[유니샘의 교실이야기 27] 아이들이 묻습니다! 태양광, 괜찮습니까?
[유니샘의 교실이야기 27] 아이들이 묻습니다! 태양광, 괜찮습니까?
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교실에 잘못 알려지는 ‘태양광’ 바로알기
원자력은 꺼뜨리고 태양광은 띄우고?
신재생에너지는 비용과 안전성에 문제 많아
효율성과 친환경, 모두에 문제 많은 태양광과 풍력
조윤희 부산 금성고 교사
조윤희 부산 금성고 교사

우리사회 만연한 괴담과 허상은 ‘좀비’만큼이나 그 생명력이 질기다.

원자력에 둘러씌운 괴담을 하나하나 벗기자 이젠 태양광과 풍력의 등장이다. 태양광이 원자력보다 안전하고 깨끗하단다. 태양광 패널의 수명이 고작해야 20~30년이고, 수명을 다한 다음엔 처치곤란이란 사실을 알려주지 않으니 나오는 소리다.마침 국제무역을 배우는 중이었고, 내용 중 ‘에너지’가 중요한 거래품목에 들어있었다. 원전으로 에너지를 수출하던 우리가 엄청나게 태양광 패널을 수입하게 생겼다. 게다가 그 태양광이 발전이 엄청난 일자리를 가져다 줄 것이라는 감언이설(?) 앞에 도저히 침묵할 수는 없었다.

“우리는 에너지 수출국입니다.”“기름 한 방울 안 나는 데도요?”“그래요. 그러니까 원유는 수입해서 석유제품, 경유(38.0%), 항공유(21%), 휘발유(16%), 나프타(9%) 등을 수출하거든요. 게다가 원전 기술도 수출하구요.”“그래도 앞으로 신재생 에너지를 생산해야 하는 거 아니에요? 쌤? 친환경이고 안전하고. 태양광, 풍력이 ‘착한에너지’ 아닌가요?”

신재생에너지가 정말 ‘착한(?) 에너지’인지 확인을 해야 했다.

'새만금 재생에너지 비전 선포식' 기사가 뜨자 학생들이 들고 온 발표 자료가 방아쇠가 되었다.

● 친환경도 안전하지도 않은 태양광 

그림  발전원 별 이산화탄소 배출량. ⓒ 한국수력원자력 공식 블로그

우선 발전원별 CO2 발생량을 보면 태양광이 석탄이나 석유에 비해서는 낮으나 여전히 원자력의 5배가 넘는 CO2를 발생시킨다. 발전원 별 이산화탄소 배출량자료를 제시해 보여주었다. 태양광이나 풍력이 가장 청정한 에너지라는 생각이 여지없이 무너진다.

게다가 학생들은 태양광 패널이 전혀 친환경이지도 안전하지도 않다는 알아야 했다. 현재 태양광 패널은 육상 패널과 해양(수상) 패널을 모두 설치할 것이라 한다. 정부가 육상태양광의 문제점을 보완하기 위해 수상태양광의 보급을 장려하고 있지만 수상태양광의 안전성과 환경오염 방지 대책은 제대로 마련되지 않은 상태이다. 올해 9월 기준 전국에 설치된 수상태양광은 총 44개소 76MW 규모인데, 수상 태양광 설비 중 가장 오래된 것은 지난 2013년 6월에 준공된 것이고, 대부분은 상업운전을 시작한지 1-2년 내외인 설비가 대부분임에도 지난해부터 21건의 고장과 이에 따른 유지보수수리가 있었다고 한다. 태양광 설비의 수명이 보통 20년인 것을 감안하면 내구성과 안정성이 심각하게 우려되는 대목이다. 태양광 모듈이 파손되거나, 부유체 파손과 이탈, 케이블 절연 파괴 등으로 다양했는데 이 때 태양광 패널의 각종 물질 유출로 인한 수질오염 우려 및 감전의 우려가 있는 것이다. 또한 수명이 다해 폐기되는 태양광 패널은 재활용하기가 쉽지 않다. 패널에는 납, 구리, 알루미늄 등 환경을 오염시키는 금속이 포함돼 있다. 열효율성을 위해 패널을 자주 세척할 때 사용하는 세제의 유해성과 그로 인해 발생하게 될 수질 오염, 해양오염은 우리에게 결코 친환경일수 없는 것이다.

그리고 잦은 ESS의 화재사고 위험도 짚고 넘어가야할 위험 요소 중 하나이다.

그림  잇달아 발생한 ESS 관련, 사건 사고 뉴스

원전은 쉽게 껐다 켰다 할 수 없는 특성 상 기저 부하(Base Load, 발전할 때 시간적 또는 계절적으로 변동하는 발전부하 중 가장 낮은 경우의 연속적인 수요발전용량)를 담당해야한다. 하지만 태양광은 날씨에 따라 전력 생산량이 바뀌는 특성 때문에 기저 부하로도 기능할 수 없으므로 배터리에 전기에너지를 저장하였다가 필요할 때 꺼내쓰는 ESS(전기저장장치)라는 설비가 반드시 필요하다.

그런데 최근 이 ESS에서 사고가 자주 발생하고 있는 것이다. 도심에서 도시형 태양광 장치를 사용할 경우 거의 동반 사용되어야 하는 ESS가 안전하지 못하다면 우려하지 않을 수 없다.

최근 9월에 이어 10월에도 ESS가 연이어 폭발하면서 고창·경산(변전소), 영암·거창(풍력발전소), 군산·해남(태양광발전소), 세종아세아제지(피크제어용) 등 7곳에서 화재가 발생했고, 이로 인한 재산피해가 200억원 발생했다 한다. ESS는 폭발·화재 등에 취약한 고밀도 에너지원이어서 충격과 열에 취약한 문제가 있다. 그런데도 이 문제는 전혀 강 건너 불구경이다. 특히 도시에서는 학교나 공공건물 등에서 이 ESS를 사용 하게 될텐데 학교에서 화재가 난다면? 생각하고 싶지도 않은 장면이다. 태양광이 과연 안전하기만 한지 생각해봐야 하는 것이다.

● 효율적이지도 경제적이지도 않은 태양광

학생들이 보도 자료를 보며 던진 질문은 태양광발전이 자연 상태의 햇빛을 에너지원으로 쓰므로 연료비용이 전혀 들지 않아 평균 발전 단가가 자연스럽게 낮아지는 것이 아니냐는 것이었다.

그러나 한국의 에너지원별 균등화 발전단가를 보면 전혀 그렇지 않다.

<국제 에너지기구(International Energy Agency) 2015년판 발전비용보고서>에 따르면 발전단가(LCOE)에서 태양광은 원자력 발전의 3배 이상의 가격을 지불해야한다.

그림 4 IEA 2015년판 발전비용보고서 94쪽

IEA에서 발표한 한국의 에너지 생산 비용에 관한 통계만 봐도 자본조달 비용, 유지보수 비용, 발전 단가 등 모든 부분에서 원자력이 월등히 싸다는 것을 알 수 있다.

‘한국수력원자력’과 ‘에너지경제연구원’의 자료 역시 동일한 결과를 보여주고 있다. 신재생에너지의 단가는 원자력의 두 배를 크게 웃돈다.

그런데 비용만이 문제가 아니다.

그림3 미국의 cvsr 태양광발전소
그림3 미국의 cvsr 태양광발전소

캘리포니아의 california valley solar ranch(cvsr) 태양광발전소는 약 1,500 ha(약 16km²)의 면적에 달하는 태양광 패널을 설치하여 시간당 전력 250MW를 생산하는 세계 최대급 규모를 자랑하는 태양광 발전소이다. 이 지역은 연중 315일 화창한 태양이 비치는 지역이다. 2018년 4월 블룸버그통신에 따르면 손정의 소프트뱅크 사장과 무함마드 빈 살만 사우디 왕세자가 2030년까지 2000억달러(214조원)를 들여 총 200GW 규모의 태양광발전소를 사우디에 건설하기 위한 프로젝트를 계획하고 있다고 발표했다. 이 두 곳의 공통점은 연중 태양일수가 대단히 많은 사막지대이며 황무지이다. 그림3 미국의 cvsr 태양광발전소 그럼에도 에너지 생산의 효율은 그다지 높지 않다.

금번 ‘새만금 재생에너지단지’ 조성 관련 보도에 따르면 2022년까지 새만금 내 국제협력 및 산업연구용지 남·동, 방수제 및 저류지 등 38.29㎢(1158만평) 용지에 3GW급 ‘태양광+연료전지’ 단지를 조성하게 되는데 태양광은 2.8GW, 연료전지는 0.2GW가 설치될 예정이다. 소규모 원전 1기에 해당하는 1GW 전력을 생산하려면, 여의도 면적(2,9㎢)의 4.6배 만큼인 13.2㎢를 태양광으로 덮어야 한다. 따라서 이번 새만금에서 3GW급 ‘태양광+연료전지’ 단지를 조성하려면 여의도 면적의 약 18배를 태양광 패널로 덮어야 한다는 이야기이다.

태양광과 원전의 설비이용률(가동률)이 원전의 경우는 약 85%, 태양광은 약 15% 가량이다. 설비이용률을 감안하면 1GW급 원전 1기에 해당 하는 전력을 생산하기 위해서는 약 6GW의 태양광 설비가 필요하다는 뜻이니, 어떻든 태양광은 그 효율성 면에서 원자력의 약 1/6인 셈이다.

결국 총 3GW급 태양광 단지를 개발해도 에너지효율을 감안하면 원자력 0.5GW(500MW)의 생산전력에 불과해, 현재 고리 원자력발전소 3기의 발전용량(2550MW)의 1/5수준에도 미치지 못하는 양이다. 그것을 생산하기 위해 1단계 150억원, 2단계 2조, 3단계 약1조9850억원, 올해부터 2026년까지 8년간 민간자본 4조원을 투입하겠다는 것이다. 막대한 자금을 들여 새만금에 태양광과 풍력을 모두 설치해도 원전 4기가 아닌 0.6기에 불과한 전력만 생산할 뿐이어서 “전기생산량은 적은데 비용은 더 많이 든다. 건설비 10조원뿐 아니라 신재생 보조금이 향후 20년간 13조원이 더 들어갈 것”이란 이야기들이 나오고 있는 것이다.

에너지경제연구원이 공개한 ‘신정부 전원 구성안 영향 분석’ 자료를 보면 원전과 석탄발전 비중이 줄고 신 재생에너지 발전량이 20%로 커진다고 가정했을 때 2029년 발전비용은 지금보다 21% 증가하는 것으로 전망된다. 이 비용 상승분을 요금에 반영하면, 지난 2017년 가정용 1가구 평균 전기 사용량(385㎾h)에 따른 월 전기요금 6만2550원이 7만5060원으로 올라 월 1만2510원이 오르고, 1년으로 환산하면 가구당 15만원정도를 더 내야 한다고 한다. 태양광을 선택한 대가로 모든 가구가 비용 상승을 분담해야 한다. 가장 비효율 고비용 에너지인 셈이다.

● 그러면 풍력은?

태양광 못지않게 친환경적이고 저비용일 것이라 생각되나 안정적이지 못하다. 근본적으로 ‘간헐성’ 문제가 있어서 입지조건만 맞으면 무한에 가까운 자원이지만 입지조건이 맞아야 쓸 수 있다.

그림 5 고도 80m의 연평균 풍속

풍력발전의 타워의 높이가 80M 가량 되므로 고도 80m의 연평균 풍속이 지속적으로 어떻게 유지되느냐가 풍력 발전의 조건이라 한다. 그런데 우리나라의 경우, 풍력발전을 위해 이용 가능한 초속 5m 이상 바람이 지속적으로 유지되는 곳 자체가 많지 않다.

게다가 바람의 방향과 속도도 일정해야 한다. 방향이나 세기가 자주 바뀌면 발전기 날개가 부서지기 쉬운 등 입지조건이 까다롭고 효율성까지 낮다. 게다가 대한민국 땅 전체를 풍차로 도배해도 전력 공급량이 부족하며, 바람이란 것이 24시간 꾸준히 부는 것도 아니라서 바람의 세기에 따라 발전량도 달라질 수밖에 없어 공급이 불안정하다. 그러므로 발전효율을 높이기 위해서는 필연적으로 발전기 날개가 커지게 되는데, 날개가 커지다보니 날개만 수 십 미터인 경우가 많아 도시 근처에선 짓기 힘들어 도시와 떨어진 곳에 지어야 하고 그 과정에 산림을 파괴해야하는 등 자연파괴가 불가피하다.

그림 6 부서진 풍력 발전기 날개

날개가 돌아가는 소음도 크고, 새들이 날개에 받혀 수천마리가 떼죽음을 당하기도 하는 등 많은 부차적 문제가 발생하기도 한다.

바람만 있으면 되는 것 아닐까 하는 막연한 기대만으로 미래의 신재생 에너지로 삼기에 풍력은 우리의 입지조건과 너무 멀어 보인다.

태양광도 풍력도 현재 우리의 최적화된 에너지로 보기에는 거리가 멀어 보이건만 대규모 신재생에너지로 미래를 책임지겠다고 한다. 정말 환경을 걱정하고 경제를 걱정한다면 정직하게 따져보고 결정해야 할 것이다. 저 신재생에너지의 청사진 위에 우리 사랑하는 자녀들의 얼굴이 오버랩 되어도 부끄럽지 않은 그런 양심 위에 세워지는 정책이어야 하지 않겠나 말이다.

조윤희(부산 금성고 교사)

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