日, 미래 재생에너지 트렌드 엿보기

- 동일본 대지진이 야기한 에너지원 구성에 대한 인식 변화 –

- 원자력 발전을 대체할 재생에너지 개발 활발 -

 

 

 

□ 동일본 대지진, 재생에너지에 대한 인식을 바꾸다

 

 ○ 재해 지역에서 맹활약한 태양광 기술

  - 아이코기연(相光技研)은 천재지변으로 정전 사태가 벌어질 경우 활용될 수 있는 ‘이동식 태양전지’ 개발에 성공해 시제품 2대를 제작했으나, ‘아무리 큰 재해라 하더라도 전기는 금방 복구될 것’이라는 다수의 의견으로 상용화되지 못한 채 사장됐음.

  - 하지만, 이번 대지진으로 피해를 본 지자체들의 요청에 의해 시제품이 피해 지역으로 보내졌고, 정전 지역에서 큰 활약을 했음.

 

아이코기연사(좌)와 샤프(우)가 개발한 이동식 태양전지

자료원: 각 사 홈페이지

 

 ○ 재생에너지, 원자력 발전의 대체에너지원으로 기대감 상승

  - 동일본 대지진으로 인한 후쿠시마 원전 피폭 사태는 원자력 발전의 안전성에 대한 의문을 제기했으며, 일본 내에서는 중장기적으로 원자력 발전을 폐기해야 한다는 목소리가 커짐.

  - 이러한 국민 여론과 더불어 재생에너지의 기술 또한 상용화에 근접한 수준까지 발전하고 있으며, 특히 태양광, 풍력, 지열 발전은 향후 원자력 발전을 대체할 중요한 대체 에너지 수단으로 발돋움 할 것으로 전망됨.

 

□ 원자력 발전의 대체 에너지로 기대감 커져가는 태양광 발전

 

 ○ 실현가능성이 가장 높은 태양광 발전

  - 태양광은 세계적으로 대량생산체제가 갖춰지고, 원자력 발전 수준의 저렴한 발전 단가(7엔/kHw)를 이루기 위한 R &D가 동시다발적으로 진행 중임.

 

 ○ 전 세계 생산능력은 10GW 이상 공급과잉 상태

  - 일본은 2010년 1년간 약 100만㎾(1GW)의 태양전지를 도입했으며, 이는 원자력발전소 1기분에 해당하는 발전량임.

  - 미국의 태양광 전문 조사기업인 Solarbuzz사에 의하면, 일본의 태양광 발전 도입량은 2013년 2GW, 2015년 3GW로 급속도로 성장할 것으로 예측했으며, 이는 올 8월 통과돼 내년 7월부터 시행될 ‘재생에너지 특별조치법’의 ‘재생에너지 발전에 대한 전력회사 전량매입 의무화’가 주된 요인으로 작용할 것이라 분석

  - 2010년 전 세계 태양전지 도입양은 18.2GW로 태양전지 제조기업의 생산능력인 28GW보다 10GW 정도가 낮은 상태이며, 내년 일본에서 시행될 법에 대한 기대가 태양전지 상위 10개사를 일본으로 불러들이는 요인이 됨.

 

 ○ NEDO(신에너지 산업기술 종합개발기구) 2050년 변환효율 목표는 40%

  - 태양광 발전이라 해도 아직까지는 기술적 진보보다 정부 보조금에 의해 도입되는 부분이 크며, 화력 발전(14엔/kHw), 원자력 발전(7엔/kHw) 수준까지 발전 단가를 낮추는 것이 필수 요소임을 지적

  - 이 기구는 태양광 발전 로드맵(PV2030+)을 통해 2050년까지 발젼효율을 40%까지 끌어올린다는 과감한 목표를 설정했음.

  - 우선 현재 주류인 결정질Si형은 25%, 비정질Si박막형은 18%까지 변환효율을 끌어 올리고, 그 이후 새로운 형태의 태양전지 개발을 통해 발전 단가를 7엔/kHw 이하까지 낮추겠다는 계획임.

  - 이미 산요전기에서는 2009년 변환효율 23%대의 태양전지를 실험을 통해 개발했고, 2012년 양산을 계획할 정도로 순조롭지만, 업계 정설이 ‘변환효율의 한계치는 25%’임을 감안하면 앞으로 험난한 가시밭길이 예상됨.

 

NEDO가 설정한 태양 전지 변환효율 목표에 따른 발전 단가

자료원: 닛케이 에너지

 

□ 신기술 개발을 통해 새로운 대체 에너지원으로 거듭나려는 풍력, 지열 발전

 

 ○ 풍력발전, 설치 가능 장소와 전력 공급 인프라의 괴리가 발전을 저해

  - 풍력 설치 적합장소는 50%가 홋카이도(北海道), 25%가 도호쿠(東北)지방으로 편중돼 있으나, 해당지역의 인프라가 허용 가능한 비율은 홋카이도의 경우 4%, 도호쿠 지방의 경우 22%로 풍력 발전 설치의 가장 큰 장애물이 돼왔음.

 

 ○ 해상 부유식 풍력을 통한 활로 모색

  - NEDO의 해상풍력발전기술 연구개발 프로젝트 리더인 이시하라(石原) 도쿄대 교수에 따르면, 해상풍력을 할 경우 관동지방(도쿄를 포함한 )만으로도 3200만㎾(32GW)의 발전이 가능하다고 발표

  - 이 수치의 대부분은 부유식 풍력에 의한 것으로 이는 일본 해양의 지리적 특징을 고려해 분석한 것임.

  - 하지만, 아직 해상 부유식 풍력 발전의 경우 노르웨이에서 2009년 설치한 1기가 전부이며 해결해야 할 난제들이 산적해 있음.

  - 이시하라 동경대 교수는, ‘과제는 많이 있지만, 50여 기 규모 실험의 조기 실시 등을 통해 일본 실정에 맞는 형태로 개발해 나갈 필요’가 있다고 주장했으며, 원자력 발전을 대체할 에너지로서 가능성이 여전히 크다는 점을 역설

 

해상 부유식 풍력 발전

자료원: 교토대학 홈페이지

 

 ○ 지열 발전, 신기술에 기대

  - 지열 발전 또한 풍력과 마찬가지로 설치 지역에 큰 곤란을 겪고 있음.

  - 150℃ 이상의 증기를 보유한 대다수 지역이 온천, 국립공원 내로 설치할 지역이 마땅치 않아 10년 이상 큰 진전이 없었음.

  - 최근 새롭게 대두된 기술이 150℃ 미만의 저온의 증기로 발전할 수 있는 ‘바이너리 발전’과 열원을 찾아 2~5㎞까지 굴을 판 후 물을 주입해 수증기로 발전하는 ‘고온암체(高溫巖體) 발전’임.

  - 이 기술이 상용화 될 경우, 지열 발전의 가능성은 크게 높아질 수 있으며, 특히 고온암체 발전의 경우 호주에서 상용화 막바지 단계에 다다랐다는 발표가 나와 일본 내에서 큰 기대를 거는 기술임.

 

지열발전 온도·방식별로 도입가능량

온도	방식	발전 단가	도입가능량(GW)
250℃이상	고온암체 발전	22엔/kHw	29 이상
150℃이상	증기 플래시 방식	16엔/kHw	1.91
120~150℃	바이너리 발전	36엔/kHw	0.17
53~120℃			4.04
기존 온천지 이용			0.72
합계			35.8

자료원: 닛케이 에너지

 

□ 시사점

 

 ○ 일본 에너지 산업 변화의 촉매제가 된 동일본 대지진

  - 동일본 대지진, 후쿠시마 원전 피폭으로 인해 발생한 전력 공급 부족은 일본의 산업 및 가정에 큰 피해와 불편을 끼쳤으며, 이로 인해 원자력 발전에 대한 불신감이 팽배해졌음.

  - 이러한 국민 여론으로 원자력 발전을 대체할 재생에너지의 개발이 다시금 주목 받기 시작했으며, 특히 태양광, 풍력, 지열은 안고 있는 과제를 해결할 경우 일본에 가장 적합한 재생에너지로 인식됨.

 

 

자료원: 닛케이 에너지, KOTRA 후쿠오카 무역관 자체보유 자료 등