[NIE] 태양광 발전의 빛과 그늘
△ 주제 다가서기
전라북도와 충청남도 일부 지역의 식수원인 진안군 용담호에 20MW 규모의 수상태양광 발전이 추진되면서 수질오염 논란이 일고 있다. 이는 경상남도 합천호에 이어 두 번째로 식수원으로 사용되는 호수에 수상태양광이 설치되는 사례이다. 합천호에는 2012년 500KW, 2011년과 2013년에 각 100KW 등 모두 700KW 규모의 수상태양광이 설치됐지만 수질정화장치가 설치되지 않았다. 경남 합천호에 수상태양광 시설에 대한 환경 모니터링을 실시한 결과 카드뮴 등 중금속 일부가 기준치 이상으로 검출됐다고 한다. 경남 합천호는 비상시 저수량의 일부인 하루 50만톤 정도만 식수를 공급하는 용도로 사용되고 있다는 것이 그나마 불행 중 다행이라고 할까? 이와 달라 진안군 용담호는 식수 공급이 주목적이므로 수질환경 정화시설이 반드시 필요하다. 전문가에 따르면 호수나 저수지는 평소 유속이 거의 없는데 수상에 태양광을 설치하면 유속이 더욱 느려져 물이 정체될 수 있다고 한다.
경남 합천호 태양광 시설에도 중금속 오염 예방을 위한 수질 정화 시설 과 녹조 발생을 막을 시설 및 물의 순환을 유도하는 장치들이 시급히 설치되어야 한다. 이 외에도 태양광 발전 설비는 외부에 설치되어 사시사철 자극에 노출되는 만큼 고장이 잦고, 고장 발생 시 수리비용도 만만치 않다. 고장이 발생했지만 수리를 하지 않고 방치할 경우 쓰레기 더미가 될 수 있다. 또한 육상 태왕광의 경우 산림 자연을 훼손하거나 자연 경관을 해치고, 전자파 발생, 부동산 투기 유발 등 환경적인 면이나 사회적인 면에서 여러 문제점과 갈등을 유발할 수 있다.
이러한 여러 부작용에도 불구하고 미래의 지구 환경을 보전하고 에너지 부족 문제를 해결하기 위해서 태양광 발전은 추진되어야할 필요가 있다. 이번 지면에서는 전세계적으로 태양광 발전을 비롯한 신재생에너지 사업이 활성화되고 있는 배경을 알아보고 이의 필요성과, 여러 부작용을 극복하고 태양광을 건강한 에너지 자원으로 활용할 수 있는 방법에 대해 알아보고자 한다. △ 기사 읽고 활동하기
<동기유발> - 위의 그래프를 보고 알 수 있는 사실을 친구들과 이야기해보자.
<활동 1>
세계는 기후변화에 민첩하게 대응하고 있습니다. 2015년 12월 12일 프랑스 파리에서 195개 국가가 동참한 파리기후변화협약은 온실가스 감축을 본격 이행하는 마중물이 됐습니다. 지구 온난화에 대비해 이산화탄소를 비롯한 온실가스 배출을 줄이고 지구 대기온도 상승을 2도 이하로 유지하자는 게 골자입니다. 글로벌 기업은 전기를 생산하는 과정에서도 친환경 방식을 요구하고 있는데, RE100이라는 자발적 캠페인이 크게 주목받고 있습니다. 우리 정부도 직접 나서 RE100 확대를 유도하겠다고 밝혔습니다. RE100에 대해 자세히 알아보겠습니다.
Q : RE100이 무엇인가요?
A : RE100(Renewable Energy 100%)은 기업이 필요로 하는 에너지를 친환경 재생에너지로 100% 대체하는 것을 의미합니다. 전기를 생산하는 에너지원은 원자력, 석탄, 가스, 석유, 재생에너지(태양광, 풍력) 등이 있습니다. RE100은 이 중 재생에너지로 생산한 전기만 사용하는 게 핵심입니다. 온실가스 배출이 없기 때문에 친환경적이라는 게 이유입니다. RE100을 주관하는 곳은 더 클라이메이트 그룹(The Climate Group)이라는 다국적 비영리단체로, 2014년 미국 뉴욕에서 개최한 기후주간 행사에서 RE100캠페인을 처음 소개했습니다. 세계 대부분 국가가 참여하는 기후변화 대응체제 구축 필요성을 널리 알리고, 온실가스 감축 목표 이행을 위한 에너지 수요관리가 RE100 캠페인 목적입니다.
Q : RE100 등장 배경은 무엇인가요?
A : 각국 정부는 온실가스 감출을 위한 친환경 정책 시행과 더불어, 국가 재생에너지 보급 확대를 위한 목표를 설정했습니다. 우리나라는 3차 에너지 기본 계획을 토대로 2040년까지 전기를 생산하는 전체 에너지원에서 재생에너지 비중을 35%까지 확대하겠다고 밝혔습니다. 현재 재생에너지 비중이 7%라는 점을 감안하면 5배 가량을 늘리겠다는 도전적 목표입니다. RE100은 이처럼 각국에서 친환경에너지 정책 여건을 조성하기 시작하면서 등장했습니다. 미국, 독일, 일본 등 주요 국가는 재생에너지 보급목표를 설정하고 시장구조를 개편해 재생에너지 거래가 쉽도록 했습니다.
Q : 해외 동향은 어떤가요?
A : 올 4월 기준 RE100 캠페인에 참여한 기업은 세계에 171곳입니다. 구글, 애플, GM, 이케아, BMW 등이 RE100 캠페인 참여로 재생에너지 100% 전환 방침을 공개적으로 선언한 대표 기업입니다. 2017년 기준 RE100 참여 기업(122곳) 에너지 사용량 합계는 약 159TWh로 폴란드, 말레이시아 등 국가 전체 전력 사용량을 상회하는 수준입니다. RE100 가입 비중은 미국(51개)과 유럽(77개) 기업이 75% 이상을 차지하고 있으며, 최근에는 일본, 중국, 인도 등 아시아(24개) 기업 참여가 늘어나는 추세입니다.
이들 기업이 RE100에 참여하는 방식은 크게 두 가지로 구분됩니다. 직접 재생에너지전기 설비를 구축해 전기 생산, 소비를 같이 하는 겁니다. 또 기업이 발전사업자와 직접 계약을 체결해 일정기간 계약된 가격으로 재생에너지 생산 전기를 구매하는 방식입니다.
재생에너지 발전 설비도 눈에 띄게 증가하고 있습니다. 포스코 경영연구원에 따르면 2017년 세계 신규 발전설비 비중에서 재생에너지는 61%를 차지했습니다. 가스발전(15%), 석탄발전(13%), 원자력(4%) 비중보다 월등히 높습니다. 에너지리서치 기관인 BNFF는 설비투자 금액을 재생에너지 286조원, 석탄발전 75조원, 수력 49조원, 원자력 45조원, 가스발전 33조원으로 추정했습니다.
Q : 우리나라 상황은 어떤가요?
A : 우리나라에서 RE100참여를 선언한 기업은 아직 한 곳도 없습니다. 국내 기업은 재생에너지 사용 확대를 요구하는 파트너 기업이 많아지면서 이를 충족하기 위한 움직임을 보이고 있습니다. 고객사가 재생에너지 사용을 요구한다는 점을 고려, 그에 부합하는 이행 방안을 마련하는 것입니다. 또 그린피스 등 국제환경단체가 국내 기업에 재생에너지 전환을 공식 요구하는 사례도 쉽게 찾아볼 수 있습니다.
이에 삼성전자는 2020년까지 미국, 유럽 중국 등 사업장에서 사용하는 전력 100%를 재생에너지로 충당한다는 계획을 내놓기도 했습니다. 삼성 SDI는 배터리 사업 주요 고객사인 BMW 에너지 정책에 따라 재생에너지 사용 확대 계획을 세웠습니다. 2020년까지 울산 공장에서 사용하는 전기 6.3%를 친환경 에너지로 대체하겠다는 겁니다. 매일 50MWh 수준 전기를 태양광, 풍력 등으로 조달하는 방식입니다. <후략> (발췌 : 전자신문 2019-07-01 27면)
1-1. 2015년 12월 12일 프랑스 파리에서 열린 파리기후변화협약의 주요 내용이 무엇인지 알아보자.
1-2. RE100 캠페인의 주요 내용과 이것의 등장 배경을 알아보자.
<활동 2>
24일 경남 하동군 적량면 영신마을 어귀에 들어서자 줄지어 늘어선 태양광 패널이 눈에 띄었다. 깔끔한 모습에 몇년 전까지만 해도 여기가 다 불법 폐축사였다는 군 관계자의 말이 거짓말처럼 들렸다.
한때 악취가 심해 걸핏하면 다른 마을에서 군청에 민원을 제기했던 영신마을은 신재생에너지를 통해 삶의 질을 대폭 개선했고 수익 창출도 이룰 수 있었다. 올해 전력 판매로 예상되는 영신마을의 수익은 약 7억 3000만원이다. 생활 개선을 위한 주민들의 의지와 군 행정의 적극적인 지원이 어우러진 덕이었다.
하동군은 정부의 신재생에너지 융복합 공모사업에 4년 연속 선정되는 등 신재생에너지 활용도가 뛰어나다. 알프스 하동이라는 캐치프라이즈에 걸맞게 친환경 발전에 관심이 많고 자체 태양광발전 등을 통한 세외수입도 쏠쏠한 편이다. ◆가난과 악취의 마을이 행복마을이 되기까지
영신마을은 1943년 주민들이 거주를 시작한 한센인 마을이다. 수십년 동안 가난했다. 주민의 80% 가량이 기초생활수급자로, 저마다 소규모 축사를 지어 양돈, 양계를 업으로 삼았다. 시간이 흐르자 주민들의 노령화로 빈 축사가 늘어났고, 오, 폐수가 많이 발생할 수밖에 없었다.
그래서 비가 내리는 날에는 악취가 코를 찔렀다. 악취와 관련해 인근 마을에서의 민원도 끊이지 않았다. 이덕구 영신마을 이장은 아무리 씻는다고 씻어도 분뇨 냄새가 쉽게 지워지지 않는다며 마을에 사는 학생이 읍내 학교에 가면 냄새가 난다는 이유로 왕따를 당했다는 이야기도 많이 들었다고 회상했다.
변화는 마을 내부에서부터 시작됐다. 주민들이 좀 더 나은 주거환경을 위해 태스크포스(TF)를 자진해 꾸리고 군청에 도움을 요청했다. 마침 2015년 산업통상자원부가 공모한 친환경에너지타운 조성 공모사업에 선정됐다. 하지만 인프라가 워낙 갖춰져 있지 않다보니 시작부터 문제였다. 당시 마을 집의 대부분은 노후한 슬레이트 지붕을 얹고 있어 신재생 발전설비를 설치하기에 적합하지 않았다. 산업부 예산으로는 그 부분까지 충당할 수가 없었다.
이때 농림축산식품부의 새뜰마을 조성사업이 구원투수가 됐다. 새뜰마을사업은 달동네, 쪽방촌 등 주거환경이 열악한 지역에 대해 생활기반시설, 집수리 지원 등 종합적인 지원을 제공하는 사업이다. 영신마을은 이듬해인 2016년 1월 새뜰마을 조성 공모사업에 선정돼 방치 건축물 74동을 철거하고 집 39채를 수리했으며, 지붕 24동도 개량할 수 있었다. 휴식공간 조성과 마을길 정비는 덤이었다. 금상첨화로 그해 8월엔 산업부의 신재생에너지 융복합지원 공모 사업에도 선정됐다.
주민공동체 생활을 통해 주민 간 화합이 잘되는 마을이었지만 모두의 뜻이 같을 수는 없는지라 추진 과정에서 잡음도 나왔다. 어쨌든 자비를 부담해야 하는 것 아니냐, 괜히 귀찮기만 하고 실제로 좋은 게 있느냐등의 의심을 해소하고 비전을 제시하기 위해 새뜰마을사업 추진위원장을 맡은 이 이장이 팔을 걷고 나섰다. 이 과정에서 폐축사부지 내에 혼재해 있던 10가구는 간이양로주택을 신축해 이주하게 되기도 했다. 결국 올해 1월 영신마을 친환경에너지타운 조성사업은 무사히 준공됐다. 이 이장은 (사업)을 반대하던 주민들도 전기요금 고지서를 받아든 뒤에는 더욱 좋아한다며 태양열 발전시설이 있는 집은 온수까지 해결되니 더욱 좋다고 전했다. 영신마을의 발전설비를 통한 전기 생산량은 연간 4200MWh(시간당 메가와트)로, 올해 예상 판매수익은 7억 3000만원이다.
<중략> 하동군은 자체 태양광 발전사업을 통해 전력을 판매해 세외수입을 올리고 있다. 올해 3월 기준 총 9개소, 331KW 전력용량으로 4월까지 전력 판매수익 1억 4586만 1000원을 올렸다. 보건소 옥상, 공설 운동장 등에는 민간이 투자한 발전 시설을 설치하고 이를 민간에 임대해 수익을 내기도 했다. 또 지난해부터는 농민 참여 영농형 태양광 시범사업을 통해 농지 위에 발전설비를 배치하고 밑에서는 그대로 벼를 재배해 이로 인한 발전수익을 주민 복지에 쓰는 사업을 추진 중이다. 윤상기 하동 군수는 앞으로 친환경에너지타운 조성사업 등이 더욱 확대되도록 노력해 하동군이 명실상부한 에너지 자립도시가 될 수 있도록 하겠다고 말했다. (발췌 :세계일보 2019-06-26 19면)
2. 경남 하동군 영신마을이 신재생에너지 융복합 사업을 통해 얻게 된 이익이 무엇인지 정리해보자.
<활동 3>
전국적으로 태양광 누적 설치용량은 2018년 10월 현재 3682MW다. 2014년 520MW였으니 4년 만에 일곱 배로 폭증했다. 태양광은 야간이나 흐린 날엔 전기를 생산할 수 없어 실제 이용률은 약 15%다. 따라서 전국적으로 깔려 있는 모든 태양광 설비의 실질 출력은 총 설치용량의 15%인 552MW 정도로 볼 수 있다. 이는 강제로 조기 폐쇄한 월성 1호기 출력 678MW보다 작다.
아름다운 금수강산을 반창고를 덕지덕지 붙인 찰과상 환자처럼 만들어가면서까지 늘린 태양광 패널이지만, 실제로 생산할 수 있는 전기량은 기껏 중형 원전 하나의 생산량에도 못 미친다는 말이다. 그러니 앞으로 대형 원전이 하나씩 퇴장할 때마다 깔아주는 대체수요만으로도 태양광은 과속주행이 가능하다. 이제 시동을 걸었을 뿐인데, 과속하면 우리 국토가 붕대를 칭칭 감고 꼼짝없이 누워 있는 교통사고 환자 같은 모습이 되지 않을까 두렵다.
태양광의 과속주행은 난개발을 낳는다. 산지가 많은 한국에서 토지를 과소비하는 태양광발전은 지형상 불리할 수밖에 없다. 태양광 사업으로 수익을 낼 수 있는 값싼 토지는 경사도 높은 산지에 집중돼 있다고해도 크게 틀리지 않는다. 경사도 규제가 있지만, 태양광 개발업자들은 규제 한계를 넘나드는 값싼 산지를 찾아 개발하려 한다. 당연히 산사태 등 자연재해에 취약할 수밖에 없다. 경북 청도, 강원 횡성 등 전국 각지에서 발생하기 시작한 태양광 시설에 따른 산사태 우려 시위는 확산될 가능성이 매우 크다.
태양광의 과속주행은 비리를 낳는다. 태양광 사업은 토지와 관련한 많은 규제에 둘러싸인 채 보조금으로 지탱되는 사업이다. 한마디로 정부의 협력과 도움이 절대적으로 필요하다. 정부 의존성이 높은 수익구조를 갖는 사업일수록 비리에 취약하다는 것은 이론적으로나 경험적으로 입증된 사실이다. 최근 서울시 태양광 미니 발전소 보급사업 보조금을 둘러싼 비리 의혹, 한전과 한국수력원자력의 태양광 관련 비리 급증 등도 우연히 발생한 것이 아니다.
태양광의 과속주행은 또 안전사고를 낳는다. 태양광은 사람의 의지가 아닌, 자연 상태에 따라 불규칙적으로 발생하는 간헐성 문제를 극복해야 한다. 에너지저장장치(ESS)는 간헐성 극복을 위한 핵심 설비 중 하나다. 따라서 태양광의 과속주행은 자연히 ESS의 과속주행을 유발한다. 실제로 한국은 2018년 ESS설치 1위에 올라섰다. 세계 설치 용량 중 무려 50%가 한국에 집중될 정도의 과속주행이다. 정상이 아니다. 작년부터 전국적으로 20건 넘게 발생한 ESS화재는 어쩌면 당연한 결과일지 모른다.
태양광은 아무런 잘못이 없다. 태양광, 풍력 등과 같은 재생에너지는 오염물질도 배출하지 않고 고갈 염려도 없는 꿈의 에너지다. 이들 에너지를 손쉽게 쓸 수 있는 날이 곧 인류가 에너지 문제에서 해방되는 날이 될 것이다. 하지만 세계적으로 태양광의 에너지 비중은 1.3%정도로 여전히 매우 낮다. 아직 보완해야 할 기술적, 경제적 약점이 많기 때문이다. 태양광은 현실의 에너지라기보다 더 많은 연구개발이 필요한 미래의 에너지에 가깝다고 봐야 한다.
태양광이 제대로 발전해 에너지믹스의 한 축을 차지하도록 속도전이 아니라 신중한 접근과 준비가 필요하다. 정부도 의욕만 앞세운, 비현실적인 탈원전, 재생에너지 확대 정책의 속도 조절에 나서야 한다. 국제에너지기구(IEA)는 얼마 전 원전 축소 속도에 비해 재생에너지 발전 속도가 느리다며 각국에 과속 탈원전 정책의 역기능을 경고한 바 있다. <후략> (발췌 : 한국경제 2019년 8월 7일 30면)
5년 전 쯤 대규모로 설치한 태양광발전 시설에서 10%에 육박하는 발전 손실이 발생하고 있더군요.
최근 한 발전회사 사장이 발전사가 운영하는 태양광 시설조차 고장이 잦다며 한 말이다. 유망 산업으로 떠오를 태양광 유지, 보수 관련 신기술을 개발해 새 먹거리고 삼겠다는 취지의 발언이었다. 하지만 뒤집어 보면 발전사조차 골머리를 앓을 정도로 태양광 설비의 고장률이 높다는 뜻이기도 하다.
분산형 발전시설인 태양광은 태생적으로 고장에 취약하다. 사시사철 비바람에 노출돼 있어 운영 변수가 많다. 면적이 발전량과 직결되기 때문에 어떤 패널이 고장났는지조차 알아내기 쉽지 않다. 이중 삼중으로 보호돼 있는 시설에서 수백 명이 상시 근무하는 화력, 원자력발전소와 대조적이다.
공공기관에 설치된 태양광 시설의 고장 사례가 속출하는 것도 이 때문이다. 많게는 수천만원에 달하는 수리비를 조달하지 못해 흉물로 방치된 태양광 시설도 많다. 서울시가 광진구 청소년수련관에 1억 800만원을 투입해 설치한 태양광 시설은 지난해 고장 난 뒤 수리비 1000만원이 없어 그대로 멈춰 있다. 서울 은평구 갈현노인복지센터에 설치된 태양광 시설도 2017년 고장 난 뒤 수리할 엄두를 내지 못하고 있다.
민간 시설도 예외가 아니다. 설치한지 불과 1~2년 만에 고장 났다는 사례가 쏟아진다. 정부 시책을 믿고 노후자금을 털어 태양광을 설치했다는 한 노인은 몇 년 전 설치한 시설의 인버터 30여대 중 10대가 고장났는데 수리비만 수천만원이 든다고 해 손을 대지 못하고 있다며 대만 제품이어서 부품을 구하기조차 어렵다고 토로했다.
10년 뒤에는 최근 설치된 태양광 시설 상당수가 고장 나 제 기능을 하지 못할 수 있다는 게 전문가들의 우려다. 현장에서는 정부가 재생에너지 발전 목표에만 집착한 나머지 고장 수리, 환경 파괴 등 사후 문제에 뒷짐을 지고 있다는 비판의 목소리가 높다. 산림 태양광의 경관 훼손과 환경 파괴 등의 문제가 부각되자 지난해 부랴부랴 태양광 수명(20년) 종료 후 산림 원상 복구 등의 대책을 내놓은 게 대표적인 사례다. 하지만 이미 태양광 발전용으로 여의도(290ha)의 15매 면적 산지가 훼손된 뒤였다. 태양광 과속 행정을 제어하지 않으면 10~20년 뒤 태양광 쓰레기 대란이 현실화할 수도 있다. (발췌 : 한국경제 2019-07-08 08면)
3. 태양광 발전시설이 급증하면서 발생하는 부작용과 개선 방안에 대해 정리해보자.
<활동 4>
용담호에 수상태양광을 설치하려면 반드시 수질 정화기능을 갖췄으면 한다. 용담호는 전북은 물론 충남 일부 권역까지 생활용수를 공급하는 식수원이기 때문이다.
한국수자원공사(K-Water)는 진안군에 위치한 용담호에 20MW 규모의 수상태양광 설치를 추진 중이며 현재 전북지방환경청에서 사전환경영향평가를 진행 중이다. 이에 앞서 진안군과 수자원공사는 2017년 5월 3단계에 걸쳐 50MW 용량의 수상태양광발전을 개발하는데 힘을 모으기로 업무협약을 맺은 바 있다.
태양광사업은 정부가 역점을 두고 있는 재생에너지 3020정책의 핵심사업 중 하나다. 우리나라의 주요 전력원이던 원자력, 석탄 화력발전을 줄이고 청정에너지인 신재생에너지를 2030년까지 20%로 늘리겠다는 야심찬 내용을 골자로 한다. 이는 2016년 세계 195개국이 참여한 신기후 체계 파리협정에 부응하기 위한 것이기도 하다. 이에 따라 재생에너지 발전 비중을 2016년 7.0%에서 2022년 10.5%로 늘릴 예정이다. 이 가운데 태양광은 63%를 차지한다. 정부는 이 같은 계획을 실천하기 위해 2018년 10월, 새만금지역에 세계 최고의 재생에너지 클러스터를 추진하는 비전 선포식을 가졌다.
수상태양광발전은 말 그대로 바다나 댐, 호수, 저수지 등 유휴수면에 패널(모듈)을 설치하여 전기를 생산한다. 좁은 국토와 환경훼손 등 여러 문제를 안고 있는 육상태양광에 비해 장점이 많다. 또 수자원공사와 농어촌공사가 보유하고 있는 댐과 담수호 용, 배수로를 활용하면 국내 원전의 절반 가까이를 대체할 수 있는 잠재력을 갖고 있다.
그러나 수상태양광도 중금속에 의한 수질오염, 녹조 등 생태교란, 전자파, 빛 반사 등의 문제가 제기되고 있다. 이러한 문제는 상당부분 오해에서 비롯된 것이긴 하지만 일부 수긍할 점도 없지 않다. 가령 현재 700KW 규모로 가동되고 있는 경남 합천호의 경우 오염을 막기 위한 수질정화장치가 설치되지 않았다. 또 일부에서는 단순 식물섬이나 수차를 추가로 설치해 눈가림을 하는 경우도 있다.
용담호처럼 식수원에 설치하려면 수상태양광 부유체 자체에 생물학적 정화기능을 구비하고 공기공급과 동시에 물을 순환시키는 정화시설을 갖춰야 할 것이다. 나아가 지역주민들과 이익을 나누는 상생방안도 마련해야 한다. 새만금지역의 경우도 마찬가지다. 몇 가지 문제점에도 불구하고 수상태양광은 계속 확산시켜야 할 미래의 에너지다. <발췌 : 전북일보 2019-07-09 15면>
4-1. 수상 태양광발전의 장점과 단점에 대해 알아보자.
4-2. 태양광 발전은 여러 문제점이 발생할 수 있는 가능성에도 불구하고 지구환경 오염을 줄이기 위한 방법이 될 수 있다. 태양광 발전의 여러 부작용을 극복하고 지구 환경을 보전하는 미래의 재생에너지로 키워나가기 위해서 노력해야할 점에 대해서 토의해보자.
