햇빛발전의 오해와 진실

태양광에 대한 거짓말, 진실은?

정부의 탈원전, 탈석탄 정책으로 큰 패러다임의 전환이 요구되고 있다. 친환경 에너지에 대한 기대감이 큰 만큼 다른 한편에서는 변화에 대한 불안과 우려의 목소리도 나오고 있고, 더 나아가 여러 추측과 거짓이 난무하고 있다. 사회적 혼란과 갈등을 방지하기 위해서 재생에너지에 대해 정확하고 올바른 정보가 대중들에게 제공되어야 한다. 태양광에 대한 오해에서 비롯된 문제 제기들과 그 문제의 진실을 살펴보자.

#태양광은 많은 면적을 차지한다?

최근 한 보도에서 원자력문화재단은 1GW(기가와트) 발전설비를 구축하는데 태양광은 44제곱킬로미터의 부지가 필요하다고 주장했다. 동시에 제8차 전력수급기본계획의 신·재생에너지 설비계획(2030년까지 태양광과 풍력48.6GW)을 태양광으로만 덮는다면 1830.4제곱킬로미터의 땅이 필요하고 그것을 환산하면 여의도 면적의 631배 되는 부지가 있어야 한다고 주장했다.

이에 대해 사실관계를 검증해본 한국태양광산업협회는 태양광 1GW 발전설비를 구축하는 데 약 13.2평방킬로미터(㎢)가 필요한 게 진실이라고 밝혔다. 추가로 2030년 신·재생에너지 발전설비를 태양광으로 확충하려면 약 549제곱킬로미터(㎢), 여의도 면적의 약 189배의부지가 필요할 뿐이다. 최근 태양광 확산을 불편해하는 보도들은 ‘태양광 발전은 엄청난 면적을 필요로 하고, 국토 여건이 불리한 국내 상황에서 태양광이 적합한 에너지원이 아니라고 주장’하면서 국민들에게 거짓 정보를 통해 ‘혼란을 가중’시키고 있다.

태양광 발전이 결코 적은 면적을 차지하는 것은 아니지만, 과거에서 현재까지 발전과정을 살펴보면 상당히 의미 있는 진전이 있었다. 과거 태양광 1킬로와트 발전설비를 구축하는 데 필요한 면적을 약 20제곱미터로 잡았지만 현재 태양광 지상에서 이격거리를 고려하여 1킬로와트 발전설비 구축에 필요한 면적은 13.2제곱미터로 줄었다. 심지어 미국 재생에너지연구소(NREL)는 1킬로와트당 10제곱미터로 설치면적을 계산한다. 태양광 발전효율과 시공기술이 개선됨에 따라 필요한 면적은 감소한다. 최근 10년간 태양전지 종류별 세계 최고의 모듈 효율 현황과 상용화된 태양전지의 기술별 효율 현황은 그림과 같다.

[caption id="attachment_183578" align="aligncenter" width="1223"] 연도별 태양광 발전 설비 추이[/caption]

[caption id="attachment_183575" align="aligncenter" width="1133"] 태양광 총설치면적 대비 모듈효율[/caption]

태양광 발전 시스템은 크게 대규모와 소규모로 구분된다. 대규모 태양광은 주로 넓은 토지를 보유하고 있는 지역에서 늘어나고 있고, 소규모 주택용 태양광 시장은 미국, 일본에서 확대되는 추세이다. 특히 일본은 주택용 태양광 설비가 대규모 태양광보다 먼저 보급되었다. 세계적으로 태양광 설비의 절반 이상이 소규모 즉, 건물 지붕이나 옥상에 설치될 전망이다. 국내에서도 40메가와트 발전용량의 영월태양광단지와 같이 대규모 태양광 발전 설치사례가 있지만, 농촌지역을 제외한 주로 도심에서는 주택의 지붕이나 건물의 옥상, 베란다, 벽면 등 기존 공간을 최대한 활용하기 때문에 큰 면적을 차지하지 않는다.

하지만 국내 태양광 보급용량 중 대부분은 농촌 지역에 설치되고 있기 때문에 농촌 지역의 태양광 면적도 자세히 검토해봐야 한다. 국내 태양광 보급용량은 약 4.1GW이고, 이를면적으로 환산하면 약 52제곱킬로미터에 달한다. 2015년 전체 농지면적 중에서 농업진흥지역을 제외한 면적이 8690제곱킬로미터인 것을 고려하면 4.1GW 태양광 설치에 필요한면적은 농지면적의 0.6퍼센트에 불과하다. 태양광이 무분별하게 확대된다면 난개발과 농지침식 등 여러 문제가 나타날 수 있지만, 계획 입지와 적절한 규제를 통해 균형을 유지한다면 태양광 면적은 심각하게 우려할 문제가 되지는 않을 것이다.

#우리나라는 태양광 잠재량이 적다?

태양광 발전은 풍력 등 다른 재생에너지원보다 상대적으로 많은 면적을 필요로 한다. 국토 중 산지비중이 높고, 인구밀도가 높아서 다른 나라보다 태양광발전이 불리한 국내 여건에서 과연 태양광 발전 잠재량은 얼마나 될까 한국에너지기술연구원에서 분석한 태양광의 기술적 잠재량은 약 3183GW로 나타나고, 발전량은 약 4325테라와트시로 현재 총발전량의 약 8배 수준이다.

국내에서 아직 정의가 명확하지 않지만, 정책 목표와 밀접한 관련이 있는 태양광 시장 잠재량에 대해서 관련 전문가들은 약 350GW로 추정하고 있다. 이 경우에 태양광발전 잠재량은 약 500테라와트시로 현재 연간 전력소비량과 비슷한 수치이다. 비슷한 방법으로 한국환경정책평가연구원(KEI)에서 환경과 경제성을 고려하여 분석한 태양광 발전 잠재량은 약 155.1테라와트시로 나타나고, 현재 연간 전력소비량의 약 30퍼센트 수준이다.

태양광 발전 잠재량은 기술개발, 경제성, 시장수요, 제도개선 등에 따라 더욱 확대될 수 있다. 현재 분석된 태양광 잠재량도 적지 않은 수치이지만, 향후 여건에 따라 잠재량이 더욱 늘어날 수 있다. 그 점을 참고하면 국내 태양광 발전 잠재량 역시 결코 불리한 여건이 아니라는 것이 명확해진다.

#태양광 발전은 전력망(계통) 안전을 위협한다?

태양광 전력은 햇빛, 구름, 기상 등 기후조건의 영향을 받기 때문에 가동시간이 간헐적이고, 전력생산이 불규칙하여 전력망(계통) 성능을 떨어뜨릴수 있다. 덴마크, 독일 등 주요국은 태양광과 같이 변동성이 큰 재생에너지 전력의 비중이 늘어나면서 전력시스템의 신뢰도가 떨어지는 문제가 예상되자 변동하는 재생에너지원을 전력시스템에 통합하기 위한 기술 투자와 수요가 증가했다.

그 결과 태양광 산업 주요국가들은 백업시스템, 유연화 조치 등을 통해 재생에너지 변동성을 해결해 나가고 있다. 정확한 기상예측 시스템을 통해서 해가 뜨지 않는 날이 지속되어태양광 발전이 어렵다고 예측되면 백업설비를 가동하여 부족한 만큼의 전력 생산을 충당할 수 있다. 반대로 재생에너지 전력이 남아돌 경우에는 양수, 압축공기저장, 배터리와 같이 순수 전력저장장치를 통해 전력망의 안정성을 도모하거나 전력부문을 다른(열이나 수송) 부문과 연계하여 전력시스템의 유연성을 증가시킬 수 있다.

블룸버그 뉴에너지 파이낸스에 따르면 전력공급의 약 30퍼센트를 재생에너지로 충당하는 독일의 2015년 총 정전시간은 12.7분에 불과했다. 재생에너지가 큰 폭으로 확대되기 전인 2006년과 비교하여 정전시간이 약 41퍼센트 적은 양이다. 즉, 독일은 재생에너지가 확대됨에 따라 전력망 안정에 대한 여러 투자와 조치들을 통해 오히려 전력망 안전성이 더욱 개선된 것이다.

국제에너지기구(IEA)에서는 전력수요의 15~20퍼센트 수준까지는 전력망(계통)에 미치는 영향이 크지 않다고 평가하고 있다. 우리나라의 경우 재생에너지 발전량 비중이 작기 때문에 아직 전력망 안전에 대한 위협은 높지 않다. 일찍이 문제를 인식한 주요국의 경험과 노력, 그에 따른 여러 기술적 조치를 조기에 학습하고 준비한다면 계속된 문제 제기에 대해서 선제적으로 대응할 수 있을 것이다.

#태양광은 발전비용이 비싸다?

전 세계적으로 태양광 발전 설비용량이 급증하고 있다. 2000년 전 세계 태양광 설비용량은 약 1GW에 불과했지만, 2016년 태양광 설비용량은 약 290GW에 달한다. 동시에 태양광 발전비용도 급속하게 하락하고 있고, 이러한 추세가 지속해서 유지될 전망이다. 블룸버그 뉴에너지 파이낸스에 따르면 태양광 시스템 가격은 2016년 1W당 1.14달러에서 2019~2020년을 기점으로 W당 1달러 미만으로 감소할 전망이다. 특히 모듈 등 제품 가격이 하락함에 따라 태양광시스템 가격도 빠르게 내려갈 전망이다.

그린피스는 2030년에 G20 국가들에서 재생에너지가 가장 저렴한 발전원이 될 것이라고 분석했다. 실제로 G20 국가의 2015~2030년 발전비용을 비교해보면 회원국의 약 절반 정도가 재생에너지 발전비용이 화석연료와 원자력 발전비용과 비슷하거나 더 낮은 상태를유지하고 있다.

관련하여 미국 에너지관리청(EIA)은 2022년 기준 전력균등화비용(메가와트시당)을 원자력 99.1달러, 탄소포집저장장치(CCS)를 장착한 석탄화력 123.2달러, 태양광 66.8달러, 육상풍력 52.2달러 등으로 추산했다. 아직 태양광 발전비용이 다른 에너지원보다 비싼 경우가 있지만, 태양광 시스템 가격은 지속해서 하락하고 있기 때문에 태양광 발전비용 또한 앞으로도 더욱 낮아질 것이다.

[caption id="attachment_183577" align="aligncenter" width="1069"] 1MW 이상 태양광 발전단가 예상치(단위: $/W) 자료: BNEF, 2016[/caption]

#태양광은 오염물질로 만들어졌다?

국내에는 태양광 시스템을 재활용할 수 있다는 사실이 널리 알려지지 않았다. 태양광 모듈은 유리, 알루미늄, 실리콘, 구리, 은 등으로 구성되어 있으며 이 중 90퍼센트 이상이 원재료로 재활용 가능한데도, 15~20년 사용 후 수명이 다하거나 생산 과정에서 불량으로 판정된 폐 모듈은 현재 대부분 매립 처분하고 있다. 최근 국내에서도 태양광 재활용 센터를 건립하여 폐 모듈 발생으로 인한 문제를 예방하고, 폐자원을 재활용함으로써 새로운 부가가치를 창출할 계획이다. 수명이 다한 모듈은 자원순환 재활용 대상이지 오염물질이 아니다.

#태양광은 전자파 및 소음이 발생한다?

아직도 일부 농촌 지역에서 태양광에서 전자파와 소음이 발생한다고 민원을 제기하고 있다. 태양광 발전시설에서 그나마 전자파가 발생하는 곳이 인버터인데, 그 양은 매우 미미하고, 실제로 인체에 유해하지 않은 것으로 잘 알려져 있다. 태양광은 노트북, 선풍기, TV 등과 비교해도 전기장과 자기장이 더 적게 나오는 것으로 조사되고 있다. 또한, 인버터에서 발생하는 소음은 엘리베이터 작동 소리보다 작고, 모듈에서는 소음이 아예 발생하지 않는다.

최근에 정부의 에너지정책에 대해 우려하는 일부 학자가 미국 EIA에서 제공한 균등화 회피비용을 참고했다면서, ‘2022년의 미국 원자력이 태양광보다 저렴하다’고 주장했다. 이 주장의 진위를 조사한 정부는 보도/해명자료를 통해 ‘그의 주장은 사실과 다르다’고 밝혔다. 이렇게 태양광의 진실과 정보의 신뢰성을 가리는 논쟁은 앞으로도 지속될 것이다. 이 기사가 다룬 이슈 이외에도 생산적인 논쟁을 통한 사회적 갈등 최소화를 위해 더욱 정확하고 올바른 정보를 국민들에게 제공하는 기회와 시도가 많아져야 할 것이다.

글: 이상훈 녹색에너지전략연구소 소장, 윤성권 녹색에너지전략연구소 연구원
출처: 함께사는길 2017년 9월호