후텁지근한 장마와 열대야가 기승을 부리는 복중에 문재인 정부의 탈원전 에너지 정책을 두고 원전파와 에너지 전환파가 벌이는 일대 격전이 체감 온도를 1도는 높여 주는 듯하다. 이 때를 놓칠세라 민좆족정론 딴지 죽지않는돌고래 편집장이 열대야에 잠 못 이루는 필자를 위해 정말로 바보 같은 질문 9가지를 하문하시었다.

그러니 답이 바보 같이 나오더라도 태양과 같이 넓고 큰(돌발 퀴즈: 태양을 큰 공이라고 하면 지구 공을 몇 개나 집어 넣을 수 있을까? ① 천개 ② 만개 ③ 10만개 ④ 백만개. 답은 다 읽고 나면 알 수 있음) 마음으로 받아 주시라.

1. 태양광 에너지와 태양열 에너지는 무엇이 다른가

: 빛의 속도로 가도 8분 19초를 가야 하는 먼 거리의 태양이지만 기실 지구의 에너지는 대부분이 태양으로부터 주어지는 선물이다. 태양은 핵융합으로 만들어낸 엄청난 열에너지를 전자기파의 형태로 사면팔방에 복사한다. 그렇게 해서 지구 표면에 도달하는 태양에너지는 1㎡당 700W정도. 이게 얼마만한 에너지냐고? 백문이 불여일견이요 백견이 불여일촉이라, 밖에 나가 평상에 누워보시라. 뜨거워 죽을 것 같지? 딱 그만큼이다.

인류는 오래전부터 태양에너지를 사용해 왔다. 남향으로 집을 짓고 창문을 내거나 차양을 두르는 건 모두 태양열을 잘 받거나 들어오지 못하도록 하는 장치였다. 가장 발달된 형태는 집열판을 통해 온수를 만들어 냉난방에 이용하는 태양열 집열기인데, 우리나라도 1980년대부터 사용하고 있다. 이렇게 태양에너지를 열에너지로 변환하여 사용할 때 태양열 에너지라는 표현을 쓴다.

태양열 온수기. 물을 데워 냉난방을 한다. 냉방은 히트펌프를 쓰면 되는데 돈이 좀 든다.

그런데 영악한 인간들은 햇빛을 받아 바로 전기를 생산하는 방법을 알아냈다. 햇빛의 에너지가 반도체의 전자를 들뜨게 해서 이동하게 만든 것이 바로 태양전지다. 태양전지는 생산비가 너무 비싸 1960년대는 인공위성에나 쓰였다. 그러나 생산가격이 낮아지면서 전기선을 끌어가지 못하는 외진 곳의 신호기 등에 쓰이기 시작하더니 1990년대부터는 대놓고 발전 설비 자리를 차지하고 들어왔다. 이렇게 태양에너지를 바로 전기에너지로 바꾸어 사용할 때 태양광 발전이라고 한다.

태양열 발전도 있는데 그건 9번을 보시라.

태양광 발전기. 햇빛으로 직방 전기를 만든다. 식물의 광합성보다 효율이 높다.

2. 그렇다면 태양광 에너지와 태양열 에너지의 장단점  및 효율은 어떠한가

: 한 집에서 태양광 에너지와 태양열 에너지 둘 다 이용할 수 있다. 패시브 하우스라는 말 들어봤을 것이다. 에너지 효율을 극대화하는 이 주택은 벽이나 창, 집안 공기 흐름 등 집 구조 자체를 태양열 에너지를 최대한 이용할 수 있도록 만든다. 공간만 있다면 한쪽엔 태양광 발전기, 한쪽엔 태양열 집열기를 달면 된다. 태양에너지를 이용하는 방식이 다른 것이니 입맛에 맞춰 하면 된다.

지구상에서 태양에너지를 직접 이용하는 대표 선수는 역시 식물이다. 풀과 나무는 태양에너지를 받아 광합성을 통해 탄수화물이라는 화학에너지를 만든다. 석탄과 석유, 천연가스도 바로 수 억 내지 수십억 년 전에 식물들이 만들어낸 탄수화물의 엑기스다. 식물의 광합성 효율은 3~6% 정도다. 그런데 요즘 우리가 설치하는 태양전지의 효율은 13~17% 정도 된다. 인류가 식물을 제치고 짱 먹었다.

2015년 기준 우리나라 가구당 월평균 전력소비량이 223kWh였다. 지붕이나 옥상에 태양광 패널 10장을 설치하면 월평균 발전량이 이보다 많다. 아파트 난간에 설치하는 미니 태양광 발전은 양문형 냉장고 1대를 돌릴 수 있는 전기를 생산한다.

3. 태양광 에너지와 태양열 에너지의 근황(?)은 어떠한가?

: 작년 말 기준으로 지구상에는 모두 303GW의 태양광 발전기가 설치되었다. 원전 300기 정도 되는 양이다. 해마다 설치량이 급증하고 있는데 작년 한 해에만 75GW가 설치되었으니 매 시간마다 31,000개의 태양광 패널이 설치되는 셈이다.

증가 속도가 가파르다. 그러나 안심하시라, 우리나라는 거북이 걸음이다.

(출처: REN21, Renewables 2017 GSR)

누적 설치 용량이 가장 많은 나라는 중국이다. 세계 1위는 미국에서 일본(1997년), 독일(2005년)을 거쳐 2015년 중국으로 넘어갔다. 중국은 지난 한 해 새로 설치한 태양광 발전 설비의 46%, 거의 절반을 차지했다.

중국은 재생가능에너지 분야에서 뛰어넘기를 하고 있다.

전 세계 태양광 이용 설비의 71%는 중국에 있다.

중국이 재생가능에너지에 힘을 쏟는 이유는 급속한 경제 성장에 맞춰 필요한 에너지 수요를 충당하기 위해서다. 늘어나는 전력 수요를 화석연료나 원전으로 메울 수 없기 때문이다. 치명적인 수준까지 심각해진 대기오염은 석탄발전에 제동을 걸고, 원전도 안정성 때문에 마냥 늘릴 수는 없다. 열에너지도 마찬가지, 화석연료에만 맡길 수 없다. 그래서 중국 정부는 재생가능에너지에 세계에서 제일 많은 돈을 쓰고 있다.

태양광발전 산업, 풍력산업 등 재생가능에너지 산업이 발전하여 세계 수준으로 올라선 것은 덤이다. 중국은 우리가 반도체와 무선통신에서 뛰어넘기를 했듯이 재생가능에너지 분야에서 뛰어넘기를 하고 있다.

4. 우리집에 태양광 전지판을 설치하고 싶다. 예를 들어 1년에 10만원 정도의 전기료를 절약하려 한다면 초기비용은 얼마나 들까. 아파트에 사는데도 개인적으로 태양광 전지판을 사용할 수 있을까

: 자가 소비용으로 패널 4장만 설치해도 1년에 10만원 이상 절감된다. 그런데 자가소비용으로 태양광발전을 하는 것은 경제성이 없다. 1kWh를 100원이면 사서 쓸 수 있는데 집에서 생산하려면 200원 이상 들어간다. 그래서 사람들이 정부 보조금을 받아서 설치하려고 하는 거다.

자기 돈 내고 설치한 사람들에게는 정부가 생산가를 보장하기 위한 지원 제도를 시행하고 있다. 그런데 ‘발전사 의무공급제(RPS)’라는 현재의 지원 제도는 소규모 태양광 발전 사업자들이 수익을 내기가 쉽지 않은 구조다. 게다가 자기 집 옥상에 올린 사람도 발전사업자로 등록하고 인증서 판매를 위해 입찰에 나서야 하니 누가 이 귀찮은 짓을 하겠는가?

그래서 햇빛발전협동조합 등에서 요구하는 게, 독일 같이 매년 기준가격을 정해서 한전이 모두 구매하게 해달라는 거다. 독일과 일본에서 태양광 발전이 크게 늘어난 것은 바로 이 기준가격의무구매제도(FIT) 덕이다.

아파트 난간에 설치하는 미니 태양광 발전기 보조사업은 전국적으로 시행되고 있다. 절반 정도의 비용을 보조하니 해볼 만하다. 3~5년이면 들어간 돈 뽑는다. 미관, 안전 등의 이유로 더러 이걸 반대하는 아파트 단지가 있어 언론에 오르내리기도 한다.

아파트 난간에 설치하면 양문형 냉장고 돌리는 전기가 나온다.

5. 눈, 비, 장마철 같은 때엔 효율성이 0에 가까운가. 만약 내가 사는 곳이 한 달에 흐린 날이 반 이상이라면 달지 않는 게 더 나을까.

: 그렇다. 햇빛이 없으면 발전할 수 없다. 흐린 날도 양은 적지만 발전은 한다. 우리 발전소(동네 시민햇빛발전협동조합 40kW)에서 지난 몇 년간 해본 경험으로는 일 평균 3.5시간 풀 발전한다고 보면 된다.

왼쪽은 맑은 날, 오른쪽은 흐린 날 우리 협동조합 발전기 생산량이다. 흐린 날도 소량 발전한다.

어떤 에너지원으로 발전을 할 것인가는 소비자의 선택에 달려 있다. 석탄과 석유, 가스, 우라늄을 돈 들여(연간 130조원) 사다가 전기를 만들 건지, 공짜로 주어지는 태양에너지 알뜰히 모아 전기 만들고 그 돈으로 애들 분유 사줄 건지는 당신이 결정하시라. 깨끗해지는 환경은 덤이다.

6. 실제로 태양광 전지판을 달아도 크게 전기료 절약이 되지 않는다는 말을 들었다. 정말인가.

: 재작년 우리 집 전기요금은 한 달에 2만원을 조금 넘었었는데 작년엔 2만이 못 되었다. 10% 절감하면 2천원, 절반을 절감해도 만원이다. ‘크게’ 절약되지 않는 것 맞다. 우리나라 가구당 월평균 전기요금이 25,000쯤 된다. 전기료가 그만큼 싼 거다. 싸니까 물쓰듯 하는 거고... 대신 한전 누적 적자는 49.9조원(그냥 50조원이라 하지)이다.

7. 한국은 태양 에너지를 이용하기 적절하지 않은 지형이라고 알고 있다. 과연 그런가.

: ‘선풍기 틀어놓고 자면 죽는다’는 말은 외국인들이 뽑은 한국에서 가장 퍼니스트한 이야기다. 그런데 이제 곧 순위가 바뀌어 이 질문이 1위로 올라설 듯하다.

중위도에 있는 우리나라는 하루 종일 땡볕이 내려 쬐는 사막에 비하면야 훨씬 적은 태양에너지가 주어진다. 적도에서 극지방으로 올라갈수록 일사량이 줄어드는 건 상식이다. 그런데 말이다. 태양광 발전 설비 세계 3위인 독일은 우리보다 북쪽에 있는 나라다. 실제 일사량을 비교해보면 우리나라가 독일보다 1.5~2배 많다.

또 다시 세계의 우스갯거리가 되지 말고 그냥 ‘난 태양이 싫어!’라고 말씀하시라~

8. 생각해보니 태양광 전지판은 달아도 개인 풍력에너지를 사용하는 건 본 적 없다. 바보같은 질문이지만 개인 풍력 에너지를 쓸 수는 없는가.

: 있다. 그런데 풍력발전은 크기가 작아질수록 효율이 더 떨어진다. 풍력발전기는 터빈을 돌려 발전을 한다. 옛날에 자전거 타 본 사람은 바퀴로 발전기 돌려 앞에 달린 전조등 켜 봤을 거다. 뭘 돌려서 전기를 만들기란 그렇게 힘든 거다.

더러 가로등에 소형 태양광 전지판과 풍력발전기가 함께 달려 있는 걸 보았을 거다. 그 중 풍력 발전의 비중은 크지 않다. 홍보 효과인 셈이다. 그러나 연중 바람이 많은 곳이나 벤츄리효과(두 빌딩에 의해서 공기가 깔때기모양으로 수렴하여 풍속이 증가하도록 하는 것을 말함)가 있는 도심의 빌딩 숲은 소형 풍력발전도 할 만하다. 효율도 점점 높아질 거다.

소형 풍력발전기는 이런 수직형을 사용한다.

이렇게 폼나는 것도 있다. 두바이 세계무역센터. (출처: 중앙일보)

9. 또 바보같은 질문이다. 태양빛을 거울로 반사해 에너지를 좀 더 얻을 수 있는 방법은 없는가. 바보 같으면 왜 바보같은지 설명해 달라!

: 바보 아니다. 태양열 집열판도 홈통을 만든다든가 하는 방법으로 햇볕을 모으는 구조와 장치를 취한다.

알뜰히 쓰려고 머리 많이 쓴다. 있는 애들이 더 한다.

만주를 잃어버리고 반도에 갇힌 개구리에게는 상상하기 어려운 일이겠지만 미국, 스페인 등에는 사방에 거울을 설치하고 햇빛을 모아 태양열 발전을 하는 곳이 여럿 있다. 그 열로 증기를 만들어 터빈을 돌리든지, 공기의 흐름을 만들어 발전한다. 그쪽에는 경제성이 있지만 우리나라에서는 경제성이 없는 방식이니 욕심 내지 말자.

미국 캘리포니아에 있는 태양열 발전소다. 열을 중앙 첨탑 상부로 모은다.

끝으로 미쿡 애들이 발전사업에 투자할 때 들여다 보는 표 하나 소개한다. 지금 발전소를 지으면 생산비가 얼마나 될지 발전원 별로 투자회사 라자드가 계산한 거다. 당신은 어디에 투자하겠는가?

(출처: Lazard, Levelized Cost of Energy, 2016.12.15)

아참, 태양의 부피는 지구의 약 130만 배임.

뱀발: 편집장 합하께서는 딴지일보 제휴 출판사인 생각비행에서 나온 <왜 에너지가 문제일까?>를 필독하시라~

에너지전환

편집 : 꾸물