[특집 에너지 대전환 시대 <상>]신재생에너지, 선택 아닌 필수다

태양광·풍력 발전단가 화석연료보다 싸져… 에너지 수급체계도 자립방식으로 전환

석기시대에서 청동기시대로 바뀐 이유가 뭘까. 원시 인류가 사냥을 하거나 싸우는 데 쓸 잘 다듬어지면서도 날카로운 돌이 지구상에서 사라져서가 아니다. 더 나은 대체재인 금속을 찾아냈기 때문이다. 이후 역사의 주요 변천도 엇비슷하다. 필름 카메라는 왜 거의 사라졌나. 필름 재료가 바닥나거나 비싸졌는가. 아니면 코닥이나 후지필름 같은 회사가 더 효율적이고 저렴한 필름을 개발하지 못해서일까. 우리가 다 알다시피 디지털 기술에 아날로그식 필름이 밀려난 탓이다. 2007년 아이폰 출시 이래 불어닥친 스마트폰 혁명은 이를 더 가속화했다. ‘난 따뜻한 느낌의 필름 카메라가 좋아’라며 아날로그를 추억하는 건 개인의 자유다. 마치 부엌칼 대신 돌을 다듬어 쓰겠다거나, 믹서기 말고 맷돌을 돌리려는 주부가 있다면 존중해야 하듯이 말이다. 지금 세계에서는 필름에서 디지털로, 석기에서 금속으로의 전환을 방불케 하는 변화가 에너지 분야에서 진행되고 있다. <주간경향>은 지난해 12월 파리 기후변화협약을 계기로 세계적으로 이는 에너지 전환시대를 맞아 세계 흐름과 한국의 대응을 두 차례로 나눠 살펴본다.

대체로 지난 100년간 지구 온도는 섭씨 0.6도 상승했고, 해수면은 10~20㎝ 오른 것으로 평가된다. 유엔 기후변화정부간협의체(IPCC)는 보고서에서 온실가스 감축 노력 없이는 2100년까지 지구 온도가 3~5도 상승할 것으로 예측했다. 이대로라면 산호초 섬 등 저지대 다수는 물밑으로 잠긴다.

‘지구 평균기온 상승폭을 산업혁명 이전 대비 2도 훨씬 아래로 유지토록 노력한다’는 파리 기후변화협약은 다른 말로 ‘파리 에너지변화협약’이라고 부를 만하다. 세계가 지구온난화에 대응하기 위해서는 ‘에너지 대전환’이 불가피하다. 발전에서는 석탄·가스·원자력 대신 풍력·태양력 같은 신재생에너지로의 중심 이동을 가리킨다. 자동차 같은 수송부문도 전기차 시대 앞당기기로 나타날 것이다. 저공해 에너지원을 찾고, 에너지 효율을 높이는 두 갈래로 미래 사회가 일대 변신을 꾀할 것으로 예상된다.

어찌 보면 인류는 더 원시시대로 되돌아가는 것일 수 있다. 햇볕, 바람, 물에서 에너지를 얻고 자연에 더 순종하며 살아가는 방식이다. 적어도 1차 산업혁명 이래 광산을 캐고, 바다 밑까지 뚫어 화석연료를 뽑아내며 자연을 정복하겠다던 인류가 이제야 과오를 되돌아보는 듯하다. 먼저 원시적 연료부터 끊어야 할 것 같다.

남동발전이 2013년 9월 인천시 옹진군 영흥면 에너지파크에 세운 영흥풍력발전 2단지. 1만4000여가구가 1년간 쓸 4200만㎾의 전력을 생산할 수 있는 설비다. / 남동발전 제공

석탄에 의지해 온 현대문명의 민낯
오늘날 우리는 차, 휴대폰, 에어컨을 쓰면서 현대는 ‘석유나 전기의 시대’ 정도로만 알고 있다. 3차 산업혁명 시대쯤 된다. 그러나 사실 인류사회의 속은 여전히 시커멓다. 1차 에너지 가운데 가장 많은 부분을 여전히 석탄에 의지하고 있기 때문이다. 이런 사실을 아는 사람은 적다. 파리 기후변화협약에 깔린 합의는 일단 석탄 사용을 최소화하자는 것이다. 석유나 가스, 원전 제약은 오히려 배부른 소리다.

그럼 왜 석탄을 없애자는 것인가. 온실가스의 주범인 이산화탄소 배출에서 석탄이 차지하는 비중이 크다. 전체 온실가스 배출을 100으로 보면, 에너지 부문이 87로 대부분을 차지한다. 그 중에서도 가장 많은 부문이 석탄, 가스, 석유를 때는 화력발전 등이다. 전 세계 배출의 41%다. 석탄화력만 세계 이산화탄소 배출의 37%로 최다다. 발전만 따로 보면 석탄은 무려 72%나 된다. 이어 천연가스 21% 등이다. 화석연료에 의한 세계 이산화탄소 배출량으로 따지면 석탄이 49%로 절반 정도다. 한국의 전력 생산량에서 석탄발전은 39%를 차지해 30% 정도인 원자력보다 높은 최대 에너지원이다. 지금 전열기를 돌리고 있다면 상당수는 석탄을 때서 만든 전기를 이용했다는 점을 알아차려야 한다. 중국, 인도는 81%, 71%씩 석탄발전에 의지한다. 미국, 영국도 각각 38%, 39%의 전력을 석탄에서 얻는다. 호주는 69%나 된다. 세계는 여전히 ‘석탄 전기 중독사회’다. 에너지만 보면 1차 산업혁명기와 비숫하다.

이유는 경제성 탓이다. 현재로서는 석탄이 제일 낫다. 후세대야 어찌됐든 값싸고 풍부한 석탄을 마구 캐내서 매연이든, 탄소든 내뿜으며 ‘당장 내 등 따뜻하고 배 부르면 그만’이라고 할 사람도 적잖다. 또는 그놈의 “온실가스에 의한 지구온난화는 허구야”라고 할지도 모른다. 그런데 이번에 세계 각국이 파리 기후변화협약에 동의한 건 과학계를 비롯해 세계가 온실가스를 온난화의 진범으로 지목하는 데 합의했다는 의미가 크다. 전문가들이 이번 협약에서 가장 반기고 나선 것도 이 대목이다.

선진국이 후발 개발도상국 추격을 따돌리기 위한 ‘사다리 걷어차기’라던 반발 명분도 물 건너갔다. 이 논리의 대표주자인 중국이 이번 파리 협약에 적극 가세했기 때문이다. 최대 에너지 소비국 미국도 1997년 채택돼 2005년 발효된 ‘교통의정서’ 체제에서는 슬쩍 빠져나갔지만 이번엔 적극적이었다.

2014년 미국 네바다주 모하비 사막에 가동되기 시작한 세계 최대 태양광발전소. 반사경 35만개가 연간 총 392㎿의 전력을 만들어 14만 가구에 공급한다. / NRG에너지 제공

화석연료 단가는 상승, 태양광은 하락
이번 협약은 온실가스 감축을 강제하는 조항이 없어 ‘말잔치’로 끝날 것으로 걱정하는 쪽도 있다. 교토의정서가 강제를 규정했으나 사문화됐다. 이번에는 자발적 참여 내지 기여를 내걸었다. 형식상 후퇴한 듯 보인다. 그러나 분위기는 판이하다. 형식이 아니라 미국, 중국, 유럽연합(EU)을 위시한 강대국들이 나섰기 때문이다. 경제적으로도 돈이 되는 걸 안 자본이 움직이는 게 심상찮다.

흔히 발전 비용에서 전통의 화석연료나 원자력이 더 저렴한 것으로 통용돼 왔다. 그러나 이 공식도 점점 깨지고 있다. 재생에너지의 발전단가는 급속도로 떨어져 왔다. 반면 화석연료는 탄소배출에 따른 부담(일명 탄소세), 원전은 위험 비용(위험세)이 계산돼야 공정한 평가가 이뤄진다. 에너지 전문가 토니 세바는 책 <에너지혁명 2030>에서 “화석연료는 경쟁적으로 채굴할수록 양이 줄어 비용이 늘어나는 반면 신재생에너지는 기술 경쟁이 될수록 가격이 떨어지는 구조”라고 강조했다.

2014년 기준으로 1㎾h당 발전단가를 보면 석탄이 60원인 데 비해 원자력은 120원, 태양광은 140원, 풍력은 90원으로 계산된다. 2020년이면 석탄은 80원, 원자력은 130원이지만 태양광은 80원, 풍력은 70원으로 역전될 것으로 예상된다.

태양광의 경우 기기 가격은 떨어지고, 셀 효율은 빠르게 개선되고 있다. 태양광패널 가격은 2008년 와트당 6달러에서 2011년에는 절반으로 떨어졌고, 2013년에는 65센트까지 내려왔다. 5년 만에 10분의 1 수준이 된 것이다. 그동안 19% 안팎이던 실리콘 웨이퍼 태양전지의 변환효율(빛을 전기로 바꾸는 정도)은 최근 미국 솔라시티, 선파워, 일본의 파나소닉 같은 업체가 22% 안팎으로 끌어올린 것으로 발표됐다. 세계 태양광 시장은 지난해 약 58GW(기가와트)로, 2014년 44GW에서 약 31% 성장한 것으로 추산된다. 2010년 약 20GW에서는 3배 가까이 급증했다.

독일 함부르크 빌헬름스부르크의 에너지 언덕. 30년 넘은 쓰레기매립장을 정화해 재생에너지를 만드는 풍력발전 단지와 공원으로 조성됐다. / 함부르크 국제건축박람회유한회사 제공

게다가 경제성장과 이산화탄소 배출이 반드시 같이 가는 관계가 아닌 이른바 ‘탈동조화, 디커플링’이 가능하다는 점이 확인됐다. 대표적으로 독일은 2010년 신재생에너지 확대와 에너지 효율성 제고를 두 축으로 하는 에너지 전환(Energiewende) 정책을 발표했다. 그 결과 1990년보다 탄소 배출량은 2014년 27%나 줄였다. 그럼 비용 증가로 경제가 발목을 잡혔을까. 반대로 1960년을 기준점(100)으로 볼 때 독일은 2020년 국내총생산(GDP)이 400을 넘길 전망이지만, 1차 에너지 소비량은 1990년대부터 줄여 2020년대에 200으로 억제할 예정이다. 또 2013년 독일은 태양광과 풍력 분야 생산량의 65%가량을 수출했다.

게다가 독일 핵발전산업 부문의 고용인원은 2002년 최대인 3만여명이었지만 2011년 재생에너지 산업 부문에서는 38만2000명의 고용을 창출한 것으로 알려졌다. 환경운동연합 양이원영 에너지기후팀 처장은 지난 26일 “재생에너지 산업은 고용효과가 높고 연계 산업의 발전 잠재량도 많다”며 “독일은 앞으로 10~20년간 50만명의 고용을 늘릴 것으로 전망된다”고 말했다. 전경련을 비롯한 국내 경제계도 이제야 독일의 교훈을 똑바로 보기 시작했다.

독일은 2011년 일본 후쿠시마 원전 사태를 계기로 2022년까지 모든 원전을 폐쇄키로 했다. 이미 독일은 2011년에 재생에너지(112TWh·전체 전기의 20.4%)가 원전 핵에너지(102TWh·17.7%)를 처음으로 넘어섰다. 독일 재생에너지는 1991년 20TWh에서 20년 만에 4.6배나 늘린 것이다. 이 기간에 핵에너지는 27% 넘게 줄였다. 독일은 2012년 5월 25일 태양광 발전량이 22GW를 넘었는데, 이는 전체 수요의 3분의 1이었다. 다음날은 수요의 50%를 생산해 기록을 세웠다. 독일은 2020년까지 전력의 38.6%, 스페인은 42.6%, 덴마크는 51.9%를 재생에너지로 공급할 계획이다.

독일 사례는 유럽에서도 모범적이다. 2012년 기준 원자력발전에서 58기나 가동하며 전력 생산의 75%나 차지하는 이웃 프랑스는 오히려 ‘에너지 후진국’이다. 그럼에도 프랑스는 전력이 모자라 독일에서 수입해 썼다. 인구가 프랑스보다 1500만명이나 더 많고, 제조업 비중도 독일이 더 높다. 안병옥 기후변화행동연구소장은 “독일은 북부지방의 풍력발전단지에서 생산한 전력을 남부 산업지대로 송전하는 등 재생에너지가 이미 궤도에 오른 나라로, 본보기가 되고 있다”고 말했다.

태도가 변한 미국은 물론 ‘세계의 공장’ 중국도 태양광·풍력 발전에 투자를 늘리고, 석탄 소비량은 줄여 온실가스 배출량을 감축하기 시작한 것은 가히 충격적이다. 베이징 등지를 뒤덮은 스모그를 보면 중국이 신재생에너지를 늘리는 이유를 짐작하고도 남는다. 중국이 지난해 세계에서 가장 많은 전기차(20여만대)를 보급한 것도 같은 맥락에서다. 석탄은 중국 초미세먼지(PM2.5)의 62%, 이산화황의 93%를 발생시킨다. 중국은 2014년 11월 미국과 함께 온실가스 감축 목표 합의안을 통해 저탄소 에너지원을 20%까지 늘리기로 했다. 2030년 48억톤까지 늘어날 것으로 예상되던 석탄 소비량을 2020년까지 41억톤으로 제한키로 했다. 2014년에는 석탄 소비량을 전년보다 2.9% 줄였다고 한다.

재생에너지 산업 고용효과도 높아
파리 기후협약을 계기로 새삼 주목받는 신재생에너지 확대는 에너지 수급체계에도 변화를 요구한다. 화석연료의 경우 국가적 단위에서 몇몇 대형 발전소에서 각 지역으로 보급하는 방식이었다. 앞으로는 주택이나 공장 등에서 태양광, 풍력 발전 시설을 지어 에너지를 필요한 만큼 필요한 때 상당 부분 자립하는 방식이 된다.

2006년 11월 <경향신문>의 공적개발원조(ODA) 문제 취재차 방문한 몽골 고비사막의 소도시 달란자드가드의 풍경을 대비시켜볼 수 있다. 당시 한국에서 지어준 화력발전소는 고장나 있었다. 대신 주거지인 천막 게르에는 소형 프로펠러가 달린 원시적 풍력 발전기를 돌려 백열등을 켰다. 신재생에너지 시대는 몽골 초원이나 사막에 거대한 발전소를 짓고, 송전선로를 까는 방식보다는 수요가 있는 가정이나 지역에 태양광, 풍력 발전기를 돌리는 방식에 가깝게 된다. 공급자 위주에서 변화된 것이다. 토니 세바는 “석탄, 석유, 원자력, 천연가스 같은 전통 연료 시장은 신재생에너지를 통해 붕괴될 것”이라며 “거대하고 일방적인 에너지에서 모두가 참여하는 시대로 전환될 것”이라고 예측했다.

새로운 에너지원 발굴과 확대 못잖게 에너지 효율 높이기도 중요해졌다. 국제에너지기구는 온실가스 감축에 가장 효과가 큰 정책은 에너지 효율 향상이라고 강조했다. 2020년까지 이를 통한 온실가스 감축 잠재력이 71%나 된다.

필요한 만큼만 생산해서 적재적소에 보내서 쓰는 게 절실해졌다. 이때 주목받는 게 부하 관리용 ‘스마트그리드’다. 특히 화석연료에 의한 발전에 비해 날씨 영향을 받아 안정적인 공급에 불리한 신재생에너지는 스마트그리드와 더 밀접해진다. 빅데이터, 정보기술(IT)과 접목해 발전과 송전 효율 극대화를 추구하게 된다. 또한 에너지저장장치(ESS)는 전력을 변환(교류↔직류)해 저장(충전)했다가 필요한 시기에 공급받는 시스템으로, 신재생에너지에서도 중요하다.

전체 에너지의 24%를 소비하는 주택 등 건물도 에너지 효율 차원에서 달라질 것으로 예상된다. 단열효과 등을 높이고 태양광 등 신재생에너지를 활용해 외부 에너지 공급을 최소화하고, 낭비를 줄이는 건물을 보급하는 것도 시급한 과제다. 21세기에 겨우 영하 15도 추위에 아파트 배관이 얼고, 난방을 계속 돌려야 한다는 건 구시대적이다. 독일 다름슈타트에 지어진 패시브 하우스는 난방에너지 소비가 기존 건물의 약 5%밖에 안 되고, 온수·전기 에너지 소비량도 기존의 절반 이하로 알려졌다.

필요한 만큼만 생산 적재적소에 공급
전기차를 비롯한 자동차는 물론 비행기, 선박에도 전기동력을 적용한 모델이 선보이고 있다. 논란의 여지가 있지만, 최근 연구는 연료 효율과 탄소 배출 면에서 전기차가 석유차보다 유리한 것으로 나타났다(<주간경향> 제1147호 참고). 주차장 덮개에 태양광 패널을 얹어 충전한 전기차는 그 자체가 굴러다니는 배터리가 될 수 있다. 다시 주차장에 온 전기차의 남은 배터리는 집에 불을 켜거나 가전제품을 돌리는 데 쓰일 수도 있다.

세상이 변하는 건 무엇보다 돈을 보면 알 수 있다. 베트남은 일본과 러시아 기술로 원전을 건설하려고 하지만 자금이 잘 들어오지 않아 불투명한 상태로 알려졌다. 세계 최대 국부펀드인 노르웨이 정부 연기금(1040조원대)은 올해부터 석탄기업 투자를 회수하기로 지난해 결정했다. 한국전력의 5개 발전자회사도 석탄발전량 비중이 63%여서 투자회수 기준인 30%를 넘는다. 포스코도 유력한 후보 기업이다. 반면 투자의 귀재 워런 버핏의 지주회사 버크셔 해서웨이의 자회사인 미드아메리칸 에너지는 세계 최대 태양광발전소를 약 24억 달러를 들여 인수했다. 두 번째 규모의 태양광발전소도 20억 달러에 샀다.

값싼 전기를 그나마 뒷받침해온 석탄은 산업혁명의 박물관에 넣어둘 ‘악마의 에너지’로 이번에 확실히 낙인찍혔다. 수십년을 지배해온 ‘석유 고갈론’도 시대에 뒤떨어진 얘기다. 배럴당 30달러 시대에 신재생에너지 투자가 늘어나는 현실은 기존 이론으로는 설명하지 못한다. 다시 말하면, 석탄과 석유가 다 떨어져서가 아니라 세상의 작동방식이 달라져서 에너지원을 바꿔야 할 때다. 그럼에도 석탄·석유·원자력에 계속 매달린다면 우리 사회는 과거에 사로잡힌 ‘돈키호테’라는 비아냥을 들을 수 있다.

‘4차 산업혁명’ 대비하는 애플과 구글

지금 곳곳에서 꿈틀대는 4차 산업혁명의 밑바탕에도 에너지 변화가 자리잡고 있다. 안병옥 기후변화행동연구소장은 지난 27일 “최근 다보스 포럼에서 거론된 4차 산업혁명은 곧 재생에너지로의 전환과 맞물려 있다”며 “전기차 보급 등도 이런 연장선에서 봐야 한다”고 말했다.

예컨대 제주도에서 촉발된 국내 전기차 확대사업은 단지 자동차산업의 변화에 머물지 않는다. 물론 현재 발전 형태를 유지해도 전기차를 보급할 수는 있다. 그러나 동력원인 전기를 석탄, 가스, 원전에서 얻는 한 껍데기만 친환경 전기차가 된다. 온전한 의미의 친환경 전기차는 재생에너지로 운행될 때 이룩된다. 제주도가 내건 ‘바람으로 달리는 전기차’처럼.

어느 순간에 가면 ‘당신의 제품은 몇 %의 친환경 에너지로 만들었느냐’고 따지는 시절이 올 것으로 예상된다. 애플, 구글은 이미 그런 날을 준비하는 것 같다.

애플은 지난해 10월 22일 중국 사천성에 40MW(메가와트)의 태양광 시설을 건설했다. 나아가 중국 북·동·남부에 200MW 이상의 태양광 시설을 세울 예정이다. 또한 애플 협력사까지 제조과정에 청정에너지를 쓰도록 2GW(기가와트)급 발전소를 건설키로 했다. 애플은 중국과 미국 사업장을 100% 재생에너지로만 운영하고, 세계 사업장을 87% 이상 재생 가능 에너지로 운영할 계획이라고 밝혔다.

구글은 지도 데이터를 분석해 사용자 주택에 알맞은 태양광을 분석해주고 추천, 보급하는 ‘프로젝트 선루프’를 샌프란시스코 등에서 시범운영하고 있다. 페이스북도 올해 초 미국 아이오와주에 풍력발전에너지 데이터센터를 세웠고, 텍사스 포트워스에 5번째 데이터센터를 짓는다.

애플, 구글이 단지 지구온난화를 막기 위한 선행으로 이런 일을 벌일까. 예컨대 애플이 뒷면에 ‘이 아이폰은 100% 신재생 에너지로 만들었다’는 메시지를 넣는다면 소비자는 더 애착을 가질 수 있다. 테슬라의 모델S나 도요타 프리우스 소비자의 다수는 고수익자들이다. 단지 돈이 많아서가 아니라 친환경 소비를 뽐내기 위해서다.

나아가 파리 협약의 ‘손실과 피해’ 규정을 들어 화석연료를 과다 배출한 국가나 기업에 책임을 묻는 소송 가능성도 제기된다. 온난화 피해가 연간 약 560조원으로 추정돼 누군가 복구비를 내야 하기 때문이다. 신재생에너지가 과거 석유파동 못잖은 자원 무기화할 여지도 열어둬야 한다.

<전병역 기자 junby@kyunghyang.com>