[V2G 이해/활용 2편] 신•재생 에너지 이해하기

신•재생 에너지 재대로 이해하고, 중요성에 대해 알아보자

Mar 9. 2025

165번째 글 [모빌리티 편] (25년 4번째 글)

화석연료의 시대인가? 재생에너지의 시대인가?

Drill Baby Drill 트럼프 행정부가 취임한 이후, 에너지 정책과 관련하여 들어본 구호이지 아닐까 합니다. 최근 10년 동안 에너지 정책은 기후변화와 더불어 친환경 에너지, 재생에너지가 활발히 개발되고 발전하였습니다. 하지만, 미국 대선 기간부터 시작된 뉴 화석연료의 시대는 현시점에 많은 것을 고민하게 되는 이야기가 되었습니다.

23년 원유 생산국 순위는 1위 미국으로 흔히 생각하고 있는 중동의 사우디아라비아가 아닌 지 오래되었습니다. 3위는 러시아, 4위 캐나다 5위 이라크.. 중국 순으로 원유는 세계 경제 발전의 기반이 되는 자원임에는 분명합니다. 그러나 이상기후의 증가와 유럽을 중심으로 탄소배출 저감을 정책적으로 줄이고자 하는 노력은 재생에너지 시장의 성장을 이끌어 왔습니다. 그럼 과연 재생에너지는 무엇을 의미하며, V2G와 연관하여 어떠한 의미를 가지는지에 대해서 알아보고자 합니다.

V2G 이해와 활용은 총 4편에 걸쳐서 이야기해 보고자 합니다.

[V2G 이해/활용 1편] V2G 입문 편

[V2G 이해/활용 2편] 신•재생 에너지 이해하기

3편) 전력시장의 이해

4편) 해외 V2G 활용 시범 사례

신•재생 에너지 이해하기 목차는 다음과 같습니다.

1. 신•재생에너지의 정의 및 중요성

2. 재생에너지의 종류

3. 신•재생에너지의 환경적 및 경제적 이점

4. 신•재생에너지의 기술적 발전과 도전

5. 신•재생에너지의 전망과 정책적 지원

1. 신•재생에너지의 정의 및 중요성

1) 신•재생에너지의 개념

재생에너지는 재생 가능한 자원으로부터 생산되는 에너지를 의미합니다. 이는 화석연료와 달리 고갈되지 않고 지속적으로 이용 가능한 에너지원으로, 환경오염을 최소화하면서 에너지를 생산할 수 있는 방식입니다. 국제에너지기구(IEA)의 정의에 따르면, 재생에너지는 자연 과정에서 지속적으로 보충되는 모든 형태의 에너지를 포함합니다.

한국에서는 '신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법'에 의해 신에너지와 재생에너지로 구분하고 있습니다. 신에너지는 기존의 화석연료를 변환하여 이용하거나 수소·산소 등의 화학반응을 통해 얻어지는 에너지로, 수소에너지, 연료전지, 석탄액화가스화 등이 포함됩니다. 재생에너지는 태양, 바이오, 풍력, 수력, 지열, 해양, 폐기물 등을 이용하는 에너지를 의미합니다.

2) 신•재생에너지의 필요성과 장점

(1) 필요성

기후변화는 현대 사회가 직면한 가장 중대한 위협 중 하나입니다. 2022년 유엔 기후변화에 관한 정부 간 패널(IPCC)의 보고서에 따르면, 지구 평균 온도는 산업화 이전 대비 이미 약 1.1°C 상승했으며, 현재 추세가 지속될 경우 2100년까지 3°C 이상 상승할 수 있습니다. 파리 기후협약에서는 지구 온도 상승을 1.5°C 이내로 제한하는 목표를 설정했으며, 이를 달성하기 위해서는 2050년까지 탄소 중립을 이루어야 합니다.

화석연료는 전 세계 온실가스 배출의 약 73%를 차지하고 있으며, 에너지 부문에서의 전환 없이는 기후변화 대응이 불가능합니다. 또한, 전 세계적으로 에너지 수요는 지속적으로 증가하고 있어 2050년까지 현재보다 약 50% 증가할 것으로 예상됩니다.

(2) 장점

① 환경 보호 : 신재생에너지는 화석연료와 달리 에너지 생산 과정에서 온실가스와 오염물질 배출이 현저히 적거나 없습니다. 예를 들어, 태양광 발전소는 운영 중 이산화탄소를 전혀 배출하지 않습니다.

② 에너지 안보 강화 : 국내에서 생산되는 신재생에너지는 해외 에너지 의존도를 줄이고 에너지 자립도를 높입니다. 한국의 경우 에너지 수입 의존도가 93.5%(2021년 기준)에 달하고 있어, 신재생에너지 확대는 에너지 안보 측면에서 중요한 의미를 갖습니다.

③ 경제적 기회 : 신재생에너지 산업은 새로운 일자리를 창출하고 경제 성장을 촉진합니다. 국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면, 2022년 기준 전 세계적으로 1,500만 명 이상이 재생에너지 산업에 종사하고 있으며, 이는 지속적으로 증가하고 있습니다.

④ 자원의 지속가능성 : 신재생에너지원은 고갈되지 않고 지속적으로 이용할 수 있습니다. 태양이 비추는 한 시간 동안 지구에 도달하는 에너지는 전 세계가 1년 동안 소비하는 에너지보다 많습니다.

⑤ 에너지 접근성 향상 : 원격 지역이나 전력망이 도달하지 않는 지역에서도 분산형 신재생에너지 시스템을 통해 전력을 공급할 수 있습니다. 이는 전 세계적으로 약 7억 5천만 명(2022년 기준)에 달하는 전기 없이 살아가는 사람들에게 매우 중요합니다.

2. 재생에너지의 종류

1) 태양에너지 (Solar Energy)

태양에너지는 태양의 빛 에너지를 직접 전기로 변환하는 태양광 발전과 태양열을 이용하는 태양열 발전으로 나뉩니다.

(1) 태양광 발전 (Photovoltaic, PV)

태양광 발전은 태양전지(솔라셀)를 이용하여 태양광을 직접 전기로 변환합니다. 광전효과를 통해 빛 에너지가 전기 에너지로 변환되는 원리를 활용합니다. 2023년 기준 태양광 발전의 세계 설치 용량은 1,200GW를 넘어섰으며, 지난 10년간 연평균 25% 이상의 성장률을 보이고 있습니다.

최근 태양광 모듈의 효율성은 크게 향상되었습니다. 상용화된 실리콘 태양전지의 경우 효율이 22% 내외이며, 연구실 수준에서는 다중접합 태양전지가 47%의 효율을 달성했습니다. 또한, 태양광 발전 비용은 지난 10년간 85% 이상 하락하여 현재 많은 지역에서 가장 저렴한 발전원이 되었습니다.

(2) 태양열 발전 (Concentrated Solar Power, CSP)

태양열 발전은 거울이나 렌즈를 사용하여 태양광을 한 지점에 집중시켜 고온의 열을 생산하고, 이 열을 이용해 터빈을 돌려 전기를 생산합니다. 스페인과 미국 서부 지역에서 상용화되어 있으며, 열 저장 시스템을 통해 야간에도 발전이 가능하다는 장점이 있습니다.

2) 풍력에너지 (Wind Energy)

풍력에너지는 바람의 운동에너지를 풍력터빈을 통해 전기 에너지로 변환합니다. 풍력발전은 육상 풍력과 해상 풍력으로 구분됩니다.

(1) 육상 풍력 (Onshore Wind)

육상에 설치되는 풍력 발전은 기술적 성숙도가 높고 설치 비용이 상대적으로 낮습니다. 2023년 기준 전 세계 풍력 발전 용량의 약 80%를 차지하고 있습니다. 현대의 육상 풍력 터빈은 단일 터빈당 2~5MW의 용량을 가지며, 높이는 80~120m에 이릅니다.

(2) 해상 풍력 (Offshore Wind)

해상에 설치되는 풍력 발전은 더 강하고 일정한 바람을 이용할 수 있어 효율성이 높습니다. 초기 투자 비용은 높지만, 발전량이 더 많고 소음 문제가 적다는 장점이 있습니다. 최근 부유식 해상 풍력 기술의 발전으로 심해에서도 설치가 가능해졌습니다. 현재 해상 풍력 분야에서는 유럽과 중국이 선도적 위치를 차지하고 있으며, 단일 터빈 용량은 최대 15MW까지 개발되었습니다.

우리나라는 2030년까지 12GW 규모의 해상풍력 발전단지를 구축하는 계획을 가지고 있으며, 서남해 지역을 중심으로 추진되고 있습니다.

3) 수력에너지 (Hydro Energy)

수력에너지는 물의 흐름이나 낙차를 이용하여 전기를 생산하는 방식으로, 가장 오래된 재생에너지 형태 중 하나입니다. 2023년 기준으로 전 세계 재생에너지 발전량의 약 16%를 차지하고 있습니다.

(1) 대규모 수력발전

댐을 건설하여 물의 위치에너지를 이용하는 방식으로, 안정적인 전력 공급이 가능하고 홍수 조절 기능도 갖추고 있습니다. 중국의 삼협댐은 세계 최대 규모로 22.5GW의 발전 용량을 보유하고 있습니다.

(2) 소수력발전

일반적으로 10MW 이하의 소규모 수력발전으로, 생태계 영향을 최소화하면서 지역 전력 수요를 충족시킬 수 있습니다.

(3) 양수발전

전력 수요가 적을 때 물을 상부 저수지로 펌핑하고, 전력 수요가 많을 때 물을 하부 저수지로 흐르게 하여 전기를 생산하는 에너지 저장 방식입니다. 한국의 양수발전 설비 용량은 2023년 기준 약 4.7GW로, 전체 발전 설비의 3.5%를 차지하고 있습니다.

3) 지열에너지 (Geothermal Energy)

지열에너지는 지구 내부의 열을 이용하는 에너지로, 지역난방, 온천, 발전 등 다양한 용도로 사용됩니다.

(1) 지열발전

지하 깊은 곳의 고온수나 증기를 이용하여 터빈을 돌려 전기를 생산합니다. 아이슬란드, 뉴질랜드, 미국, 필리핀 등 지열 자원이 풍부한 국가에서 활발히 이용되고 있습니다. 아이슬란드의 경우 전체 전력 생산의 약 30%를 지열에너지로부터 얻고 있습니다.

(2) 지열 직접 이용

온천, 지역난방, 농업용 온실, 양식업 등에 직접 지열을 이용하는 방식입니다. 한국은 대전, 포항 등에서 심부 지열 탐사를 통해 지열 자원 개발을 추진하고 있으며, 지열 히트펌프를 이용한 건물 냉난방 시스템이 점차 확대되고 있습니다.

4) 조력에너지 (Tidal Energy)

조력에너지는 조석 현상으로 인한 해수면의 상승과 하강을 이용하여 전기를 생산합니다.

1) 조력발전

조수간만의 차이가 큰 해안에 방조제를 건설하여 밀물과 썰물 시 발생하는 수위차를 이용합니다. 프랑스의 랑스 조력발전소(240MW)와 한국의 시화 조력발전소(254MW)가 대표적인 사례입니다. 시화 조력발전소는 세계 최대 규모로, 연간 약 55만 톤의 이산화탄소 감축 효과가 있습니다.

2) 조류발전

해수의 흐름(조류)을 이용하여 수중 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다. 영국, 캐나다 등에서 상용화 단계에 접어들고 있으며, 한국에서도 울돌목, 장죽수도 등에서 실증 사업이 진행 중입니다.

5) 바이오에너지 (Bioenergy)

바이오에너지는 유기물(바이오매스)을 이용하여 생산되는 에너지로, 다양한 형태로 활용됩니다.

(1) 바이오매스 직접연소

나무, 농업 부산물 등을 직접 연소하여 열이나 전기를 생산합니다. 개발도상국에서는 여전히 취사용 연료로 많이 사용되고 있습니다.

(2) 바이오가스

유기물이 혐기성 분해될 때 발생하는 메탄가스를 이용하는 방식으로, 음식물 쓰레기, 가축 분뇨, 하수 슬러지 등을 원료로 사용합니다. 독일은 바이오가스 시설이 9,000개 이상 운영되고 있으며, 한국도 음식물 쓰레기를 이용한 바이오가스 시설이 증가하고 있습니다.

(3) 바이오연료

바이오에탄올, 바이오디젤 등 액체 형태의 연료로, 수송용 연료로 활용됩니다. 브라질은 사탕수수를 이용한 바이오에탄올, 미국은 옥수수 기반 바이오에탄올, 유럽은 유채유 기반 바이오디젤이 주로 사용됩니다. 최근에는 식량과 경쟁하지 않는 셀룰로오스 기반 바이오연료(제2세대)와 미세조류 기반 바이오연료(제3세대) 개발이 활발히 진행되고 있습니다.

3. 신•재생에너지의 환경적 및 경제적 이점

1) 환경적 이점: 온실가스 감소, 오염 최소화

(1) 온실가스 감소

신재생에너지는 발전 과정에서 온실가스 배출이 매우 적거나 없습니다. 국제재생에너지기구(IRENA)의 분석에 따르면, 재생에너지로의 전환을 통해 2050년까지 필요한 이산화탄소 감축량의 약 90%를 달성할 수 있습니다. 태양광 발전의 생애주기 온실가스 배출량은 약 25-32g CO₂eq/kWh로, 석탄 발전(820g CO₂eq/kWh)의 약 4% 수준입니다. 실제 사례로, 덴마크는 풍력발전 비중을 높여 2023년 기준 전체 전력 생산의 56%를 풍력에서 얻고 있으며, 이를 통해 1990년 대비 이산화탄소 배출량을 40% 이상 감축했습니다.

(2) 대기 오염 감소

화석연료 발전은 미세먼지, 질소산화물, 황산화물 등 대기오염물질을 배출하여 호흡기 질환과 조기 사망의 원인이 됩니다. 세계보건기구(WHO)에 따르면, 대기오염으로 인해 연간 약 700만 명이 조기 사망하고 있습니다. 신재생에너지 발전은 이러한 대기오염물질 배출을 크게 줄일 수 있습니다.

(3) 수질 및 생태계 보호

화석연료 채굴 및 발전 과정에서 발생하는 폐수와 오염물질은 수질 오염과 생태계 파괴의 주요 원인입니다. 특히 석탄 화력발전소는 대량의 냉각수를 필요로 하며, 중금속이 포함된 석탄재가 발생합니다. 신재생에너지 중 태양광, 풍력 등은 운영 과정에서 물 사용량이 매우 적어 수자원 보존에 기여합니다.

(4) 토지 이용 효율화

태양광 패널은 건물 옥상, 주차장, 도로변 등 유휴 공간에 설치할 수 있으며, 영농형 태양광(Agrivoltaics)은 농업과 발전을 동시에 할 수 있는 방식으로 토지 이용 효율을 높입니다. 일본의 경우 2023년 기준 약 1,800MW 규모의 영농형 태양광을 운영 중이며, 농작물 생산성도 향상되는 사례가 보고되고 있습니다.

2) 경제적 이점: 비용 절감, 고용 창출

(1) 발전 비용 하락

신재생에너지 기술의 발전과 대규모 보급으로 인해 발전 비용이 크게 하락했습니다. 국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면, 2010년부터 2023년까지 태양광 발전 비용은 87%, 육상 풍력은 63%, 해상 풍력은 47% 하락했습니다. 많은 지역에서 신규 신재생에너지 발전이 신규 화석연료 발전보다 저렴해지는 '그리드 패리티'에 도달했습니다.

2023년 기준 신규 발전의 균등화 발전비용(LCOE)은 다음과 같습니다:

태양광 발전: 0.035-0.055 USD/kWh

육상 풍력: 0.025-0.055 USD/kWh

해상 풍력: 0.075-0.110 USD/kWh

석탄 화력: 0.055-0.150 USD/kWh

가스 복합: 0.040-0.080 USD/kWh

(2) 고용 창출

신재생에너지 산업은 제조, 설치, 운영, 유지보수 등 다양한 분야에서 일자리를 창출합니다. 국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면, 2022년 기준 전 세계적으로 재생에너지 부문에서 약 1,500만 개의 일자리가 있으며, 2050년까지 약 4,300만 개로 증가할 것으로 전망됩니다.

태양광 산업이 가장 많은 일자리(약 460만 개)를 창출하고 있으며, 그다음으로 바이오에너지, 수력, 풍력 순입니다. 신재생에너지 부문은 화석연료 부문보다 단위 투자당 더 많은 일자리를 창출하는 것으로 분석됩니다. 구체적으로, 100만 달러 투자 시 석유·가스 부문은 약 2.7개, 태양광은 약 7.5개, 풍력은 약 6.5개, 에너지효율 부문은 약 8.0개의 일자리를 창출합니다.

(3) 에너지 독립성과 안보 강화

대부분의 국가에서 신재생에너지는 국내에서 생산되므로, 에너지 수입 의존도를 줄이고 에너지 독립성을 높일 수 있습니다. 특히 한국과 같이 에너지 수입 의존도가 높은 국가(2021년 기준 93.5%)에서는 매우 중요한 의미를 갖습니다. 국제적인 에너지 가격 변동이나 지정학적 위기에 덜 영향을 받게 되어 에너지 안보가 강화됩니다. 2022년 러시아-우크라이나 전쟁으로 인한 천연가스 가격 급등 시, 재생에너지 비중이 높은 국가들은 상대적으로 영향을 적게 받았습니다.

(4) 에너지 비용 예측 가능성

신재생에너지는 연료 비용이 없거나 매우 낮아, 장기적인 에너지 비용 예측이 용이합니다. 기업들은 장기 전력구매계약(PPA)을 통해 안정적인 전력 비용을 확보할 수 있으며, 이는 경영 안정성에 기여합니다. 구글, 애플, 아마존 등 글로벌 기업들은 이미 100% 재생에너지 사용을 목표로 하고 있으며, 상당 부분 달성했습니다.

(5) 지역 경제 활성화

분산형 신재생에너지 시스템은 지역 단위의 에너지 생산과 소비를 가능하게 하여 지역 경제 활성화에 기여합니다. 독일의 에너지협동조합 모델은 지역 주민들이 재생에너지 프로젝트에 직접 투자하고 이익을 공유하는 방식으로, 2023년 기준 약 1,750개의 에너지협동조합이 운영되고 있습니다.

4. 신•재생에너지의 기술적 발전과 도전

1) 기술 발전: 효율성 향상, 비용 절감

(1) 태양광 기술 발전

2013년까지만 해도 상용 태양전지의 효율은 15-17% 수준이었으나, 현재는 22-24%까지 향상되었습니다. 최근에는 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지, 다중접합 태양전지 등 혁신적인 기술이 개발되고 있으며, 연구실 수준에서는 47%의 효율이 달성되었습니다. 태양광 모듈 생산 공정도 자동화와 대규모화를 통해 비용이 크게 절감되었습니다. 2010년 약 2달러/W였던 모듈 가격은 2023년에는 0.16-0.19달러/W 수준으로 하락했습니다.

(2) 풍력 기술 발전

풍력 터빈의 대형화가 지속되고 있습니다. 2000년대 초반 1-2MW 수준이었던 개별 터빈 용량은 현재 육상 풍력의 경우 4-6MW, 해상 풍력은 12-15MW까지 증가했습니다. 블레이드 길이도 길어져 직경 220m 이상의 터빈이 개발되고 있으며, 이는 축구장 두 개 크기를 넘는 규모입니다.

또한, 부유식 해상 풍력 기술의 발전으로 수심이 깊은 해상에서도 풍력 발전이 가능해졌습니다. 노르웨이의 Hywind Scotland는 세계 최초의 상업용 부유식 해상 풍력 단지로, 수심 95-120m 해상에 설치되어 있습니다.

(3) 에너지 저장 기술 발전

배터리 기술의 발전으로 에너지 저장 비용이 크게 하락했습니다. 리튬이온 배터리의 경우 2010년 약 1,200달러/kWh에서 2023년 약 151달러/kWh로 87% 하락했습니다. 대규모 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 통해 재생에너지의 간헐성 문제를 해결할 수 있게 되었습니다.

호주의 Hornsdale Power Reserve(총 150MW/194 MWh)은 2017년 설치된 세계 최대 규모의 리튬이온 배터리 저장 시스템으로, 풍력 발전소와 연계하여 전력망 안정화에 기여하고 있습니다.

(4) 수소 에너지 기술 발전

재생에너지를 이용한 그린 수소 생산기술이 발전하고 있습니다. 수전해 설비 비용은 지난 10년간 약 60% 하락했으며, 효율도 향상되고 있습니다. 그린 수소는 장기 에너지 저장, 산업 공정용 열원, 수송 연료 등 다양한 용도로 활용될 수 있어 재생에너지 확대의 중요한 요소입니다. 덴마크, 독일, 호주 등에서는 대규모 그린 수소 프로젝트가 진행 중이며, 한국도 '수소경제 활성화 로드맵'을 통해 2040년까지 그린 수소 비중을 높일 계획입니다.

2) 도전: 에너지 저장 기술, 인프라 구축

(1) 간헐성과 변동성

태양광, 풍력 등 변동성 재생에너지(Variable Renewable Energy, VRE)는 기상 조건에 따라 발전량이 변동합니다. 예를 들어, 태양광은 밤에는 발전이 불가능하고, 풍력은 바람이 불지 않으면 발전량이 감소합니다. 이러한 간헐성과 변동성은 전력망 운영의 어려움을 가중시킵니다. 이를 해결하기 위해 다양한 에너지 저장 기술(배터리, 양수발전, 압축공기 저장, 열 저장 등)과 수요 관리, 스마트 그리드 기술이 필요합니다. 또한, 지역 간 송전망 연계를 통해 발전량 변동을 평활화하는 방안도 중요합니다.

(2) 에너지 저장의 경제성

에너지 저장 비용이 크게 하락했지만, 여전히 신재생에너지 확대의 경제적 장벽으로 작용하고 있습니다. 2023년 기준 리튬이온 배터리의 LCOS(Levelized Cost of Storage)는 약 0.15-0.30 USD/kWh 수준으로, 전력 도매가격보다 높은 경우가 많습니다. 또한, 현재 상용화된 리튬이온 배터리는 일일 주기 충방전에 최적화되어 있어 계절 간 저장(Seasonal Storage)에는 적합하지 않습니다. 장기 저장을 위해서는 수소, 압축공기, 유동배터리 등 다양한 기술 개발이 필요한 상황입니다.

(3) 전력망 인프라

기존 전력망은 중앙집중식 대규모 발전소를 기반으로 설계되어 있어, 분산형 재생에너지의 대량 연계에 어려움이 있습니다. 특히 신재생에너지 자원이 풍부한 지역(예: 제주도의 풍력, 서해안의 태양광)과 전력 수요가 많은 지역(대도시 중심)이 일치하지 않는 경우가 많아 송전망 확충이 필요합니다.

독일의 경우, 북부 해안 지역의 풍력 발전 전력을 남부 공업 지대로 송전하기 위한 대규모 고압 직류 송전(HVDC) 프로젝트가 진행 중이지만, 지역 주민 반대 등으로 지연되고 있습니다. 한국도 신재생에너지 확대를 위해서는 약 12조 원의 송배전망 투자가 필요할 것으로 예상됩니다.

(4) 부지 확보와 주민 수용성

대규모 신재생에너지 발전소는 넓은 부지를 필요로 하며, 이로 인한 토지 이용 갈등이 발생할 수 있습니다. 특히 인구밀도가 높은 국가에서는 부지 확보가 큰 도전입니다. 한국의 경우 2030년 재생에너지 목표(발전량의 30%)를 달성하기 위해서는 약 390 km²(서울 면적의 약 64%)의 부지가 필요할 것으로 추정됩니다.

또한, 풍력 발전의 소음, 그림자 깜빡임(Shadow Flicker), 경관 훼손 우려와 태양광 발전의 산림 훼손, 토지 이용 변경 등으로 인한 지역 주민들의 반대가 발생하고 있습니다. 이를 해결하기 위해 주민 참여형 발전 모델, 이익 공유 체계 구축 등이 중요합니다.

(5) 자원 의존성

신재생에너지 기술에는 다양한 광물 자원이 필요합니다. 태양광 패널에는 실리콘, 은, 인듐, 갈륨 등이, 풍력 터빈에는 희토류 자석이, 배터리에는 리튬, 코발트, 니켈, 망간 등이 사용됩니다. 이러한 자원의 공급망은 지정학적 요인에 영향을 받을 수 있으며, 특정 국가에 의존도가 높은 경우가 많습니다.

예를 들어, 코발트의 약 70%는 콩고민주공화국에서, 희토류의 약 60%는 중국에서 생산됩니다. 자원 의존성을 줄이기 위해 재활용 기술 개발, 대체 소재 연구, 공급망 다변화 등이 필요합니다.

(5) 시스템 통합 비용

신재생에너지 비중이 증가할수록 시스템 통합 비용(계통 유연성 확보, 백업 설비, 송배전망 보강 등)이 증가합니다. OECD/NEA의 연구에 따르면, 변동성 재생에너지 비중이 30%를 넘어가면 시스템 통합 비용이 크게 증가하는 것으로 나타났습니다. 이러한 비용을 최소화하기 위해서는 에너지 저장, 수요 반응(Demand Response), 부문 간 통합(Sector Coupling), 지역 간 전력망 연계 등 다양한 유연성 자원을 확보해야 합니다.

5. 신•재생에너지의 전망과 정책적 지원

1) 미래 전망: 증가하는 사용량과 중요성

(1) 글로벌 신재생에너지 전망

국제에너지기구(IEA)의 2023년 전망에 따르면, 2030년까지 전 세계 전력 생산의 약 42-47%가 재생에너지로부터 공급될 것으로 예상됩니다. 특히 태양광과 풍력이 가장 빠르게 성장하여, 2023-2030년 사이 신규 발전 설비의 약 80%를 차지할 것으로 전망됩니다.

BloombergNEF의 '신에너지 전망(New Energy Outlook)'에 따르면, 2050년까지 전 세계 전력 생산의 약 87%가 재생에너지로부터 공급될 것이며, 이 중 태양광과 풍력이 56%를 차지할 것으로 예상됩니다. 다만 최근의 각국의 정책기조를 반영하면 이러한 성장 및 비중은 더딜 것으로 보입니다. 화석연료가 더 많이 사용되고 있는 아이러니한 상황과 각 국 정부의 에너지 전환에 따른 고통이 증가함에 따른 불만이 늘어나 남에 따라 신재생 에너지 발전에 큰 허들이 되고 있습니다.

(2) 비용 경쟁력 강화

기술 발전과 규모의 경제로 인해 신재생에너지의 비용 경쟁력은 계속 강화될 전망입니다. BloombergNEF는 2030년까지 태양광 발전 비용이 추가로 35%, 육상 풍력은 25%, 해상 풍력은 45% 하락할 것으로 예측하고 있습니다. 또한, 탄소 가격제의 확대로 화석연료 발전의 상대적 비용이 증가할 것으로 예상됩니다. EU의 경우 2023년 탄소 가격이 톤당 약 80-90유로 수준으로, 석탄 화력 발전의 경쟁력을 크게 약화시키고 있습니다.

(3) 부문 간 통합(Sector Coupling)과 전기화

건물, 산업, 수송 등 다양한 부문의 전기화가 진행되면서 전력 수요가 증가하고, 이에 따라 신재생에너지의 역할이 더욱 중요해질 것입니다. 특히 전기차 보급 확대는 신재생에너지 확대의 기회이자 도전입니다. 2023년 기준 글로벌 전기차 판매량은 신차 판매의 약 14%를 차지하고 있으며, 2030년까지 약 40-45%로 증가할 것으로 전망됩니다. 전기차는 스마트 충전과 V2G(Vehicle-to-Grid) 기술을 통해 전력망 유연성 자원으로 활용될 수 있습니다.

(3) 그린 수소의 역할 확대

신재생에너지를 이용한 그린 수소는 직접 전기화가 어려운 산업 분야(철강, 화학, 시멘트 등)의 탈탄소화에 중요한 역할을 할 것으로 전망됩니다. 또한, 재생에너지의 장기 저장 매체로서도 활용될 수 있습니다. IEA의 '넷제로 시나리오'에 따르면, 2050년까지 수소 생산량은 현재의 약 5배로 증가하며, 이 중 대부분이 재생에너지를 이용한 그린 수소가 될 것으로 예상됩니다. 그린 수소 생산 비용은 2030년까지 1.5-2 USD/kg, 2050년까지 1 USD/kg 이하로 하락할 것으로 전망됩니다.

(4) 분산형 에너지 시스템과 프로슈머

태양광 발전과 가정용 배터리의 보급 확대로 소비자가 직접 에너지를 생산하고 저장하는 프로슈머(Prosumer) 모델이 확산될 것으로 예상됩니다. 호주에서는 이미 주택의 약 30%가 태양광 발전 시스템을 보유하고 있으며, 이 비율은 계속 증가하고 있습니다.

또한, 가상발전소(Virtual Power Plant, VPP)를 통해 분산형 에너지 자원을 통합 관리하는 모델이 확대될 전망입니다. 미국 캘리포니아, 호주 남부, 독일 등에서는 이미 상업적 VPP가 운영되고 있으며, 한국에서도 실증 사업이 진행 중입니다.

2) 정책적 지원: 정부의 역할과 규제

(1) 탄소중립 목표 설정

2023년 기준 151개국 이상이 탄소중립 목표를 선언했으며, 이 중 상당수가 법제화를 완료했습니다. EU는 2050년, 중국은 2060년, 한국은 2050년 탄소중립을 목표로 하고 있습니다. 이러한 목표 달성을 위해서는 신재생에너지 확대가 필수적입니다.

(2) 재생에너지 의무 할당제(Renewable Portfolio Standard, RPS)

많은 국가에서 발전사업자에게 일정 비율 이상의 신재생에너지 발전을 의무화하는 RPS 제도를 시행하고 있습니다. 한국은 2023년 기준 발전량의 14.5%를 신재생에너지로 의무화하고 있으며, 2030년까지 25%로 상향될 예정입니다.

(3) 발전차액지원제도(Feed-in Tariff, FIT)와 계약차액정산제도(Contract for Difference, CfD)

신재생에너지 발전에 대해 고정 가격이나 프리미엄을 보장하는 제도로, 투자 안정성을 높이는 효과가 있습니다. 독일은 FIT를 통해 재생에너지 확대를 이룬 대표적인 사례이며, 영국과 덴마크는 경매를 통한 CfD 제도를 운영하고 있습니다.

(4) 탄소 가격제

탄소 배출에 가격을 부과하여 화석연료의 외부 비용을 내재화하는 제도로, 배출권 거래제(Emission Trading System, ETS)와 탄소세가 있습니다. EU는 2005년부터 ETS를 운영하고 있으며, 2023년에는 건물과 수송 부문까지 확대했습니다. 한국은 2015년부터 ETS를 시행하고 있으며, 점차 할당량을 줄이고 있습니다.

(5) 세금 혜택과 보조금

신재생에너지 투자에 대한 세액 공제, 가속 감가상각, 설치 보조금 등 다양한 재정 지원 정책이 시행되고 있습니다. 미국의 '인플레이션 감축법(Inflation Reduction Act, IRA)'은 향후 10년간 약 3,690억 달러를 청정에너지에 투자할 계획이며, 이 중 상당 부분이 세액 공제 형태로 제공됩니다.

(6) 그리드 코드와 에너지 저장 의무화

신재생에너지의 계통 연계를 위한 기술 기준(Grid Code)이 강화되고 있으며, 일부 국가에서는 대규모 신재생에너지 발전소에 에너지 저장 설비 설치를 의무화하고 있습니다. 한국은 2023년부터 500MW 이상 신재생에너지 발전소에 대해 설비용량의 5% 이상의 에너지 저장 설비 설치를 의무화했습니다.

(7) 연구개발(R&D) 지원

신재생에너지 기술 발전을 위한 정부의 R&D 투자가 증가하고 있습니다. 미국 에너지부(DOE)는 '에너지 어스샷(Energy Earthshots)' 이니셔티브를 통해 태양광, 해상 풍력, 지열, 에너지 저장 등 다양한 분야의 혁신적 기술 개발을 지원하고 있습니다.

(8) 지역 커뮤니티 참여 촉진

신재생에너지 프로젝트의 수용성을 높이기 위해 지역 주민 참여와 이익 공유를 제도화하는 정책이 확대되고 있습니다. 덴마크는 대규모 풍력 프로젝트에 대해 최소 20%의 지분을 지역 주민에게 제공하도록 법제화했으며, 프랑스는 지역 주민이 참여하는 재생에너지 프로젝트에 추가 보조금을 지급하고 있습니다.

신재생에너지는 기후변화 대응, 에너지 안보 강화, 경제 성장 촉진 등 다양한 측면에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 특히, 파리 기후협약의 목표 달성과 2050년 탄소중립 실현을 위해서는 신재생에너지로의 전환이 필수적입니다. 신재생에너지는 에너지 시스템의 탈탄소화를 위한 핵심 수단으로, 태양광과 풍력 발전의 비용 하락으로 많은 지역에서 화석연료보다 경제적 경쟁력을 갖추게 되었습니다.

신재생에너지는 환경 보호, 경제 성장, 사회적 형평성을 동시에 달성할 수 있는 지속가능한 발전의 기반을 제공합니다. 신재생에너지 산업은 양질의 일자리를 창출하고, 지역 경제를 활성화하며, 에너지 빈곤 해소에도 기여할 수 있습니다. 또한, 신재생에너지 분야의 기술 혁신은 국가 경쟁력과 직결됩니다. 태양광, 풍력, 에너지 저장, 수소 등 다양한 분야에서 기술 리더십을 확보한 국가는 미래 에너지 산업에서 주도권을 가질 수 있습니다. 우리나라는 일부 분야에서 경쟁력을 보유하고 있으나, 주요 신재생에너지 분야에서는 기술 격차를 줄이기 위한 노력이 필요합니다.

신재생에너지 확대 과정에서 간헐성 문제, 계통 연계, 부지 확보, 주민 수용성 등 다양한 도전에 직면하고 있습니다. 그러나 이러한 도전은 에너지 저장, 스마트 그리드, 수요 관리, 부문 간 통합 등 새로운 기술과 비즈니스 모델을 통해 극복해 나갈 수 있습니다. 특히, 디지털 기술과의 융합을 통한 에너지 시스템의 지능화는 신재생에너지 통합을 가속화할 것입니다. 신재생에너지로의 전환은 단순히 발전원 교체 차원을 넘어 에너지 시스템 전체의 변화를 의미합니다. 이를 위해서는 정부, 기업, 시민사회 등 다양한 이해관계자의 협력이 필요합니다.

V2G는 신재생에너지 확대로 직면한 문제를 해결하기 위한 중요한 기술로 인식됩니다. 또한 단순히 전기차 충전/방전 기능만을 이야기하는 것은 아니며, 에너지 산업, 충전산업, 그리고 자동차 산업간을 연결하는 기반 기술로, 산업간 융합의 초석이 됩니다. 다음 글에서는 에너지 산업의 주요한 영역인 전력시장에 대해서 알아보고자 합니다.

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