[뉴스투데이=곽대종 산업연구원 연구위원] 10월 중순 세계 최고의 과학분야 저널인 네이처 커뮤니케이션에 태양광과 풍력을 중심으로 한 재생에너지로의 전환점(Tipping Point)이 임박했거나 이미 지나갔을 수도 있다는 파격적인 논문이 발표되었다. 주요 내용을 두 편에 걸쳐 소개한다.

 

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• 태양광 중심 재생에너지로의 전환에 대한 공감대 미형성

 

이 논문은 태양광과 풍력 중심의 전력 시스템을 도입하기 위한 지원 정책이 더 이상 채택되지 않는 가정하에 특히 태양광 중심의 재생에너지로의 전환점의 존재를 파악하는 데 초점을 맞춰 분석했다.

 

그리고 재생에너지 혁명을 방해할 수 있는 다양한 장애 요인을 구체적으로 살펴보고 이러한 격차를 해소하기 위해서는 이전과는 다른 새로운 정책이 필요함을 제기하고 있다.

 

기존 에너지 분야에서는 아직 재생에너지로의 전환점과 관련된 공감대를 형성하지 못하고 있다. 아울러 미흡한 탄소 가격 책정으로 인해 화석연료 중심의 전력 시스템이 지속될 가능성이 크다고 주장해 왔다.

 

뿐만 아니라 최근까지도 에너지원별 발전량 예측은 태양광 비중을 지속적으로 과소평가해 왔다(아래 그래프 참조). 그러나 최근 재생에너지의 발전으로 인해 화석연료를 중심으로 한 전망 기준선은 더 이상 현실적이지 않다.

 

 

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• 국제기구인 IEA조차 태양광 관련 예측에는 매년 실패

 

이에 따라 최고의 공신력을 갖고 있는 국제에너지기구(IEA)도 현상 인식과 전망에 번번이 실패하고 있다.

 

IEA는 매년 세계 에너지 현황 및 전망(World Energy Outlook)을 발표하고 있는데 최근 자료는 그러한 장기전망치가 매년 그것도 대폭 수정을 해야만 할 정도로 괴리를 보여 온 것이다.

 

에너지 예측 모델에서 태양광과 같은 저탄소 기술 보급을 체계적으로 과소평가하는 것은 혁신의 발생, 유도 및 확산 과정을 적절하게 현실적으로 반영하지 못했기 때문일 수 있다.

 

또한 오래된 과거 데이터에 대한 과도한 의존, 학습 곡선 적용의 부족, 최대 보급 수준에 대한 보수적 태도, 그리고 최저 가격에 대한 불완전한 이해에 기인한 것일 수도 있다.

 

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• 2050년 이후 전세계적으로 태양광 비중은 과반 넘어 주도적 위치로 부상 전망

 

2010년부터 2020년까지 태양광 발전 비용은 매년 15%씩 하락해 왔고 설치 용량이 두 배로 늘어날 때마다 상대적 가격 하락을 나타내는 기술학습률은 20%를 보이고 있으며 이에 따라 태양광 설치 용량은 매년 25%씩 증가해왔다.

 

한편 육상풍력 용량은 같은 기간 중 연간 12%씩 증가했으며 기술학습률은 10% 수준을 나타냈다. 이 논문에서는 태양광, 원전 및 천연가스 등 11개 주요 발전원별 전 세계 전력 생산량 점유율의 장기 전망치를 제시하고 있다.

 

현재의 발전원 믹스는 매우 다양하지만 재생에너지 지원의 추가 정책 없이도 21세기 중반에는 태양광 발전이 발전원 믹스를 지배하게 될 것으로 전망하고 있다.

 

이는 태양광 발전 비용이 다른 모든 대체 에너지의 비용보다 훨씬 낮아지는 반면, 태양광 발전의 모태가 되는 산업의 공급 능력은 빠르게 증가할 것으로 예상되기 때문이다.

 

이처럼 태양광은 현재 기하급수적인 확산 궤적과 높은 학습률로 인해 그 규모가 급격히 확대되고 있다. 그리고 전 세계 전력 믹스에서 육상 및 해상 풍력 발전의 시장 점유율은 2030년경부터 감소하기 시작할 것으로 전망된다.

 

이는 태양광에 비해 풍력의 학습률이 낮고 태양광과의 비용 격차가 커지기 때문이다. 물론 육상풍력은 2040년까지, 해상풍력은 2060년까지 누적 설치량은 계속 증가할 것이다.

 

한편 태양열의 경우 전체 기간에 걸쳐 증가할 것이지만 지원 정책이 없을 경우 전력 믹스에서 차지하는 전체 비중은 여전히 작을 것으로 전망된다.

 

이에 따라 아래 그래프에서 보는 바와 같이 전세계적으로 2020년 화석연료 발전 비중은 62%로 절대적 비중을 차지하고 있었으나 2050년에는 21%로 감소하는 반면, 태양광은 56%로 급증하여 과반을 넘을 것으로 전망된다.

 

 

또한 아래 그래프에서 보듯이 국가 및 지역별로도 초기에는 재생에너지 가운데 수력과 풍력이 주도하는 반면, 나중에는 태양광이 압도할 것으로 전망된다. 

 

<향후 2060년까지의 주요국/지역별 재생에너지 및 태양광 비중 장기 전망 (단위: %)>

 

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• 미국, 인도, 중국, 일본 및 브라질 등에서 이미 태양광 중심으로 한 재생에너지 우위

 

중국에서는 재생에너지 우위 추세가, 특히 태양광 자체만으로도 임박한 것으로 보인다.

 

그리고 미국, 인도, 중국, 일본 및 브라질 등에서 태양광 발전 + 배터리(ESS)는 이미 가장 저렴한 전력 공급원이다. 물론 일부 지역에서는 풍력과 태양광이 서로 경쟁하고 있지만 다른 지역에서는 태양광이 훨씬 저렴해졌다.

 

반면에 아프리카와 러시아에서는 부진한 상황이다. 아프리카는 매우 큰 잠재력과 대부분이 열대에 속한 기상 조건 등에서 유리함에도 불구하고 뒤처지고 있다.

 

보급이 지체되고 있는 이유는 대부분 비금전적 측면, 예를 들어 그리드 유연성 부족 또는 신기술에 대한 신뢰 미흡 등에 기인하는데 상당한 규모의 보급 실현을 위해서는 가격 하락이 먼저 이루어져야 할 것이다. 즉 여타 지역 및 국가의 대량 보급에 따라 가격이 더 하락한 후에 아프리카 지역에서 본격적인 보급이 이루어질 것으로 전망된다.

 

<지역/주요 국가별 가중평균 전원별 균등화 발전비용(LCOE) 장기 추세 전망 (단위: 2020년 기준 달러/MWh)>

 

무엇보다 가장 큰 변화는 2020년에서 2027년 사이에 발생하게 될 것인 바, 아래 그래프에서 보듯이 2027년에 그린란드, 북유럽 3국 및 영국을 제외하고 전 지역에서 태양광이 가장 저렴한 전력원으로 자리매김하게 될 것으로 보인다.

 

<연도별 전세계 지역별 가장 저렴한 전력원 추이 현황 및 전망(2020~2030)>

 

다음 편에서는 이러한 태양광 중심 재생에너지로의 전환 추세를 제약할 요인들과 이를 타개할 정책 대안을 살펴보기로 한다.

 

[정리=최봉 산업경제 전문기자]

 

 

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◀ 곽대종(Daejong Gwak) ▶ 한국외국어대학교 경제학박사 / 산업연구원 연구위원 / (전) 한국자동차산업협회 환경·기술분과 위원 / (전) 국가과학기술위원회 평가위원 / (전) 산자부 연구개발사업 평가위원 / (전) 규제개혁위원회 전문위원

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