에너지 전환 정책 확대 속 '볕 드는' 태양광… 난제 딛고 '빛' 발할까?

전 세계적인 기후위기 대응 속에서 한국도 태양광 등 신재생에너지 확대를 골자로 한 에너지 전환에 속도를 내고 있다.

최근에는 국회에서 2030년에는 국가 온실가스 감축 목표(NDC)를 2018년보다 35% 이상 줄이는 내용을 담은 '기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법안'이 통과되면서 재생에너지 보급이 더욱 탄력을 받을 것으로 보인다.

여기에 문재인 대통령이 지난달 "2025년까지 태양광과 풍력 설비를 지금보다 두 배 이상 확대할 것"이라고 언급하면서 이 같은 목표치 실현 가능성에 관심이 쏠리고 있다.

5일 정부에 따르면 지난해 기준 태양광·풍력 생산설비 규모는 17.6GWh다.

산업통상자원부는 지난해 발표한 9차 전력수급기본계획에서 2025년까지 태양광·풍력 보급 목표를 기존 29.9GWh에서 42.7GWh(태양광 33.5GW)로 상향한 바 있다. 이 계획에 따르면 2030년 신재생에너지 목표는 58GW다.

계획에서는 에너지 전환 정책 추진, 저탄소 경제·사회로의 이행을 위한 신재생에너지 투자 가속화 방안 등이 포함됐다. 원전과 석탄발전은 점차 감축시키고, 재생에너지는 확대해 2040년 발전 비중이 30~35%에 달하도록 한다는 계획이다.

재생에너지 확대 목표 달성을 위해 신재생에너지 공급 의무화(RPS) 비율 상향 및 REC 경쟁입찰 확대, RE100 지원제도 신설 등을 통해 지속가능한 시장 기반을 확보하고 신재생 발전량 입찰제도를 도입해 전력시장 제도 개선을 추진한다는 방침이다.

최근 정부가 탄소중립에 드라이브를 걸면서 이런 목표치는 대폭 높아지게 됐다.

8월 발표된 2050 탄소중립 시나리오 초안을 보면 정부는 2050년까지 전력 부문 재생에너지 비중을 최대 70.8%까지 늘린다는 계획이다. 이는 2018년 6.2%보다 12배가량 높은 수준이다.

여기에 탄소중립기본법이 통과되면서 35% 이상으로 상향되는 NDC를 맞추려면 2030년까지의 신재생에너지 공급 목표는 껑충 뛰게 된다.

우리나라뿐만 아니라 각국이 탄소중립에 드라이브를 걸고 있다. ESG 관점에서 단순히 저렴한 것을 넘어 이산화탄소를 비롯한 유해물질을 가장 적게 배출할 수 있는 에너지원들을 요구하는 상황이다.

현재 선상에 놓인 에너지원은 태양광, 풍력, 수력, 지열, 바이오매스 등이다. 이 중에서 실제로 사용 비중이 늘어나고 있는 것은 태양광과 풍력으로 확인된다. 지열, 수력, 바이오매스의 경우 그 특성상 발전용량을 크게 늘리기 어려운 특성이 있기 때문이다.

특히 신재생에너지 중에서도 태양광 보급 속도가 빠르다.

조 바이든 미국 행정부는 지난달 기준 3%를 웃도는 태양광 발전 비중을 2035년 40%까지 높인다는 다소 공격적인 목표를 제시했다.

관련 업계에서는 정부의 목표에 발맞출 수 있는 수준으로 태양광을 보급하는 것이 충분히 가능하다는 전망도 제기된다. 태양광 국내 보급의 핵심은 입지 확보로 꼽힌다.

국회예산정책처 자료에 의하면 태양광 발전 설비용량 1GW 설치에 필요한 면적은 10~13㎢ 수준이다. 30GW의 태양광 보급을 위해서는 300~400㎢ 면적이 필요하다. 간척지, 폐염전뿐만 아니라 다양한 부지를 확보하는 것이 중요하다.

이와 관련, 한국태양광산업협회는 '탄소중립 실현을 위한 태양광 지목별 입지 확보 계획안'을 통해 '재생에너지 신속 보급사업 10가지'를 제안하고 이를 적용하면 2030년까지 최소 31GW에서 최대 93GW 규모의 태양광을 보급할 수 있을 것으로 전망했다.

아울러 국내에서 500GW 이상의 태양광 보급이 가능하다고 봤다. 탄소중립 시나리오 초안에 따라 재생에너지 비중을 늘리면 태양광은 450GW가 보급돼야 한다.

협회는 태양광전지 효율 25%, 9.9㎡/㎾ 등 현행 기술 수준을 적용하면 면적을 최대한 활용할 때 최소 170GW에서 최대 526GW 규모의 태양광을 설치할 수 있다고 봤다.

다만 우리나라에서는 기상여건에 따른 간헐성, 지형적 특성, 사회적 갈등 등이 태양광 보급 확산의 현실적 장벽이 높다는 평이 많다. 입지 확보 여부 외에도 효율성 등 고려해야 할 점이 많다는 것이다.

송배전망이나 에너지저장장치(ESS) 등 인프라 구축 등이 뒷받침되지 않으면 설비만 놀릴 수 있다는 우려가 나온다.

정동욱 중앙대 에너지시스템공학부 교수는 "태양광 설치 속도를 따라갈 송배전망 인프라와 보조 전원 없이는 계통 불안정성만 높아진다"며 "현재 태양광 발전업자 중에서도 전력계통에 접속하지 못해 전기를 송출하지 못하는 업자들이 상당수"라고 지적했다.

이어 "대규모 태양광 단지는 고압 송전망도 필요한데, 사회적 갈등이 커질 수 있다"며 "탄소중립을 위한 태양광 증설은 필요하지만, 무리한 속도전은 사회적 비용만 높일 수 있다"고 진단했다.

실제로 최근 태양광 발전 설치를 위한 농지전용 면적이 감소세에 있다. 전체 농지전용 면적 중 태양광 시설 설치 목적 전용 비중이 2018년 22.5%에서 2019년 15.5%, 지난해 7.4%로 줄어들고 있다.

이는 태양광 설치 후 발전된 전기를 한국전력공사 등의 전력 판매 선로에 연결하는 과정인 계통연계 지연에 따른 경제성 저하 때문이다. 계통연계 접속 가능 용량 부족으로 일부 지역은 태양광 시설 설치 신청 후 4년 이상 기다려야 하는 등 사업이 원활하지 못한 실정이다.

김연중 한국농촌경제연구원 선임 연구위원은 "현재 추진 중인 농촌 태양광 사업은 전기 생산과 수요처를 연계해주는 계통연계 시설의 불균형 문제가 발생하고 있다"며 "태양광 설치 농가의 수익성이 낮아지고 앞으로도 지속 하락할 가능성이 있는 만큼 관련 제도 개선이 필요하다"고 제언했다.

계통 안정화를 위한 ESS 설치도 필요하다. 날씨 변화에 따라 태양광 발전량이 수요를 초과하거나 반대로 갑자기 부족할 경우 전력계통이 불안정해져 블랙아웃(대정전)이 발생할 수 있다. 안정적인 전력 공급을 위해서는 생산한 전력을 저장했다가 꺼내 쓸 수 있는 별도의 ESS 구축이 필수다.

업계 한 관계자는 "태양광 송전 비용은 원자력 발전보다 5배 정도 높고, 발전 효율성은 저조한 편"이라며 "설비용량 비중 확대에 따른 신재생에너지 보조금 지출도 가파르게 늘어날 것"이라고 우려했다.