신재생에너지

 

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기존 에너지는 석탄, 석유 등 화석연료에 의해 만들어진 것으로, 효율이 좋다. 하지만 환경 문제 및 자원 고갈 문제가 대두되면서, 신재생에너지가 각광을 받게 되었다.

 

 

신재생에너지는 신에너지와 재생에너지의 합성어다.

 

신에너지란 화석연료를 변환하거나 수소나 산소의 화학반응으로 생선된 전기 또는 열을 이용하는 에너지다. 

수소에너지, 연료전지, 석탄액화가스화 기술 등이 있다.

재생에너지보다 에너지를 만드는 과정이 복잡하다.

 

수소에너지는 물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리한 후 연소시켜 얻는 에너지다. 

연료전지는 수소와 산소가 화학 반응을 통해 결합하고 물이 만들어지는 과정에서 생성된 전기와 열에너지를 활용한 것이다. 

석탄액화가스화 기술은 고체 연료인 석탄을 액체연료로 전환시키거나 높은 압력으로 가스화시켜 에너지를 발생시킨다.

 

재생에너지란 자연 발생적인 에너지다.  태양의 복사열이나 공전과 자전, 지구의 핵 등에서 비롯된 에너지로 고갈 위험이 없다. 

태양에너지, 풍력에너지, 수력에너지가 있다.

재생에너지는 에너지를 만드는 과정이 보다 쉽고 직관적이다.

 

 

신재생에너지 산업은 유가와 관련이 깊다. 

유가 관련한 이슈 및 문제가 발생하면 신재생에너지에 대한 수요가 증가하며 반대로 유가가 안정세를 보이면 신재생엥너지에 대한 관심과 수요는 정체된다.

 

 

전 세계 인프라 거래 중 신재생 에너지 비중은 약 40%이다. 연간 1,300건 정도다. 

전세계 발전량 중 재생에너지 비중은 이미 25%를 넘었고, 2040년에는 약 40%로 전망한다. 

각국에서는 환경 이슈로 최종 에너지 소비량 중 재생에너지 비중 목표치를 매년 상향하고 있다.

 

재생에너지의 발전원별 비중은 수력이 53%, 풍력이 24%, 태양광이 18%를 차지한다. 

발전원별 설비 규모 연평균 증가율은 태양광이 44%, 풍력이 15%, 수력이 3%를 보인다.

 

전세계 전체 신재생에너지 거래 규모는 연간 350조 원 수준이다. 

풍력이 41%, 태양광이 39%, 기타 수력이나 바이오매스, 지열 등이 20%를 차지하며, 

지역별로는 유럽이 43%, 북미가 27%, 아시아가 17%, 호주가 3%, 기타 10%의 비중을 보이고 있다.

 

 

 

<지역별 현황>

미국은 노후된 석탄 발전을 대체하려는 수요로 가스복합 및 태양광 투자가 활발하다. 

 

유럽은 시장 규모나 성숙도 면에서 가장 안정적이며, 

 

우리나라는 국토가 좁고 풍황 및 일사량 등 자연 효율이 지역 구조상 비교열위에 있어 신재생에너지 산업 발달이 미진한 편이다.

 

 

 

<종류>

신재생에너지는 크게 풍력발전, 태양광, 바이오매스 등으로 구분된다. 

 

발전펀드는 발전시설을 건설 및 운영하는 사업에 투자하는 펀드다. 발전소를 통해 전기를 얻어 판매해 수익을 얻는다.  

 

-풍력발전

회전날개를 이용해 바람의 운동에너지를 기계에너지로 변환해 전기를 얻는 발전방식이다.

 

풍력발전은 크게 육상풍력과 해상풍력으로 나뉜다. 

육상풍력은 터빈이 대형화되면서 육지에 설치 장소를 선정함에 있어 문제가 많다. 

주로 능선부를 포함한 산줄기에 설치해야 하는데 산림 생태계과 파괴되고 지형이 훼쇤되면서 환경에 악영향을 미친다.

또한 소음, 설치 및 운반 문제 등의 문제도 있어 최근에는 호수, 피오르드지형, 연안 등에 설치하는 해상풍력발전이 각광받고 있다.

 

특징

풍력발전은 신재생에너지 중 발전단가가 가장 저렴하다. 미국과 유럽의 대규모 육상풍력은 신재생에너지의 발전단가와 기존 화석에너지의 발전단가가 같아지는 균형점(Grid parity)을 달성할 정도로 경제성을 확보하고 있다. 

또한, 연료가 들지 않는 신재생 에너지 중에서 이용률이 가장 높다. 태양광의 Duck Curve 부작용을 보완하기도 한다.

 

 

리스크

1. 풍황 즉, 이용률이다. 풍량과 풍속에 따라 발전량 변동 위험이 있어서 입지가 중요하다. 

풍속 4m/s에서 회전날개가 작동하고 최대 발전효율을 내기 위해서는 10m/s 내외의 바람이 필요하다고 알려져 있다.

 

2. 전력가격 변동 리스크도 존재한다. 

전력가격은 수급, 가스가격, 기상 등의 영향을 받으며, 노후 원전 및 석탄발전소 폐지, 탄소가격 하한제, 가스가격 인상 등의 영향도 있다.

 

3. 발전소 운영 리스크

발전소를 유지 및 보수하기 위해서 풍력터빈업체의 하자보증 기간을 확인하고 

예측이 어려운 자연재해에 대비하기 위한 재해보험 가입도 검토해야 한다.

 

 

 

육상풍력은 시장이 성숙해짐에 따라 정부에서 보조금을 축소하고 있다. 통상 핵심지역 부동산에 준하는 수준의 요구수익률을 기대할 수 있어 안정적이고, 신재생에너지 공급의무화제도가 적용되고 전력 구매계약이 체결되어 현금흐름이 안정적이다. 보통 20년 이상의 장기 운영이 가능하다.

 

 

2017년 기준 전 세계 풍력발전 용량은 514GW로, 국내 풍력발전 용량보다 약 500배 큰 규모를 보인다. 

국가별 풍력발전 용량을 비교해보면 중국이 32%, 미국이 17%, 독일이11%, 인도가 6%, 영국이 4% 비중을 차지하고 있다.

 

유럽은 11개 국가에서 74개 해상풍력발전단지를 운영하고 있다.

영국은 신재생에너지 지원제도를 갖고 있다. 신재생에너지 의무할당제(Ro, Renewable Obligation)가 적용되어, 모든 발전사업자가 자신의 전력 공급량의 일정 부분을 신재생에너지원에서 구매하도록 의무화한다. 

영국은 유럽 국가 중 가장 풍부한 풍력자원을 보유하고 있는 것으로 평가된다. 

 

세계풍력에너지협회(GWEC)에 따르면 영국의 풍력발전설비 용량은 해마다 빠르게 증가하고 있다.

영국 전체 전기발전량에서 풍력발전이 차지하는 비중은 9%에 달한다. 

 

 

 

 

 

-태양광

태양광에너지는 가장 가까운 미래 에너지 시장에 큰 영향을 미칠 것으로 기대되는 에너지원이다.

 

<특징>

태양광에너지는 클린에너지로 자원 고갈 위험이 없다. 

 

수익의 원천인 발전량은 일사량과 모듈성능에 의해 가장 많은 영향을 받는다. 

 

단점은 경제성이 없다는 것이다. 화석연료 뿐만 아니라 다른 신재생에너지 대비 발전단가가 높다. 

태양광발전을 처음 시작하던 1970년대 태양광 모듈 가격은 와트(w)당 70달러 수준으로 매우 높았다.

100원의 전기 생산을 위해 천원을 사용해야 하니 정부의 보조금 등 정책 지원이 필수적이었다.

 

기술이 발전하면서 후면전극 기술(에너지 손실을 막기 위해 태양전지 양극과 전극을 모두 후면에 배치하는 기술)로 태양광 흡수율을 올리고, 결정질 위에 박막을 입혀 효율을 높이는 기술 등을 채택하고 있다. 

 

시스템 측면에서도 꾸준히 발전중이다. 

태양광발전 시스템은 태양전지, 인버터, 컨버터, 케이블, 소프트웨어 등을 모두 포함한 개념이다. 

인버터는 사이즈를 줄여 원가를 절감했고, 소프트웨어 기술력도 진화하고 있다.

 

태양광에너지에 필수 요소인 모듈가격이 크게 하락한 것이 핵심이다. 

 

 

 

 

태양광펀드는 태양광발전시설을 건설하고 운영하는 사업에 투자하는 펀드이다. 

태양광발전소를 통해 태양에너지를 전기로 전환해서 수요자에게 공급하고 그 대가로 수익을 발생시키는 구조다.

 

정부에서는 확정적인 장기계약을 통해 고정전력요금을 지급하고, 이를 근거로 일정량의 수익률을 확보한다. 

발전사업자가 만든 전기는 전력회사가 고정가격으로 전량 구매한다. 

구매 전 전력회사는 계통 접속을 검토하고 매전계약 및 접속계약을 체결한다. 

정부는 에너지 발전설비 인정을 허가해주는 등의 행정업무를 지원하고, 소속 위원회에서는 매입가격 및 기간에 대한 의견 제시 이후 비용 부담 조정 기관에서는 사용자로부터 부과금을 받아 전력회사에게 보조금을 지급한다.

 

최근들어 각국 보조금 지급이 축소되고 있는데 이는 태양광 펀드에 악재로 작용하지만 한편으로는 그만큼 태양광발전의 경제성이 확보되고 있다는 방증이기도 하다. 

 

간헐성 등의 문제로 인해, 전통 자산이 단기적으로 같이 발전하며, ESS에 대한 수요도 함께 커지고 있다.

 

 

 

 

 

-바이오매스(Biomass) 

바이오매스는 가축폐기물, 폐목, 풀, 음식물쓰레기 등을 에너지원으로 메탄발효하거나 직접 연소해 전기를 생산하는 방식이다. 

 

생태학적으로 바이오매스란 생물계 유기자원으로 번역되는데 이는 살아있는 동식물, 미생물의 유기물량을 의미한다. 

엄격히 말해 죽은 유기물인 가축폐기물이나 폐목 등은 바이오매스가 아니지만, 일반적으로 죽은 유기물도 바이오매스에 포함해 포괄적으로 칭한다. 

 

<장점>

바이오매스를 통해 쓰레기를 줄일 수 있으며, 바이오매스 연료를 활용하면 폐목 등의 매립과 분해 과정에서 발생하는 이산화탄소를 5% 수준으로 저감할 수 있다. 

바이오매스는 화석연료 대비 탄소배출량이 낮고, 전력 생산 예측 가능성이 높다. 

 

세계 바이오매스 시장은 원료가 풍부한 미국과 브라질, 유럽을 중심으로 형성되어 있으며 재생에너지 중 6%의 비중을 차지한다. 

브라질은 가솔린과 바이오에탄올을 번갈아 사용가능한 Flexible 차량이 많은데 약 90% 정도의 비중을 차지한다.

사탕수수를 원료로 바이오에탄올을 생산한다.