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신재생 에너지의 보고, 해양

신재생 3020 발표, 3無 청정에너지인 해양에 주목해야

 최근 문재인 대통령은 고리1호기 영구정지 선포식 기념사를 통해 탈(脫)원전시대 선언하며 신규 원전 건설 계획 폐지와 설계수명이 지난 노후 원전의 수명 연장 거부를 통해 우리나라의 원전 의존도를 단계적으로 축소할 계획을 밝혔다. 이와 더불어 현재 4.7%인 신재생에너지 발전비중을 2030년까지 20%로 확대하는 ‘신재생 3020’을 발표, 향후 ‘신재생 3020’ 이행계획수립을 위한 태스크포스를 구성하여 8월 말까지 ‘신재생 3020’ 이행계획을 수립하여 탈원전에 대한 확고한 의지를 비췄다.






 세계 신재생에너지 시장은 2016년 최종 에너지의 11.3%까지 담당하며 빠른 속도로 성장하고 있다. 세계 각국은 에너지 안보 강화, 대기오염 개선, 기후변화 대응, 에너지 빈곤 해소 등 다양한 목적으로 신재생에너지의 비중을 확대하고 있으며, 이를 통해 건전한 중장기 에너지 믹스(mix) 구성에 열을 올리고 있다. 또한 에너지 효율을 높이는 기술개발과 발전단지의 대규모화를 통해 기존 에너지원 대비 신재생 에너지의 발전단가가 빠르게 하락하고 있어 신재생에너지 발전은 그 속도를 더욱 높이고 있다.


 현재 전 세계 189개국 중 147개국이 신재생에너지를 언급하고 있으며, 173개국이 신재생에너지 목표를 제시하고 146개국이 신재생에너지 지원정책을 시행하는 등 신재생에너지는 전세계적인 이슈이다. 새정부가 제시한 신재생에너지정책에 관심을 가져야 할 때이다.






해양에너지, 전세계 전력 생산량의 4배 조달 가능


 해양에는 조력, 조류, 파력, 해수온도차, 해수염도차 등의 에너지원들이 존재하며 나아가 해양이라는 공간에 존재하는 에너지원으로 그 범주를 확대 할 경우 그 종류는 해상풍력, 해상태양광, 해양바이오 등 수많은 에너지원들이 포함된다.


 IEA-OES의 보고서(2006)6)에 따르면, 해상풍력, 해양바이오, 해상태양광을 제외한 세계 해양에너지의 부존 잠재량은 9만 3,100 TWh/년으로 평가되며, 이는 2013년 세계 전력 생산량 2만 3,321TWh/년의 약 4배에 해당되며 우리나라는 조력과 파력이 각각 6,500 MW, 해수온도차 발전 4,000 MW, 조류 1,000 MW 등 총 1만 8,000 MW 이상의 해양에너지가 부존되어 있는 것으로 측정되고 있다. 다만 기술적인 문제, 공간이용의 우선순위 문제 등으로 부존 잠재량에서 실제 개발가능한 자원량은 부존량에 훨씬 미치지 못하는 것으로 평가되고 있다. 그러나 해상풍력 3만 3,200 MW, 해상태양광 5,400 MW으로 해양에너지의 범위를 광의로 넓힐 경우 더욱 큰 잠재력을 가진 것으로 평가된다.






3無 청정에너지, 해양에너지


 해양에너지는 주기가 사라지지 않는 한 무한대로 발전이 가능하며, 이산화탄소 등 오염원 발생이 거의 없다. 또한 기존의 주축 신재생에너지에 비해 높은 장기 예측성으로 자원의 효율적 이용이 가능하며 상대적으로 주변 경관에 미치는 영향이 적어 비고갈성, 친환경성, 저운영비의 3無 청정에너지에 해당한다.


 해양은 특히 공간적 특성상 육상에 비해 대형화, 대규모화 실현에 유리한데, 이는 국토 면적이 좁고 산림 면적이 넓은 우리나라의 경우 부지 확보 자체가 어려운 우리나라의 현실에 적용하기 용이하다는 장점을 갖고 있다. 또한 상대적으로 소음이나 자연 훼손 등의 부작용도 적어 대안공간으로서 큰 장점을 갖고 있다.






전세계, 해양에너지 상용화 기술개발 및 실증시험 추진 중


 세계 해양에너지 연간 설치규모는 조력발전을 제외, 2010년 4MW에서 2017년 115MW, 2025년 748MW까지 성장할 것으로 전망되며 특히 해수온도차발전, 파력, 염도차 대비 조류발전의 성장이 급속도로 이루어질 것으로 예상된다. 해양에너지 선도국가들은 각각의 에너지원별 차별화된 전략을 수립, 기술개발에 앞장서고 있다. 해상풍력, 해양바이오 등을 제외한 순수 해양에너지 글로벌 시장에서 조력발전 외에는 아직 상용화 단계에 진입하지 못했으나 미국과 EU를 중심으로 개발 및 실증시험이 활발하게 진행 중이다. 미국은 2050년까지 전력 수요의 7%를 파력발전으로 공급하는 목표를 수행하기 위하여 기술개발 투자를 확대하고 정책지원을 강화하고 있으며, EU는 해양에너지 로드맵을 통하여 2020년 3.6 GW(전체 전력수요의 0.3%), 2050년 188GW를 설치하여 2050년까지 전력수요의 15%를 충당할 것을 목표로 추진 중에 있다.


 일본 또한 540 kW급 부유식 파력발전장치를 실해역에 설치하고 실험을 완료하였으며, 부유식 해상풍력 단지 실증시험을 수행 중이다.






한국, 해양에너지 선도국 대비 기술수준 기술격차 4.2년


 현재 우리나라는 조력발전과 해수열이 가장 앞선 가운데 해상풍력 또한 준상용화 단계에 진입한 상황이다. 상세히 살펴보면 조력발전의 경우 해양에너지 중 가장 먼저 상용화 단계에 진입하였으나 세계 최대 규모인 시화호 조력발전을 제외한 타 조력발전(가로림, 강화, 인천만, 아산만)은 인허가 및 타당성 검토, 주민보상 등의 문제로 재추진되거나 보류 중에 있다. 조류발전의 대표인 울돌목 조류발전은 실증에는 성공하였으나 목표 발전량에 미달되어 상용화 단계에는 아직 진입하지 못한 상황이다.






 현재 우리나라 해양에너지 기술수준은 최고 기술국인 EU 대비 2010년 72.3%, 2016년 80.3%로 8.0%p 증가하였으며, 2020년에는 5.1%p 증가한 85.4%에 이를 것으로 전망된다. 2010년 EU와 4.8년의 기술격차가 존재했으나 2016년 4.2년으로 그 격차를 좁혔으며 2020년 3.6년으로 지속적으로 감소할 것으로 기대된다. 조력발전의 기술수준은 9점으로 선도국과 동일하나 복합발전과 해수온도차발전 등의 에너지원부문에서는 여전히 큰 격차가 존재하고 있다.






 2015년 우리나라 신재생에너지는 폐기물과 바이오 에너지가 84.3%로 대부분을 차지하는 가운데 해양에너지는 0.8%로 상용화가 거의 이루어지지 않았다. 2014년 1.1% 수준에 머물렀던 해양에너지 비중을 2020년 2.5%로 확대 목표를 설정하였으나, 조력발전 중심의 계획이 환경규제 강화 및 지역주민 반발 등으로 사업추진이 지연되면서 2025년 1.6%, 2035년에는 1.3%로 하향 조정했다. 그러나  2025년까지 신재생에너지의 1.6%를 해양에너지로 공급하기 위하여 총 835MW의 해양에너지발전소 건설을 추진할 예정이며, 에너지원별로 살펴보면 조력 774MW, 조류 45 MW, 파력 12 MW, 해수온도차 4 MW 발전소를 설치할 계획이다. 특히 조류 및 파력발전은 날씨의 영향을 적게 받는 안정적인 에너지공급원으로서, 현재 발전시스템의 실증을 위한 실해역 시험장 구축을 진행 중이며 향후 대규모 발전 인프라가 조성되면 신재생에너지 보급 확대에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단되는 에너지원이다.


 해상풍력과 해수열 또한 집중 개발할 가치가 높은 에너지원이다. 이들 에너지원을 집중 개발할 경우, 부존 잠재량 기준 2030 신재생에너지 목표 공급량의 약 30%까지 달성이 가능하기 때문이다. (해상풍력 : (부존량) 33,200 MW, (’30년 연간 공급량) 7.50 Mtoe, (비중) 16.6%/ 해수열 : (절감가능량) 7.61 Mtoe10), (’30년 연간 절감량) 5.92 Mtoe11), (비중) 13.1%)


 이밖에 입지 선정 해결을 통한 조력발전 증가, 항만 시설 및 배후단지를 이용한 태양광발전 보급률 증가, 조류, 파력, 염도차 등의 상용화 조기 추진 등을 통해 해양에너지의 비중을 끌어올릴 수 있을 것으로 보인다.






해양에너지 보급 확대를 위한 정책적 뒷받침 선행되야


 해양에너지 산업화를 위해서는 환경변화에 탄력적인 혁신형, 개방형, 융합형 R&D 체제 구축이 필수적이다. 해양에너지 산업화를 위한 R&D는 장기대형과제로 진행과정에서 이루어지는 외부 및 내부의 변화를 파악하여 적절한 대응책 마련과 시장 상황 및 경쟁 여건에 대한 지속적인 모니터링과 대응전략 수립을 위한 조사·연구를 강화해야 한다. 또한 해양에너지 기술개발사업은 비연속적이고 가변적인 기술개발 과정을 수반하는 혁신형 R&D 사업이므로, 변화관리를 위한 의사결정 구조 또한 마련되어야 한다. 기술동향 및 시장에 관한 학습 결과를 수용하여 기술개발 로드맵을 주기별 혹은 수시로 개정하고, 수정된 로드맵을 바탕으로 사업실행 상의 중요 사안에 대해 탄력적으로 조정하는 의사결정 체계 구축은 필수적이다.


 과학적·경제적·사회적으로 타당한 입지선정 시스템 구축을 위한 객관적 검증시스템 구축 또한 빼놓을 수 없다.


 무엇보다도 해양에너지 개발의 조기 활성화를 위한 차별적 지원정책을 강구 할 필요가 있다. 이를 위해서는 기술개발단계를 고려한 자원특화형 시장확대 정책을 수립, 현재의 상대적 가치 뿐만 아니라 잠재적 가치, 즉 미래의 산업발전전략 측면까지 고려해 공급인증서(REC) 가중치를 결정해야 한다. 또한 다양한 에너지원에 대한 종합 평가를 우선함으로써 과학적, 경제적, 사회적 타당성이 모호한 특정 에너지원에 대한 과도한 투자를 막는 제도적 장치가 필요하다.


 급속한 기술 진보와 혁신을 위한 산업계의 니즈 및 전략에 효율적으로 대응하기 위한 공공-민간 협력체제 구축 또한 해양에너지 개발 속도를 끌어올릴 수 있는 방안이다. R&D, 융자 및 세제지원 등 산업 육성을 위한 기존의 정책 수단 이외에도 송전망 설치를 비롯한 계통연계비용의 분담 문제 등의 해결을 위해 공공부문과 관련산업 협력이 필요하다.


 마지막으로 해양에너지 설비에 관한 국제적인 시장이 형성되고 발전하기 위한 국제 표준화 논의에 적극적으로 참여, 국제표준 선점을 통한 기술 및 부품 수출시장을 확대해야 한다. 해양에너지에 대한 국제표준화 논의가 다른 신재생에너지원에 비해 늦게 시작되었다는 점은 우리나라에는 기회가 될 수 있다. 우리나라가 국제표준화 논의의 초기단계부터 적극적으로 참여할 경우 국제표준 선점을 통한 기술 및 부품 수출시장 확대로 한국 또한 신재생에너지 선진국 반열에 당당히 그 이름을 올릴 수 있을 것이다.