래제를 시행하고 있다. 지구온난화 유발 및 이를 가중시키는 온실가스를 배출할 수 있는 권리로, 배출권을 할당받은 기업들은 의무적으로 할당 범위 내에서 온실가스를 사용해야 한다. 그리고 남거나 부족한 배출권은 시장에서 거래할 수 있다. 위와 같은 환경으로 향후, 탄소배출을 억제하기 위한 전방위적인 세계 각국의 노력은 한층 강화, 지속될 것이기에 신재생에너지 관련 사업은 그 가치가 매우 높다 할 것이다.

정부에서 조사한 전력산업기반기금은 전기요금과 함께 부과되며 전기요금의 3.7% 정도가 된다.
원전을 선호하는 현 정부가 들어서면서 올해 편성된 10차 전력수급기본계획 공개된 초안을 보면 2036년까지 117.3GW의 예상 최대 전력수요를 확보하는 방안을 담은 계획이다. 2036년까지 마련해야 하는 발전설비의 용량이 237.4GW나 된다. 최대 전력 예상치의 2배가 넘는 엄청난 규모다. 전력 설비의 절반이 무용지물로 놀게 된다는 뜻이다.

이중 원전을 대폭 늘리고 신재생에너지는 비중을 예년 계획보다 상대적으로 축소하였지만, 현재는 비효율이 있을 수 있는 신재생에너지를 어쩔 수 없는 지구 환경에 대응하기 위해 국내외 많은 신재생에너지 신기술을 조사하여 집중 육성할 수 있는 지원제도 같은 것이 필요하리라 본다.

원전을 늘리기 위해 신재생을 비리의 온상으로 치부하는 것은 현대 문명사회에서 맞지 않고, 동일한 경제성의 전제하에 이해관계로만 따지면 원전은 소수가 돈을 벌지만 신재생은 그래도 많은 사람이 돈을 벌 수 있다. 또한 원전 수출로 많은 외화를 벌 수도 있겠지만 현실적으로 동남아 등지에서 국내에 태양광 의뢰가 엄청나게 많다는 것을 인식할 필요가 있다.

지구로 일년동안 들어오는 태양에너지의 양은 인간이 사용하는 에너지보다 7,500배가 많다고 한다. 그 열을 낭비하지 말고 신기술을 이용하면 얼마든지 에너지 문제를 해결할 방안이 있을 것이다.