보라빛 소를 만나기 위한 도약

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1886호(2019. 3. 6. 발행)에 기고한 원고입니다. 

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[ 요 약 ]

‘수소 사회 2.0’이라 불러도 좋을 새로운 수소 사회 구현 움직임이 일본, 독일, 영국 등 수소 경제 선진국에서 전개되고 있음. 수소 사회 2.0에서는 수소연료전지 뿐만 아니라 축전지나 재생가능에너지가 수소 생산 비용을 크게 낮춤으로써 중요한 역할을 하게 됨. 화석연료에 의존하지 않으며 에너지 이용비용이 극히 낮은 사회의 구현을 위해 세계가 움직이기 시작한 것인데, 우리나라도 협소한 수소차 논의에서 벗어나 수소 사회의 본질적 가치에 대한 논의를 심화시킬 필요가 있음

[ 본 문 ]

◾ 수소 에너지를 주축으로 하는 사회라는 뜻의 ‘수소 사회’는 수십 년 전부터 회자되어 왔지만, 현재 논의되는 수소 사회는 이전에 논의되던 것과는 전혀 별개라 해도 좋을 정도로 내용이 다름

▸ 최근 이야기되는 수소 사회는 불과 몇 년 전에 논의하던 것과도 다를 정도로 내용이 새롭기 때문에 가히 ‘수소 사회 2.0’이라 부를 만함

▸ 지금까지의 논의와 가장 크게 차이나는 것은 두 가지인데, 하나는 새로운 수소 사회는 동시에 축전지가 도시 곳곳에 편재하는 축전지 사회이기도 하다는 점

▸ 전기를 동력으로 하려면 전지 혹은 연료전지를 이용해야 하는데, 전지는 ‘닫힌 계’에서 화학적으로 전기에너지를 저장한 후 충전된 전기를 방전하면서 구동하는 방식이고, 연료전지(Fuel Cell)는 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시키는 방식임

▸ 연료전지는 일반적으로 연료가 계속 공급되는 한 지속적인 발전이 가능한 것이 특징으로 발전효율이 40~60%로 상당히 높다는 장점이 있으며, 연료와 산화제로는 여러 가지를 이용하는데 가령 수소연료전지는 수소를 연료로 산소를 산화제로 이용하게 됨

▸ 반면 일반적으로 연료전지 방식은 연료의 생산, 보관, 운송 등에 높은 비용의 문제가 있고, 이에 비해 축전지는 리튬이온전지 가격이 2005년 kWh(킬로와트시)당 1,500달러에서 2020년 100달러로 하락할 것으로 예상되는 등 상대적으로 비용상 이점이 있음

▸ 수소 사회 실현의 최대 난제는 경제성이었는데 가격 하락 중인 리튬이온 2차전지(LIB) 등의 축전지를 논의에 포함시킴으로써 비로소 경제적 타당성이 성립할 수 있는 방안이 보이게 된 것이고, 최근 수소 사회 사업자들은 축전지와 연료전지가 공존하는 사회를 그리고 있음

◾ 최근의 수소 사회 논의가 이전과 질적으로 다른 또 다른 이유는 수소의 양산 프로세스가 이전과 크게 달라지며 조달 비용을 낮출 수 있게 된 것인데, 여기에는 재생가능에너지의 역할이 큼

▸ 이전까지 수소의 양산 프로세스에서는 천연가스, 즉 메탄(CH4)에 고온의 수증기를 맞힘으로써 개질(改質, reforming)을 하는 ‘수증기 개질’이 수소의 주된 제조방법이었음

▸ 개질이란 석유 정제 공정의 하나로서 열이나 촉매의 작용에 의하여 탄화수소의 구조를 변화시켜 가솔린의 품질을 높이는 화학 작용을 의미함

▸ 이러한 수증기 개질 방식으로는 수소의 조달 비용을 낮출 수가 없는데, 천연가스의 비용에 개질 비용, 그리고 다루기가 보다 어려워지는 데 따른 추가 비용이 합쳐지기 때문임

▸ 게다가 이런 방식은 천연가스만으로 자동차를 구동할 수 있는데 굳이 천연가스에서 수소를 뽑아야 하느냐는 의문과 메탄에서 뽑아낸 수소로 움직인다면 결국 화석연료를 사용하기 때문에 친환경적이라고 할 수 있느냐는 합리적 의문에도 맞닥뜨려야 함

▸ 개질 방식의 장점이라면 이산화탄소(CO2)의 배출 장소를 개질 공장으로 한정할 수 있어 향후 CCS(Carbon dioxide Capture and Storage, 이산화탄소 포집 및 저장) 기술을 이용할 경우 CO2를 크게 줄일 수 있는 가능성이 있다는 것 정도

▸ 이에 비해 새로운 수소 사회 논의에서 수소 조달의 주요 시나리오는 재생가능에너지로 발전한 전력을 이용해 ‘수전해(물 전기분해, 水電解)’ 함으로서 얻는다는 것인데, 이런 방식은 전력을 수소 가스로 변환하는 것이기 때문에 ‘Power to Gas(P2G)’라고도 불림

▸ P2G 방식 역시 이전부터 회자되던 것이었지만 불과 몇 년 전까지만 해도 실현성이 낮아 SF(공상과학)로 치부되던 것이었는데, 지금은 가장 유력한 수소 조달 방안이 되고 있으며 특히 재생가능에너지가 발전해 있는 국가들에서 적극 추진 중에 있음

▸ 재생에너지는 이미 일부 국가에서 가장 비용이 낮은 에너지로 자리매김할 가능성을 내비치고 있는데, 이를 수소 생산에 이용함으로써 생산비용을 낮출 수 있고 수소 연료전지의 친환경적 요소를 강화할 수 있기 때문

◾ 현재 수소 사회 건설의 기치를 내건 대부분의 단체들은 잉여 재생에너지를 이용해 P2G 방식으로 로 수소를 양산하는 것에 주목하고 있으며, 이미 구체적 움직임이 시작된 곳들도 있음

▸ 전세계 차원의 수소 사회 건설을 추진하는 수소협의회(Hydrogen Council)는 세계의 CO2 배출을 줄이기 위해서는 발전 시스템의 대부분을 신재생에너지로 할 필요가 있으며, 다만 출력 변동의 버퍼링이 전제가 되어야 하는데 수소는 그 수단으로 아주 유효하다고 설명

▸ 수소협의회는 2017년 1월 스위스 다보스 포럼에서 발족되었으며, 최초 참가 기업은 13개 이었지만 2019년 1월 말 현재 50개를 넘었으며 본부는 벨기에에 있음

▸ 구체적인 움직임도 이미 시작되고 있는데, 연료전지 기술에서 가장 앞서 있는 것으로 평가받는 일본의 경우 2019년 1월 말에 후쿠시마 재생에너지 연구센터에서 100% 신재생에너지로 제조한, 즉 CO2가 없는 수소를 도쿄에 보내 연료전지 자동차(FCV)를 주행시킨 바 있음

▸ 이 이벤트는 도쿄올림픽에 즈음해 2020년 7월에 후쿠시마현에서 본격 가동할 예정인 P2G 연구 시설 ‘FH2R’의 사전 시연으로 진행된 것임

▸ FH2R(후쿠시마 수소에너지 연구장, Fukushima Hydrogen Energy Research Field)은 재생가능에너지를 이용해 대규모로 수소를 제조하기 위해 건설 중인 수전해 시설로, 최대 10 MW의 전력으로 시간당 1200Nm3(표준 체적) 규모로 수소를 제조할 수 있다고 함

▸ 독일에서도 2018년에 100MW 규모의 P2G 시설 건설 프로젝트가 여러 시작되었으며, 2022년을 전후해 가동될 전망인데, 독일 정부는 2G~3GW급 P2G를 2030년까지 실현하는 것의 타당성에 대한 검토도 시작하였음

◾ 최근 P2G와 관련해 또 하나 눈여겨 볼 것은 대형 발전소뿐 아니라 이용자 단의 수소 스테이션과 소형 연료전지(FC) 발전소에서도 신재생에너지를 이용한 수소 생산을 구현하고 있다는 점

▸ 일본에서는 혼다가 소형 수전해 장치로 수소를 그 자리에서 만들 수 있는 ‘스마트 수소 스테이션(SHS)’을 20개 제작해 배포했는데, 이런 방식의 수소 충전소가 확산되면 수소 경제의 기술적 난제 중 하나인 수소의 저장 및 운송 문제를 해소하는데 기여할 수 있음

▸ 도시바 역시 하나의 컨테이너에 축전지, 수전해 장치, 수소 저장 장치, FC 발전 시스템, 온수 저장 시스템을 모두 갖춘 올인원 장치를 개발해 역 등에 설치하기 시작했음

▸ 독일 북부의 니더작센주에서는 2018년 가을부터 수소연료전지 열차의 운행을 시작했는데, 15대의 FC 열차에 필요한 수소를 10MW의 풍력발전을 이용해 제조한다는 계획

▸ 중국에서는 재생가능에너지와 연료전지 관련 국가 프로젝트를 담당하는 상하이의 퉁지대학(Tongji University)이 지난 2016년 대련시에 태양광 발전과 풍력 발전의 출력으로 수소를 제조하여 그 자리에서 제공하는 수소 스테이션을 설치한 바 있음

◾ 이러한 재생가능에너지 기반 P2G의 구현은 신재생에너지 발전 사업자들의 고민인 재생에너지 잉여의 문제를 해소해 줄 수 있다는 점에서 양자 사이에 윈윈관계 형성이 가능함

▸ 앞으로 기술이 더 발전하면 신재생에너지의 대부분은 잉여가 될 가능성이 높아 날씨가 에너지 생산에 호조건일 때는 헐값에 팔거나 버릴 수밖에 없는데, 이 전력을 수전해에 사용하면 재생에너지 발전 사업자와 수소 이용자는 윈윈관계가 되어 다양한 이점을 얻을 수 있게 됨

▸ 재생에너지 사업자가 얻는 이점을 살펴보면 우선 ‘시간적 평준화’가 쉬워지는 장점이 있는데, 이는 재생가능에너지의 출력이 기후에 의해 크게 변동하는 문제 해결에 도움이 됨을 의미

▸ 즉 출력 변동주기가 1일 이하인 고주파 성분은 리튬이온 2차전지(LIB)에서 흡수하고, 1일을 넘는 장마나 간절기의 저주파 성분은 수소 생산을 제어하는 데 흡수할 수 있는데, 이로써 재생가능에너지를 ‘기저 부하 전원(Base Load Power)'처럼 사용할 수 있는 가능성도 생김

▸ 또 다른 장점은 ‘공간적 평준화’도 실현할 수 있다는 것인데, 태양광 발전이나 풍력 발전 시설이 서로 다른 지역에 집중되어 있는 데에 따른 어려움을 크게 경감할 수 있다는 뜻으로, 이는 재생가능에너지로 생산된 수소의 ‘운반’이 가능하기 때문

▸ 이는 비단 한 국가 내에서 만의 이야기가 아니며, 가령 호주나 칠레의 재생가능에너지로 발전한 전력을 수소로 변환한 다음 우리나라에 수입할 수도 있는 것임

◾ 그간 의문시되던 재생에너지에 의한 수전해의 경제적 타당성 이슈도 최근 고정형 축전지를 이용해 수전해 장치 규모를 줄이고 가동률을 높일 수 있다는 연구결과가 나오며 해소의 계기를 마련

▸ 지금까지 재생가능에너지에 의한 수전해는 경제적 타당성이 없다는 지적이 뒤따라 다녔는데, 그 근거는 물 전기분해 장치의 초기 가동률이 낮을 것으로 예상된다는 것이었으며, 특히 잉여 전력에 한해서는 가동률이 5% 이하로 매우 낮을 것으로 추정되었음

▸ 따라서 물 전기분해량을 확대하려면 장치의 규모를 출력 변동의 피크에 맞출 필요가 있는데, 이렇게 되면 투자비용을 회수하지 못하고 수소의 제조비용이 매우 높아진다는 것이 그 동안 학계의 정설이었음

▸ 그런데 2018년 12월 도쿄대학 국제고등연구소는 기존 정설을 뒤집는 조건을 발견했다고 발표했는데, 관건은 전력 계통에 연결하는 고정형 축전지로 상대적으로 저렴한 축전지라면 하루의 변동분을 저렴한 비용으로 평준화할 수 있다고 함

▸ 이렇게 되면 수전해 장치의 규모가 작아져도 되고 가동률이 높아지게 되어 투자를 단기간에 회수할 수 있으며, 그 결과 수소의 제조 원가를 크게 낮출 수 있다는 주장임

▸ 2030년에 예상되는 일본의 태양광 발전 비용을 7엔/kWh, 축전지 시스템 비용을 2만 엔/kWh, 수전해 장치의 투입전력당 비용을 5만 엔/kW, 수명을 10년 등으로 가정하면 수소의 제조원가가 약 30엔/Nm3로 추정되는데, 이는 현재 가솔린의 약 1/3 미만 수준임

◾ 이러한 기술적 발전성과를 토대로 새로운 수소 사회의 실현을 위해 대도시 거리의 상점과 호텔에 수소연료전지 발전 장치를 설치하는 움직임도 시작되고 있음

▸ 파나소닉과 도시바 에너지 시스템은 지금까지 도시가스를 개질하여 연료전지(FC)에서 발전하는 장치를 개발해 왔지만, 최근 순수한 수소를 전제로 한 FC 발전 장치를 각각 개발하였음

▸ 양쪽 모두 고체고분자형연료전지(PEFC) 타입이지만 개질에 에너지를 사용하지 않기 때문에 발전 효율은 파나소닉의 장비가 57%, 도시바 에너지 시스템의 장비가 50% 이상으로 모두 기존 PEFC 유형의 장치에 비해 높음

▸ 파나소닉은 현재 1호기를 가와사키시의 수소 스테이션에 설치하고 이 스테이션의 수소를 사용하여 발전한 전력을 그 쇼룸에서 이용하고 있으며, 앞으로는 수소 스테이션 인근의 편의점이나 아파트 등에 수소 파이프라인을 부설하고 FC 발전기로 발전하는 것을 계획 중임

▸ 도시바 에너지 시스템즈는 2018년 1월에 세븐일레븐 본사 내의 점포에 순수소 FC 발전기인 ‘H2Rex’를 도입했으며, 2018년 5월에는 하네다 공항 인근의 호텔에 발전 시의 발열을 온수로 이용할 수 있는 기능도 갖춘 ‘H2Rex’를 공급하였음

▸ H2Rex는 이 호텔이 사용하는 에너지의 약 30%를 조달하고 있다고 하는데, 수소는 약 5킬로 떨어진 폐플라스틱 공장에서 수소 파이프라인을 통해서 공급하고 있음

◾ 순수소 FC 발전기의 발전 효율이 향상되면 이론적으로 화력 발전소를 대체할 가능성도 있지만 현재는 논의되지 않고 있으며, 단 수소를 가스 터빈에서 사용하는 실증 실험은 진행 중임

▸ 순수소 FC 발전기의 발전 효율은 PEFC 유형에서 57%, 고체산화물연료전지(SOFC) 유형에서 65%이며, PEFC와 SOFC의 장점만을 합한 꿈의 기술인 양성자 전도성 세라믹 연료전지(PCFC) 유형에서 발전 효율은 75%로 기대되고 있음

▸ 이는 화력 발전소 가스 터빈의 발전 효율인 최대 65%를 상회하는 것이기 때문에 자연스레 FC 발전기를 대형화하여 화력 발전소를 대체할 가능성에 대한 논의로 이어지게 됨

▸ 실제로 이러한 구상은 1980년대부터 있었지만, 가스 터빈은 규모의 이점이 있는 반면 FC 발전은 출력과 비용이 단순 비례하기 때문에 현재는 고려하고 있지 않다고 하며, 단 수소를 가스 터빈에서 사용하는 실증 실험은 현재 진행 중에 있음

▸ FC 발전과 수소 가스 터빈의 발전 규모 분기점은 1MW 정도라고 하는데, 이를 감안하면 가정에서 중간 규모 정도의 빌딩까지는 FC 발전을, 대형 빌딩과 지역사회 용도로는 수소 가스 터빈을 이용하는 구도를 그려볼 수 있을 것임

▸ 가령 영국 중부 지역에서는 천연가스를 수소로 전환하는 프로젝트가 여러 도시에 걸쳐 초대형 스케일로 진행되고 있는데, 앞으로 이러한 수소 사회 건설의 목소리와 움직임이 세계 곳곳에서 전개될 것으로 예상됨

◾ 우리나라에서도 최근 수소 경제에 대한 논의가 벌어지고 있지만 너무 수소연료전지 자동차에만 한정되어 논의가 전개되는 아쉬움이 있음

▸ 자동차가 우리 일상생활에 직접적인 영향을 미치는데다가 현대기아차가 우리나라 자동차 산업, 나아가 한국 경제에서 차지하는 비중이 있기 때문에 수소차 중심으로 논의가 전개되는 것은 어쩔 수 없는 면이 있음

▸ 그러나 친환경차의 대표 주자가 전기차와 수소차 중 누가 될 것인가라는 면에서만 논의가 이루어진다면 자칫 수소 사회 또는 수소 경제라는 숲을 보지 못할 우려가 있음

▸ 이미 시장에서 자리 잡아 가고 있는 전기차와 비교할 때 상대적으로 신생 비즈니스인 수소연료전지차는 현재 상태로만 보면 사업적, 기술적으로 확실한 이점을 어필하기 어려운데, 이것이 수소 사회에 대한 부정적 인식으로 이어질 수 있기 때문

▸ 여기에 대당 30억 원이 소요된다는 수소차 충전소를 현대기아차가 구축하지 않고 정부에만 의존하는 모습을 보이면서, 세금을 특정 기업의 사업과 직접적으로 연계된 곳에 투입하는 것이 맞느냐 등의 정치적 논쟁으로까지 번지는 양상도 우려하지 않을 수 없음

▸ 최근의 기술적 진보를 바탕으로 이전과는 전혀 다른 차원에서 수소 사회 건설을 논의하고 있는 선진국들의 행보와 비교할 때, 우리나라도 수소차에서 벗어나 거시적 관점에서 수소 경제에 대한 논의를 전개하고 토대를 갖춰나가야 할 것임

◾ 이런 면에서 우리나라보다 앞서 수소 사회로의 전환을 선언하고, 수소를 기반으로 하는 ‘친환경 에너지 생태계’ 구축을 목표로 준비를 해나가고 있는 선진국의 모습을 벤치마크할 필요가 있음

▸ 일본과 독일 등은 수소차의 대량 생산과 충전 인프라 구축보다는 수소의 생산과 저장·운반 등 수소의 공급에 대한 기술 고도화 활용 방안에 먼저 초점을 맞추고 있음

▸ 생태계 구축비용을 절감하기 위해 연료전지와 상반되는 축전지 기술의 활용을 연구하는 것이나, 특히 재생에너지 인프라와 수소 사회를 어떻게 연결할 것인가에 대한 연구를 선도적으로 수행하고 구현해나가려는 노력은 주목할 필요가 있음

▸ 수소 사회의 궁극적 목표와 구현 방법에 대한 사회적 합의를 도출하는 것은 아주 중요한데, 앞서 살펴본 것처럼 현재 전세계적으로 수소 생산에 재생에너지를 사용하려는 움직임이 두드러지지만 우리 사회 일각에서는 핵발전소와 수소 경제를 연결해야 한다는 주장도 나오고 있음

▸ 수소 사회 구현을 위해 기술적, 사회적으로 차근히 대응해 나가야 할 점이 많다는 점을 감안한다면, 지엽적인 이슈에서 벗어나 수소 경제를 통해 우리 사회가 얻으려 하는 가치가 무엇이고, 어떤 방식으로 달성해 나갈 것인지에 대한 논의를 심도 있게 해나가야 할 필요가 있음

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1883호(2019. 2. 12. 발행)에 기고한 원고입니다.

▶ IITP에서 PDF 포맷으로 퍼블리싱한 파일을 첨부합니다. 가독성이 좋으니 참고하시기 바랍니다.

◾ 지난 1월 말, 세계최대 석탄 소비국 중 하나인 독일은 2038년까지 자국 내 84기의 석탄 화력 발전소를 모두 폐쇄할 예정이라고 밝혔음

▸ 이번 발표는 유럽에서 영향력이 가장 크다고 할 수 있는 독일이 이산화탄소 배출량 삭감에 이전까지보다 더 많은 노력을 하겠다는 의지의 표현으로 읽히고 있으며, 따라서 다른 나라의 행보에도 영향을 미칠 것이란 전망이 나오고 있음

▸ 온실가스 감축에 대한 국제적 합의를 이행하기 위한 조치로 나온 것이기는 하지만, 자국 내에서 사용되는 전력의 40%를 석탄 화력발전으로 충당하고 있는 독일이기 때문에, 이번 석탄 화력발전소 폐쇄 결정은 세계인들의 주목을 끌고 있음

▸ 이번 결정을 발표한 곳은 독일의 광산업계, 전력회사, 학계, 환경단체 등 각계 전문가 28명으로 구성된 독일 탈석탄위원회인데, 작년 7월부터 약 7개월간에 걸친 치열한 논쟁 끝에 2038년까지 석탄 화력발전소의 운영을 중단하라는 권고안을 내놓게 된 것임

▸ 위원회는 가능한 한 2035년까지 폐쇄시기를 앞당기는 방안에 대해서도 추가 검토 요청을 하였는데, 위원회의 합의안은 향후 독일 정부의 승인을 통해 공식 결정안이 됨

◾ 독일은 이번 석탄 발전소 폐쇄 결정에 앞서, 2011년 발생한 일본 후쿠시마 원전 사고 이후에 2022년까지 모든 원자력 발전소를 폐쇄한다는 결정을 내린 바 있음

▸ 원자력 발전소 중단을 발표한 직후에는 독일의 많은 기업들이 외국의 경쟁 기업에 비해 경쟁력이 떨어지게 될 것이라 반발하는 등 강한 비판들이 난무하였음

▸ 주요 공장들의 독일 철수가 이어질 것이라는 전망이 제기되기도 하였고, 환경에는 나쁘지만 저비용의 기존 발전소들을 환경에는 좋으나 고비용의 발전소로 대체하려는 정부 정책에 대한 지속적인 문제 제기가 이루어졌음

▸ 그러나 2019년 1월말 현재 독일은 자국 내 19기의 원자력 발전소 중 12기를 완전히 폐쇄했으며, 원자력 발전소 폐쇄 작업은 순조롭게 진행되고 있음

▸ 원자력 발전소 중단에 이어 석탄 화력발전소까지 폐쇄하기로 결정했다는 것은 향후 독일이 2038년까지 국가 전력의 65~80%를 재생가능 에너지로 충당해야 함을 의미함

▸ 이러한 목표는 달성이 불가능해 보이지는 않는데, 2018년에 독일에서는 재생가능 에너지가 석탄 기반의 발전량을 웃돌았으며, 자국 내에서 소비되는 전력의 41%를 재생가능 에너지로 조달하는 데 성공하였기 때문

▸ 재생가능 에너지 발전량 달성보다는 발전소 폐쇄에 따른 고용 문제 해결이 더 어려울 것으로 보이는데, 독일의 공공기업과 노동조합의 석탄 화력발전소의 유지를 강하게 지지하기 때문

▸ 독일에서 석탄 산업에 직접 종사하는 노동자는 약 2만 명, 간접적으로 연결된 노동자의 수는 약 4만 명으로 추정되는데, 이들을 어떻게 전환할 것인가 새로운 과제로 부상하고 있음

◾ 기후변화 대응을 이끌고 있는 독일이 탈원전에 이어 탈석탄까지 결정함으로써 선진국들을 중심으로 에너지 정책 전환이 탄력을 받을 수 있는 계기가 마련된 것으로 보임

▸ 독일은 오랫동안 전지구 차원의 기후변화 대응에서 리더십을 구축해 왔으며, 탈원전 선언 이후 신재생 에너지를 적극 육성해 왔지만, 원자로 폐쇄에 따른 전력부족을 해소하기 위해 석탄 화력에 의지하면서 미세먼지와 온실가스로부터 자유롭지 못했던 것이 사실

▸ 독일 정부는 점차 심각해지고 있는 기후변화 상황에 대응하려면 석탄 화력을 지속하는 것은 적절치 않다는 결론에 도달한 것으로 보임

▸ 독일을 포함한 세계 200개국이 2015년에 맺은 기후 변화에 관한 국제협약, 일명 ‘파리 협약’은 전세계 평균 기온 상승을 ‘2도 미만’으로 억제하기 위해 온실가스 배출 감소와 관련된 여러 목표를 설정하고 있음

▸ 탈석탄위원회는 석탄 화력발전소의 폐쇄가 성공적으로 진행되면, 독일은 2030년까지 이산화탄소 배출량을 1990년 대비 45%, 2050년까지는 1990년 대비 20%까지 감축한다는 목표를 달성 할 수 있을 것이라 전망하고 있음

◾ 한편 MS 설립자 빌 게이츠는, 기후변화에 대응한다는 목적은 동일하지만, 그 해결책으로 ‘차세대 원자력 기술’의 개발을 추진해야 한다는 주장을 펴고 있어 관심을 모으고 있음

▸ 워싱턴포스트에 따르면 빌 게이츠는 실제로 첨단 원자로 개발 지원을 이끌어 내기 위해 연방 의원들 설득에 나서고 있고, 이미 관련 사업과 관련한 상당한 예산이 배정되고 있다고 함

▸ 빌 게이츠는 자신의 블로그를 통해, 기후변화 문제를 해결하기 위해 핵에너지 연구 부문에서 미국의 주도적 역할을 복원하고 선진적인 핵개발 기술이 적극 도입되도록 정치 지도자들을 설득하는 것을 2019년의 목표로 세웠다는 뜻을 밝혔음

▸ 워싱턴포스트에 따르면 빌 게이츠는 자신이 설립한 연구 기업 ‘TerraPower(테라파워)’에 10억 달러를 투자하였으며, 민간 투자자들로부터 10억 달러를 추가로 조달할 예정이라고 함

▸ 여기에 민주당과 공화당 양당의 의원들과 면담하고 원자력이 필요성을 설득한 결과 새로운 원자로 기술 개발을 위해 2억 2,100만 달러의 예산 승인을 이끌어냈다고 함

▸ 빌 게이츠는 태양광이나 풍력 등 신재생 에너지는 안정적인 공급을 기대하기 어려운 반면, 열화우라늄을 사용하여 장기간 연료 교환이 불필요한 ‘진행파 원자로’를 이용한 발전은 기후변화에 충분히 대처할 수 있는 이상적인 에너지원이라 주장하고 있음

▸ 원자력 발전의 최대 이슈는 사고의 위험인데, 빌 게이츠는 기본적으로 위험에 대응하는 최선의 방법은 기술을 포기하는 것이 아니라 그 기술의 완성도를 높이는 것이란 입장을 견지하고 있으며, 기술 혁신을 통해 사고를 방지할 수 있다고 보고 있음

◾ 빌 게이츠가 제안하는 ‘진행파 원자로’는 4세대 원자로로서 ‘꿈의 원자로’라고도 불리지만 아직은 아이디어 차원이며 경제적 타당성에 대해 논란이 있는 기술임

▸ 진행파 원자로(Trailing Wave Reactor, TWR)는 MIT가 2009년 세계 10대 유망 기술로 선정한 바 있는데, 아이디어 자체는 이미 1950년에 제시되었을 정도로 누구나 생각해 봤음 직하나 구현은 그 만큼 어려운 기술이라 할 수 있음

▸ 현재 가동 중인 원자로가 천연우라늄(U-235)을 분리하여 연료로 사용하고 그 분리 과정에서 발생한 U-238 혹은 열화우라늄을 방사성 폐기물로 처리하는 반면, 진행파 원자로는 폐기물을 핵분열 물질로 전환시켜 다시 연료로 사용할 수 있게 하자는 것임

▸ 열화우라늄에 증식파(Breeding Wave)를 쏘아 '플루토늄(Pu)-239'로 증식시킨 후 발생하는 연소파(Burning Wave)를 이용해 Pu-239를 핵분열시켜 에너지를 발생시킨다는 아이디어

▸ 진행파 원자로의 최대 장점은 한번 연료를 넣으면 최장 60년까지 발전소가 가동된다는 것이며, 플루토늄까지 완전히 연소시키고 나면 남는 폐기물들도 안정적인 비방사성 물질과 독성이 약해진 매우 작은 양의 방사성 물질들 뿐임

▸ 60년 동안 연료를 추가하거나 교체할 필요가 없기 때문에 인간의 오류로 인한 사고 위험도 훨씬 줄어들게 되어 구현만 된다면 가히 꿈의 원자로라 할 만한데, 실제로 아직은 꿈같은 이야기로 프로토타입조차 만들어지지 않은 상태임

▸ 원자력 전문가의 대부분은 테라파워가 목표로 하는 진행파 원자로의 개발에는 엄청난 개발비용이 소요되고, 실제 상용화 기술로 완성되어 원자로가 건설될 때까지는 수십 년이 걸릴 것이라며 반대하는 입장에 있는 것으로 알려져 있음

▸ 또한 환경단체들은 차세대 원자로는 중앙집중형 전력 공급 방식이어서 신재생에너지에 기반한 지역 중심의 그리드로 나아가려는 최근 흐름에 배치된다는 점을 지적하고 있음

◾ 실현가능성에 논란이 있지만, 미 에너지성이 4세대 원자로의 실용화 목표를 2030년으로 잡고 있기 때문에, 기술 발전 속도에 따라 신재생에너지와 좋은 경쟁관계를 이룰 수도 있을 전망

▸ 1979년에 발생한 스리마일 섬 원자력 발전소 멜트다운 사고 이후 미국의 여론은 반(反)원자력으로 기울어져 있으며, 소위 ‘평화를 위한 핵에너지’ 연구에 대한 사회의 관심은 해마다 감소하고 있고 원자력 분야 기업은 투자자들에게 별 인기가 없는 상황

▸ 이런 상황에서 영향력이 상당한 빌 게이츠가 새로운 원자로 기술 개발을 들고 나와 본인이 직접 거액을 투자하고, 민간 투자와 공공 예산 지원을 이끌어 내고 있는 것이기 때문에, 미국의 미래 에너지 정책에 변화를 가져오게 될지 귀추가 주목되는 것임

▸ 이 기술의 현실성에 비관하는 과학자들은 테라파워를 비롯한 차세대 원자력 발전 업체들이 십년 이내에 전세계에 차세대 원자로를 상업적으로 배포할 수 있다고 주장하는 것은 일반인들의 오해를 낳는 부적절한 것이라 비판하고 있음

▸ 진행파 원자로 역시 기후문제 해결과 모든 인류의 보편적 에너지 복지를 목표로 하고 있어 근본 취지는 신재생에너지 추진과 다르지 않기 때문에, 향후 환경과 에너지 상황에 따라 상보적인 기술로 발전할 가능성도 배제할 수 없음

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1878호(2018. 12. 26. 발행)에 기고한 원고입니다.

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스탠퍼드 대학, 2021년까지 전력 소비량을 모두 재생에너지로 충당.pdf

◾ 태양광 패널 제조업체인 ‘커네이디언 솔라(CSI)'는 자회사인 ’리커런트 에너지(Recurrent Energy)‘가 스탠포드 대학과 25년간 전력구매계약(PPA)을 체결했다고 발표

▸ 계약 내용은 스탠퍼드 대학이 현재 짓고 있는 ‘태양광 발전소 2호’의 개발을 리커런트 에너지가 담당하고, 향후 발전소에서 생산되는 전력을 리커런트 에너지가 구매해준다는 것

▸ 스탠퍼드 태양광 발전소 2호는 캘리포니아주 킹 카운티에 위치하게 되는데, 태양광 패널의 출력은 88MW, 연계 출력은 63MW로 약 1만 5,750 세대 분에 해당하는 전력을 공급할 수 있으며, 2021년에 운용을 개시할 예정임

◾ 스탠퍼드 대학은 2021년까지 대학 구내의 전력을 모두 재생 가능 에너지로 충당한다는 목표를 내걸고 있으며, 태양광 발전소 2호가 운용을 시작하면 목표를 달성하게 될 전망

▸ 대학 측은 지금까지 출력 67MW의 전력구매계약을 체결하였고, 5MW의 지붕 설치형(roof-top) 태양광 발전소를 소유하고 있음

<자료> Stanford University

[그림 1] 스탠퍼드 대학 건믈 지붕의 태양광 패널

▸ 여기에 태양광 발전소 2호가 운용되면 대학의 연간 전력 소비량을 모두 재생에너지로 충당 한다는 계획은 달성될 것으로 예상됨

▸ 리커런트 에너지는 태양광 발전소의 개발을 담당하고 있으며, 캘리포니아주를 비롯, 미국 전 지역의 전력회사들과 다양한 안건에 관해 협력하고 있음

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1876호(2018. 12. 12. 발행)에 기고한 원고입니다.

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2019년 글로벌 태양광 발전 산업 5대 트렌드 예측.pdf

◾ 중국의 시장조사기관 PV InfoLink(인포링크)는 전세계 태양광 발전 산업에서 2019년에 전개될 5대 트렌드를 예측 발표하였는데, 우선 수요는 1분기에 약세를 보이다 2분기에 회복할 전망

▸ 2018년에 88 GW까지 떨어진 글로벌 수요가 2019년에는 112 GW 수준까지 회복할 것으로 예상되는데, 중국 정부가 ‘제 13차 5개년 계획’을 수정해 도입하는 태양광 발전 설비의 용량이 증가한 데 더해 인도와 미국에서 수요가 증가할 것으로 예상되기 때문

▸ 2019년 중반까지는 시장 정체가 계속 되겠지만 2분기 말미에 들어가면 기업들이 조달을 활발히 시작하면서 패널 수요가 증가할 것으로 예상되는데, 태양광 패널의 가격은 4월에 2019 년 최저치를 찍은 이후 다시 상승 곡선을 그릴 것으로 보임

[표 1] 2019년 태양광 패널 수요 및 국가별 비중 전망

◾ 2019년의 두 번째 트렌드는 태양광 패널 관련 업체들의 통폐합이 지속되거나 확대되는 것인데, 경쟁력이 없는 기업부터 도태되어갈 것으로 예상됨

▸ 2018년에는 소규모 웨이퍼 업체들이 시장에서 도태되었는데 이러한 추세가 2019년에도 지속될 것으로 보이며, 이 과정에서 태양 전지의 원료인 폴리실리콘 분야에서는 기업들이 비용 절감을 위해 생산시설을 중국 서부로 이전시키는 움직임이 가속화 될 것으로 보임

▸ PV 인포링크의 통계에 따르면 2019년에 신장위구르자치구, 내몽골자치구, 쓰촨성의 폴리실리콘 설비 용량은 60% 증가할 것으로 전망됨

◾ 세 번째 트렌드는 단결정(Single Crystal) 실리콘의 경쟁력이 계속 강화되는 것으로, 2019년에 마침내 단결정 실리콘 패널의 비중이 다결정 패널을 넘어설 것으로 보임

▸ 태양광 전지는 폴리실리콘 원석을 가공해 만들고 제작 방식에 따라 단결정과 다결정으로 나뉘는데, 단결정은 실리콘 원자배열이 규칙적이고 배열방식이 일정해 전자 이0동의 걸림돌이 없어 변환율이 높은 장점이 있는 반면 생산과정이 복잡해져 원가가 높은 단점이 있음

▸ 반대로 다결정 태양 전지는 공정이 간단해 생산원가는 낮지만 내구성과 변환 효율이 단결정보다 떨어지는 단점이 있음

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1875호(2018. 12. 5. 발행)에 기고한 원고입니다.

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경기장 소비 전력을 100% 태양광 에너지로 충당하려는 미국 스포츠업계.pdf

◾ UN이 제시하여 사회경제적 트렌드로 자리 잡은 ‘SDGs(지속가능한 개발 목표)’ 준수 노력이 각 분야로 확산되는 가운데, 미국 스포츠 업계에서도 SDGs 노력이 활발히 전개되고 있음

▸ 미식축구(NFL) 필라델피아 이글스는 약 6만 9천 명을 수용하는 홈구장 링컨 파이낸셜 필드의 한쪽 면과 스탠드에 2010년부터 단계적으로 1만 1천 개의 태양광 패널과 14기의 풍력 발전기 를 설치했으며, 이를 통해 현재 경기장 전체 전력 소비량의 약 30%를 커버하고 있음

▸ 나머지 전력도 바이오 디젤과 천연가스를 사용하는 발전 시설에서 조달하고 있는 것으로 알려졌는데, 바이오 디젤의 생산에는 유기 쓰레기와 폐식용유 등을 사용하고 있음

<자료> Ray Angelini, Inc.

[그림 1] 링컨 파이낸셜 필드의 태양광 패널

▸ NFL 소속인 샌프란시스코 포티나이너스(49ers)도 SDGs 준수에 열성적인데, 홈구장 리바이스 스타디움은 IT 설비를 갖춘 ‘스마트 스타디움’인 동시에 환경친화적 건물로도 유명함

▸ 이 건물은 미국 그린빌딩협의회(USGBC)의 건축 및 도시의 친환경 성능 평가시스템인 ‘LEED(리드, Leadership in Energy and Environmental Design)’에서 2014년과 2016년에 각각 골드 등급을 인정받은 바 있음

▸ 리바이스 스타디움의 보행자 통로와 스탠드 상단에는 약 1,858 m2 면적의 태양광 패널이 설치되어 있으며, 여기서 나온 전기로 경기장 사용 전력의 37%를 충당하고 있음

▸ 또한 스위트 박스로 들어가는 빌딩 옥상에서는 양상추 등의 야채도 재배하고 있으며, 청소 용품 및 일회용 종이 제품, 쓰레기봉투 등의 구매에도 지속가능성 프로그램을 도입하여 현재 지속가능성 기준을 85.93% 충족하고 있음

◾ 49ers의 노력은 경기장뿐만 아니라 식품 손실(Food Loss) 대책으로 확장되고 있는데, 남은 식료품을 기증받아 빈곤층에 전달하는 단체 ‘코피아(Copia)’와 2017년에 업무 협약을 체결

▸ 49ers는 선수들이 식사하는 카페테리아에서 나오는 남은 음식을 기부했는데, 코피아 측은 이 음식들이 대부분 단백질이고 건강에 좋으며 영양이 풍부한 식품이어서 먹지 못해 영양상태가 좋지 못한 사람들에게 음식을 전달하는 자신들에게 특히 가치가 있는 것이라고 극찬

▸ 올해는 제휴를 확대해 경기장 내에서 1년 내내 운영 중인 레스토랑에서 나오는 잉여 식품의 제공도 시작했으며, 49ers의 홈 경기 당일 잉여 식품의 제공도 시작하였음

▸ 49ers의 근거지인 캘리포니아주 산타클라라는 실리콘밸리의 중심지로 유명 IT 기업들이 모여 있는 곳인 동시에 멕시코 등에서 이민 온 저소득층이 많은 지역이기도 하기 때문에, 49ers와 IT 기업들로부터 남은 식품을 제공받는 코피아의 활동은 아주 효과적이라 평가되고 있음

▸ 49ers 입장에서도 지역사회에 공헌할 수 있고, 식품 로스 대책 활동을 보고함으로써 세금 감면 혜택을 일부 받을 수 있기 때문에 코피아와 파트너십은 성공적이라 할 수 있음

◾ 한편 2017년 LEED에서는 골드 등급보다 높은 최고 등급 ‘플래티넘’ 인증을 받은 경기장이 나왔는데, 스타디움이 플래티넘 인증을 받은 첫 번째 사례였음

▸ 주인공은 미식축구(NFL)의 애틀랜타 팰콘과 프로축구(MLS)의 유나이티드 FC가 홈구장으로 사용하고 있는 ‘메르세데스-벤츠 스타디움’이었음

<자료> Georgia Power

[그림 2] 메르세데스-벤츠 스타디움의 태양광 패널

▸ 약 4천 장의 태양 전지판은 NFL 10 경기를 치를 에너지를 만들어 내며, 스타디움에는 전기 자동차(EV) 48 대를 동시에 충전 할 수 있는 주차 공간도 마련되어 있음

▸ 반면 건물의 에너지 소비량은 높은 에너지 효율과 재생 가능 에너지 프로젝트에 힘입어 보통의 스타디움들이 소비하는 것보다 29% 적다고 함

▸ 또한 빗물 관리 시스템도 도입하고 있는데, 최대 약 636만 리터의 빗물을 저장할 수 있는 대형 수조를 만들어 관리용수 등으로 재활용할 수 있게 하는 한편 일대의 홍수 대책으로도 사용할 수 있게 하였음

▸ 화장실 등 내부 시설에는 물 사용 효율이 좋은 비품들을 채택했는데, 물 사용량이 일반 스타디움보다 평균 47% 적어졌다고 함

◾ 2016년에 오픈한 프로농구(NBA) 새크라멘토 킹스의 홈 코트 ‘골든 1 센터’는 실내 스포츠 시설로는 처음으로 LEED 플래티넘 인증을 받은 건물임

▸ 지난해에는 SDGs 준수 운동을 추진하는 단체인 그린프로젝트관리(GPM)로부터 ‘지속가능성 상’을 수상했는데, GPM 측은 골든 1 센터가 전세계 상위 3%에 들어가는 에너지 고성능 건물이라 평가하고 있음

<자료> Golden 1 Center

[그림 3] 골든1 센터 지붕의 태양광 패널

▸ 골든 1 센터의 가장 큰 특징은 역시 태양광 발전인데, 지붕에 설치된 태양광 패널의 출력은 700 킬로와트임

▸ 여기에 지역전력회사 SMUD와 계약을 맺고 약 64km 떨어진 대규모 태양광 발전소에서 스마트 그리드를 통해 송전을 받음으로써, 1년 내내 모든 사용 전력을 태양광 발전으로 충당하는 목표를 실현시켰음

▸ 또한 최근 물 부족이 심화되고 있는 캘리포니아에서 용수량을 국가 기준보다 45% 감소하는 데에도 성공하고 있음

▸ 순환 경제(Recycling Economy)에도 주력하고 있어 건설 폐기물의 95%가 매립이 가능하도록 하였고, 해체물의 99%가 재활용되도록 하였음

▸ 새크라멘토 킹스 구단은 이런 노력을 비즈니스 파트너 및 지역사회뿐만 아니라 팬들에게도 적극적으로 어필하고 있으며, 매년 ‘지속가능성의 밤’ 행사를 개최하고 있음

▸ 킹스의 구단주 비벡 래너딥은 ‘스포츠 팀은 혁신적인 사고와 리더십을 통해 진보를 만들어 낼 수 있는지 보여줌으로써 지역사회에 의미 있는 변화를 일으킬 기회와 책임을 동시에 가지고 있다’며 스포츠 업계가 SDGs에 주도적으로 참여하는 노력을 강화해야 한다고 코멘트

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1867호(2018. 10. 10. 발행)에 기고한 원고입니다.

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◾ 빌 게이츠가 설립한 에너지 분야 펀드 ‘브레이크쓰루 에너지 벤처스(Breakthrough Energy Ventures, BEV)'의 1기 투자 대상 기업 목록이 보도되었음

▸ BEV는 빌 게이츠가 주도해 에너지 문제 해결에 돌파구를 찾으려는 기업에 투자하기 위한 목적으로 조성되었으며 펀드 규모는 10억 달러임

▸ 펀드 조성에는 빌 게이츠 외에 인도의 사업가 무케시 암바니, 아마존의 제프 베조스, 전 뉴욕 시장 마이클 블룸버그, 영국 사업가 리차드 브랜슨, 알리바바 창업자 마윈, 소프트뱅크 그룹의 손정의 등 세계적인 억만 장자들이 참여한 것으로 알려져 있음

▸ BEV 펀드는 지구 기후변화에 대처하려는 혁신적 벤처기업에 투자한다는 방침을 세우고 있는데, 지난 6월에 뉴스 미디어 쿼츠(Quartz)가‘Form Energy(폼 에너지)’와 ‘Quidnet Energy(퀴드넷 에너지)’라는 두 기업에 BEV가 투자를 결정했다고 보도한 바 있음

▸ 이번에 쿼츠는 추가로 BEV의 투자처 7개 기업을 공개하였는데, 거대 에너지 펀드의 1기 투자 대상이 이상의 9개 기업만 있는 것은 아니고 공개를 원하지 않은 기업들도 있었다고 하는데, 이들은 향후 상황 변화에 따라 공개될 수 있다고 함

[표 1] Breakthrough Energy Ventures의 1기 투자 대상 9개 기업

◾ 빌 게이츠가 대규모의 BEV 펀드를 조성한 이유는 소프트웨어와 달리 에너지 관련 혁신에는 더 장기간에 걸쳐 더 막대한 투자가 필요하다는 것을 깨달았기 때문이라고 함

▸ 빌 게이츠는 BEV 펀드 조성 이전부터 다수의 환경 문제를 다루는 에너지 관련 스타트업에 투자를 해왔으며, 그 과정에서 에너지 관련 벤처에 대한 투자는 소프트웨어 벤처 투자와는 다르다는 것을 체감했다고 함

▸ 에너지 스타트업들은 막대한 비용 투자를 하더라도 느리게 발전하며 아주 어렵게 기술 개발에 성공하는데, 이는 그들의 근본적인 돌파구를 필요로 하는 매우 어려운 문제를 해결하는 일에 매달리고 있기 때문

▸ 따라서 투자자들은 기꺼이 과감한 투자를 할 수 있어야 할뿐더러, 연구자들이 기업가 또는 기업 경영 방법을 배워야 하는 새내기 창업가로 전환하는 과정을 지원해 줄 생각을 견지할 필요가 있다는 것이 빌 게이츠의 생각

▸ BEV의 상임이사인 로디 구이데로는 BEV는 참을성이 있고 유연한 사상을 가진 아주 독특한 펀드이며, 투자할 만한 벤처를 찾기 위해 140여 곳의 학술기관과 대기업, 과학자나 기술자와 교류를 통해 중요 기술에 대한 풍부한 전문 지식을 구축한다고 설명

▸ BEV로부터 투자를 받는 기업은 과학적으로 가능한 기술을 BEV에 공개하고 적어도 1년에 5억 톤의 온실가스를 줄일 수 있는 잠재력을 보여 주어야 함

▸ 벤처 투자 금액은 개발 단계 및 필요에 따라 다르며 BEV가 정확히 밝히고 있지 않지만, 한 기업당 약 20만~2,000만 달러 사이라고 하며, 지금까지 총 1억 달러 그러니까 펀드의 약 10%가 투자되었다고 함

▸ 벤처기업들이 필요로 하는 모든 금액을 BEV가 투자하는 것은 아니고, ‘BEV에서 투자를 받았다’는 것이 알려지면 이들 기업 및 유사 기업에 추가로 투자가 이루어지기 때문에 실제 투자 효과는 1억 달러 이상일 것으로 추정되고 있음

▸ BEV는 향후 다양한 에너지 관련 분야에 투자할 계획이며, 1기 투자 대상 기업은 북미에 본사를 두고 백인 남성이 CEO를 맡은 스타트업이라는 공통점이 있지만, 시간이 지날수록 지역적으로도 다양성을 늘려나가게 될 것이라고 함

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1861호(2018. 8. 29. 발행)에 기고한 원고입니다.

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에어버스, 태양광 무인항공기 26일 연속 비행 신기록.pdf

◾ 에어버스(Airbus)는 8월 초 자사의 태양광 무인 항공기 ‘제퍼S(Zephyr S')'의 양산 1호기가 첫 시험 비행에 성공했다고 발표

▸ 이 무인항공기는 7월 11일 미국 애리조나주를 이륙해 25일 23시간 57분 동안 비행했는데, 이는 지금까지 항공기의 비행시간으로는 세계 신기록임

▸ 에어버스에 따르면 이전 세계 최장 비행시간 기록은 제퍼의 프로토타입이 달성한 약 14일간 연속 비행인데, 이번 제퍼S의 기록은 약 두 배 가량 더 긴 것

<자료> New Atlas

[그림 1] 태양광 무인항공기 제퍼S

▸ 제퍼S는 날개폭 25m, 무게 75kg으로 일반 항공기의 운항 고도나 구름보다 높은 70,000 피트(약 21.3km) 상공의 성층권을 비행하며 태양광으로만 비행을 하였음

▸ 이 고도에서 비행 가능한 항공기는 거의 없어, 민간 항공기로는 2003년에 마지막 비행을 마친 초음속 여객기 콩코드가 유일하며, 군용기 중에는 록히드마틴이 개발한 고도 정찰기 ‘U-2’와 ‘SR-71 블랙버드’만 비행이 가능

▸ 제퍼S는 통신, 정찰, 감시 등 다양한 분야에 활용할 수 있는 소위 ‘고고도 유사 위성(HAPS, High Altitude Pseudo-Satellite)'으로 인공위성과 유인 항공기 사이에 위치함

◾ 고고도 유사 위성인 태양광 무인항공기는 제작 및 발사 비용이 엄청난 인공위성의 기능을 일부 대신할 수 있어, 각국 우주항공연구기관과 민간 기업들이 일찍부터 개발해 왔음

▸ 에어버스의 이번 태양광 드론 비행 역시 영국 국방부가 지원했는데, 영국 국방부는 무인 태양광 항공기의 혁신성과 다양한 창조적 파괴를 가져올 수 있는 잠재력을 높이 평가하고 있다며, 이런 잠재력이 이번 비행기록으로 드러났다고 논평하였음

▸ 영국 국방부는 이미 제퍼S의 상용 모델 3대를 주문했다고 하며, 에어버스는 보다 오래 비행하고 다양한 기능을 제공하는 상위 모델 ‘제퍼 T’의 개발에 돌입했다고 함

▸ 제퍼S는 관측, 감시, 통신 등의 목적으로 민수와 군수 모두에 이용되며, 산불이나 기름 유출 등 재해의 확산을 감시하고 관리하는 데도 탁월한 능력을 발휘할 것으로 기대됨

▸ 또한 전세계적으로 급변하는 환경 지형을 지속적으로 모니터링하고, 통신 인프라가 제대로 갖춰지지 못한 지역에 통신 수단을 제공하는 용도로도 이용도 예상됨

▸ 태양광만을 동력으로 하는 항공기 개발 프로젝트로는 태양광만으로 세계 일주를 하겠다는 목표 하에 23일간의 유인 비행에 달성한 스위스 기업 ABB의 ‘솔라 임펄스(Solar Impulse, Si) 2'가 널리 알려져 있음

▸ 한편 스위스의 에코 탐험가인 라파엘 돔얀은 태양광만을 에너지원으로 성층권에 도달하는 최초의 유인 비행기 프로젝트 ‘솔라 스트라토스(Solar Stratos)'를 진행 중임

<자료> Solar Stratos

[그림 2] 솔라 스트라토스 개념도

▸ 태양광 무인 항공기 개발 프로젝트로는 구글과 페이스북도 진행 중인데, 페이스북은 2016년 7월에 90분가량의 시험 비행을 성공시킨 바 있으며, 구글과 페이스북 등은 모두 저개발 국가의 새로운 통신망으로 무인 항공기를 이용한다는 계획을 세우고 있음

◾ 에어버스의 이번 성과에도 불구, 무인 태양광 비행기의 개발은 쉽지 않은 측면이 있는데, 특히 태양광 집진에 필요한 수많은 전지판이 야기하는 안전문제가 최대 과제라고 함

▸ 비행에 성공한 유인 태양광 비행기 솔라 임펄스2의 경우 날개길이가 72m인데, 이는 보잉이나 에어버스의 대형 항공기와 비슷한 수준의 날개 크기임

▸ 하지만 솔라 임펄스2의 무게는 2천 kg대로 아주 가벼운 편인데, 그럼에도 비정상적으로 넓은 날개가 필요한 것은 약 1만 7천개 이상의 태양전지를 부착할 공간이 필요하기 때문

▸ 즉 거대한 날개와 에너지 소비 최소화를 위한 경량화가 태양광 무인항공기의 특징인데, 경량화를 추진할 경우 내구성에 문제가 생겨 안전문제가 발생하게 되는 것임

▸ 실제로 NASA는 무인 태양광 비행기 '헬리오스(Helios)' 프로젝트를 추진했으나, 경량화에 따른 내구성 문제로 헬리오스가 추락했고, 고고도에서 추락이 마치 운석과 같은 파괴력으로 피해를 입힐 우려가 있음이 드러나자 개발을 포기한 바 있음

<자료> NASA

[그림 3] 추락한 NASA의 무인 태양광 비행기 헬리오스

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1861호(2018. 8. 29. 발행)에 기고한 원고입니다.

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미국 기업의 81%, 2025년까지 사용 전력의 25%를 자가 발전.pdf

◾ 시장조사기관 센트리카 비즈니스 솔루션에 따르면, 미국 기업의 81%가 2025년까지 사용 전력의 25%를 자가 발전으로 충당할 계획인 것으로 조사되었음

▸ 센트리카 비즈니스 솔루션은 1천 개 이상의 기업을 대상으로 고정설치형 축전지나 자가 발전, 수요 대응 등 에너지 기술을 새로 도입하는 데 도움 또는 장벽이 되는 주요 요인 파악을 위해 조사한 결과를 보고서로 발간하였음

▸ ‘에너지 어드밴티지 리포트(The Energy Advantage Report)’의 내용에 따르면, 조사 대상 기업의 약 25%가 이미 태양광 발전이나 열병합 발전 시스템에 의한 자가 발전 설비에 투자하고 있으며, 약 3분의 1은 현재 설비 투자를 검토 중임

The Energy Advantage Report Executive summary.pdf

◾ 한편 미국 기업의 35%가 에너지 전략을 수립하고 있다고 밝혔지만, 정책을 뒷받침할 정략적 목표와 예산까지 확보하고 있는 경우는 많지 않은 것으로 밝혀졌음

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1854호(2018. 7. 11. 발행)에 기고한 원고입니다.

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※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1852호(2018. 6. 27. 발행)에 기고한 원고입니다.

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중국 태양광 발전 정책 변경, 글로벌 패널 공급 과잉 우려.pdf

◾ 에너지 분야 시장조사기관인 대만 에너지트렌드(EnergyTrend)에 따르면, 태양광 패널의 글로벌 수요는 2018년에 처음으로 마이너스 성장하며 100 GW를 밑돌 것으로 전망됨

▸ 이런 전망은 중국 정부의 국가발전개혁위원회(NDRC), 재무부, 국가에너지국(NEA)이 5월 31일 발표한 태양광 발전 관련 정책 변경의 영향을 고려한 것임

▸ 중국 정부의 이번 정책 변경에는 태양광 발전의 2018년 도입 할당량에 대한 매입 가격을 인하한다는 내용이 포함되어 있는데, 단 중국 정부의 ‘태양광 빈곤 퇴치 프로젝트(PAPV)’에 대해서는 매입 가격을 유지하기로 하였음

▸ 도입량에 대해서는 분산 전원 시스템을 약 10 GW로 하고, 지상 설치형의 메가 솔라 (대규모 태양광 발전소) 등은 할당을 일시 중단하기로 결정했는데, 그 결과 중국 국내 수요는 2017년 대비 40% 감소한 31.6 GW까지 급락할 것으로 에너지트렌드는 내다봤음

▸ 이번 정책 변경에도 불구하고 중국이 태양광 발전의 세계 최대 시장인 사실에는 변함이 없겠지만, 2018년 글로벌 태양광 패널 수요에는 영향을 미칠 것으로 예상됨

▸ 에너지트렌드에 따르면 2018년 태양광 발전의 글로벌 수요는 2017년 대비 5~8 % 감소한 92~95 GW가 될 전망이며, 다른 신흥시장들이 성장을 견인할 것으로 예상되는 2019년까지는 100 GW 이상의 수준으로 회복할 가능성은 거의 없음

▸ 태양광 패널의 글로벌 수요는 중국 정보의 태양광 산업지지 정책에 힘입어 지속 성장하며 2017년에 처음으로 100 GW를 넘어선 바 있는데, 중국 정부의 정책 변화로 인해 올해 처음으로 마이너스 성장을 기록할 것으로 보임

◾ 태양광 패널의 중국 내 수요 감소와 가격 하락은 중국 패널업체들의 해외 시장 진출을 촉진할 것이며, 이에 따라 글로벌 시장도 가격 하락 문제를 겪게 될 것으로 예상됨

▸ 중국의 태양광 수요는 29~35 GW까지 줄어들어 있는데 이는 태양광 발전의 공급망에 압박요인으로 작용하고 있으며, 태양광 패널은 공급 과잉 우려에 따라 가격 하락이 이미 진행되고 있음

<자료> EnergyTrend

[그림 1] 중국 태양광 패널의 가격 하락 추이