‘에너지혁명2030’ 저자

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녹현리서치 회장

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2015 미래에너지포럼

한국산업기술대학교 지식기반 기술,에너지대학원 교수

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“지금부터 준비하지 않으면 신재생에너지 시장의 주도권은 국내 기업들에 오지 않을 것입니다.”

김도원 보스턴컨설팅그룹 서울사무소 공동대표는 8일 서울 소공동 웨스틴조선호텔에서 열린 ‘2016 미래에너지포럼’에서 ‘에너지 신사업의 미래, 주도할 것인가 방관할 것인가?”라는 주제로 특별강연을 했다.

“세계적인 기업들은 이미 신에너지 사업과 관련, 인수와 투자를 진행하고 있습니다. 정부는 2020년을 목표로 신에너지 시장을 창출하겠다는 공약을 걸었지만 그 때는 미국 뿐 아니라 주요 선진국들이 신에너지 사업을 크게 확산할 것입니다. 우리도 지금부터 준비해야 합니다.”

김 대표는 분산전원(Distributed Energy Resourse·DER)이 에너지 혁명을 가져올 것으로 전망했다. 분산전원은 신재생에너지를 이용, 에너지가 필요한 곳 주위에서 작은 규모로 전력을 생산하는 방식이다.

그는 “미국 뉴욕주가 분산전원을 중심으로 한 신에너지 산업 목표를 설정했다”며 “분산전원을 통해 중앙 발전의 비효율을 최소화하고 에너지 관리를 효율적으로 할 수 있다”고 말했다.

미국 뉴욕주는 35년 이상 된 발전설비가 전체의 60%다. 우리나라는 정전되는 시간이 1년 중 12분에 불과하지만 미국은 2시간에 달한다. 미국 동부 지역의 경우 허리케인이 오면 대규모 정전도 종종 발생한다. 뉴욕주가 이를 해결하기 위해 “모든 뉴욕 시민에게 깨끗하고, 유연하고, 저렴한 전력을 공급하겠다”며 에너지 시스템 개혁안을 내놓은 것이다.

분산전원이 확산되려면 경제성은 물론 에너지 효율성, 저장장치, 고객들의 수요까지 담보돼야 한다. 그는 “테슬라 모델S를 미국에서 사려면 4년을 기다려야 하지만 고객 수요가 늘어날 수록 배터리와 에너지 저장장치 가격이 떨어질 것”이라며 “기술 혁신으로 수요와 생산을 통합할 수 있는 시스템이 나온다면 분산전원이 보편화될 것”이라고 말했다.

그는 “궁극적으로 자가 발전을 하는 것이 미래 에너지상”이라며 “이미 많은 기업들이 앞서가고 있다”고 말했다. 김 대표는 “일본 혼다가 집과 자동차를 중심으로 스마트홈 시스템을 준비중”이라며 “태양전지를 이용해 가정에서 전력을 생산하고 전기차는 물론 가정 내 모든 전기 사용 제품과 호환되는 에너지 저장 시스템을 개발하고 있다”고 말했다.

정부와 기업들에 대한 조언도 잊지 않았다. 김 대표는 “신에너지 사업은 장기적인 계획이 필요하다”며 “정부는 경제성 있는 사업 모델이 나올 수 있도록 지원을 아끼지 않고 기업은 기술 확보는 물론 정부의 정책 방향에 목소리를 낼 수 있도록 해야 한다”고 말했다.

글로벌 태양광 기업들이 앞다퉈 연구개발(R&D) 투자를 늘리고 있다.

블룸버그는 올해 세계 태양광 발전단지 건설 규모가 60기가와트(GW)에 근접하거나 넘을 것으로 예상했다. 원자력 발전소 건립 규모보다 3배 이상 많은 양이다.

2017년에 태양광의 그리드패리티(신재생에너지 발전 단가와 기존 화석 에너지 발전단가가 같아지는 균형점)가 올 것이라는 전망에 힘이 실리고 있는 가운데, 태양광에 대한 기업의 R&D 투자가 늘고 있다.

◆2017년은 그리드패리티 변곡점?...태양광 R&D 투자 늘리는 기업들

‘에너지혁명 2030’ 저자 토니세바는 지난 8일 조선비즈가 주최한 ‘2016 미래에너지포럼'에서 “2000년부터 2015년까지 태양광 시장은 매년 41%씩 성장했다”며 “기술의 발전으로 가격 경쟁력을 획기적으로 얻고 있는 가운데, 2017년에는 태양광 에너지 생산 단가가 기존 에너지 생산 단가와 같아지는 ‘그리드 패리티'가 올 것"이라고 말했다.

이우현 OCI 사장도 지난 13일 조선비즈와 인터뷰에서 “올해 태양광 설치 규모가 원자력 발전의 3배, 석탄발전의 1.5배 규모인 60GW가 될 것이라는 전망이 나온다. 세계 시장이 이만큼 커졌다는 것 자체가 그리드 패리티에 도달했다는 증거"라고 말했다.

이 사장은 “지금 태양광 산업의 문제는 기존 전력망과 전력 계통이 (에너지 변동성을) 얼마나 수용할 수 있는지 여부가 관건이 될 것"이라고 말했다. 태양광 발전과 보급을 위한 에너지 산업 정책의 변화가 더 중요하다는 뜻이다.

글로벌 태양광업체들은 에너지저장장치(ESS)와 빅데이터 등에 투자에 집중하고 있다.

중국의 메이저 태양전지 모듈 제조업체인 잉리그린 에너지(Yingli Green Energy)는 지난해 연구개발비로 매출의 4%인 6380만달러를 썼다.

한화큐셀은 지난해 연구개발비로 4830만달러를 사용해 세계 태양광 모듈 업체로는 두 번째로 많은 규모를 투자했다. 트리나솔라(3410만달러), JA솔라(2300만달러), 징코솔라(2220만달러) 등 중국업체의 투자도 뒤따랐다.

작년 초 독일 큐셀과 한화솔루원을 합병한 한화큐셀은 2014년(1380만달러)에 비해 R&D 투자 규모가 3배 넘게 늘었다. 현재 독일의 연구소에만 200여명의 연구 인력이 근무하고 있다. 단일 연구소로는 최대 규모다.

차문환 한화큐셀코리아 대표는 “태양광 운영 효율을 높일 수 있는 종합적인 솔루션에 대한 요구가 늘어나고 있는 추세"라며 “태양광 에너지 효율을 높이기 위해 태양광과 배터리 융복합 기술 개발, 셀에서 얻을 수 있는 데이터 분석 연구도 진행하고 있다”고 말했다.

◆석유 메이저 기업도 탈(脫)석유 몸부림...에너지신사업 투자 행렬 가속화

사우디아라비아 국영 석유회사인 아람코를 비롯해 엑손모빌, 셸, BP, 토탈 등 세계 석유 메이저 기업들도 탈석유 흐름에 올라타고 있다.

아람코를 이끄는 무함마드 빈 살만 부왕세자는 아람코 주식을 상장하고, 이 자금을 바탕으로 석유 없는 경제 체제를 구축하겠다는 내용을 골자로 한 장기 경제 개혁 정책을 지난 4월 발표했다. ‘비전 2030’이라고 명명된 이 전략은 저유가가 장기화 된 가운데, ‘석유 중독'을 끊겠다는 강력한 의지가 담겨있다.

유럽 최대 석유회사 셸은 지난해 영국 가스회사 BG그룹을 530억달러에 인수했다. 지난달엔 수소·바이오연료·풍력 사업을 전담하는 신에너지 사업부를 만들었다.

유럽 3위 석유회사인 토탈도 지난 5월 배터리 제조회사 샤프트를 11억달러에 인수하기로 했다. 토탈은 태양광·풍력으로 생산한 전기를 샤프트가 제조한 에너지저장장치(ESS)에 모아놓았다가 공급하는 전력사업을 추진할 계획이다.

미국 1위 석유회사 엑손모빌은 대규모 인수합병(M&A)을 위한 3000억달러 규모의 자금을 마련했다. BP는 '탈석유 전략'을 내세우고 대체에너지 사업부를 신설했다.

미국 GE는 지난달 사우디 정부와 항공·담수 사업에 10억달러, 에너지·해양 제조 시설에 4억달러를 투자하겠다는 계약을 맺었다. 사우디의 산업과 디지털 분야의 ‘게임 체인저'가 되겠다고 공언했다.

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그리드 패리티(Grid Parity)

신재생에너지 발전 단가와 기존 화석 에너지 발전단가가 같아지는 균형점. 최근 화석연료 고갈 문제와 대기오염 등의 환경문제를 해결하기 위해 태양, 풍력 등 신재생에너지로 전기를 생산하려는 노력이 이어지고 있다.

신재생에너지의 대량생산과 보급을 확산시키기 위해서는 가격 경쟁력이 생겨야하는데, 부품개발과 기술개발 등을 통해 생산원가가 낮아져 기존 화석에너지의 생산원가에 이르는 변곡점을 말한다. 국제유가가 상승할수록, 신재생에너지 관련 부품의 가격이 하락할수록 그리드패리티에 가깝게 도달할 수 있다.

“1900년에 찍은 뉴욕 5번가 사진을 보면 거리에 마차가 가득 차 있습니다. 자동차는 딱 한 대 뿐이죠. 만약 당시 누군가가 ‘자동차만 남고 마차는 모두 사라질 것’이라고 했다면 아무도 믿지 않았을 것입니다.”

“1913년 사진엔 같은 거리가 자동차로 뒤덮였습니다. 반대로 마차가 한 대 뿐이죠. 이렇게 변하는데 13년 밖에 걸리지 않았습니다. 자동차는 마차를 완전히 사라지게 만든 파괴적인 기술이었습니다. 지금도 이런 파괴는 일어나고 있습니다.”

‘에너지혁명 2030’의 저자 토니 세바(Seba)는 6월 8일 서울 소공동 웨스틴조선호텔에서 열린 ‘2016 미래에너지포럼‘에 참석, “에너지 인터넷(internet of energy)이 기존 에너지·교통 산업을 완전히 파괴할 것”이라고 말했다.

디지털 카메라가 필름 카메라를, 내연기관 자동차가 마차를 대체한 것처럼 에너지 기술이 현재 에너지·교통 산업을 완전히 바꿀 것이란 전망이다. 그는 수년 내 에너지 산업 전반에 극적인 변화가 일어날 것으로 예상했다.

세바는 “2017년부터 태양광 발전이 기존 발전 방식을 압도하고, 2030년엔 전기차가 내연기관 자동차를 대체할 것”이라고 했다. 그는 이런 변화를 이끌 6가지 기술로 센서, 에너지 저장, 전기자동차, 태양광, 빅데이터, 인공지능(AI)을 제시했다.

◆ 모든 사물에 센서 탑재… 에너지 저장 기술 주목

“2007년부터 2014년까지 센서 숫자는 1000만개에서 100억개로 1000배 늘었습니다. 반면 센서 비용은 1000배 싸졌죠. 이 추세가 계속되면 1년에 10조개의 센서가 추가됩니다. 모든 제품이 센서를 갖게 될 겁니다.”

세바는 센서 기술이 에너지·교통 산업에 큰 영향을 줄 것으로 전망했다. 센서 기술을 기반으로 작동하는 자율주행차를 대표적인 예로 들었다.

세바는 “구글이 2012년 자율주행차에 탑재한 센서(LIDAR)를 발표했을 때 가격이 7만달러였는데, 1년 후 2세대 제품은 1만달러로 싸졌다. 2014년엔 1000달러로 떨어졌다. 곧 250달러까지 떨어질 것으로 예상된다. 센서 기술의 발전으로 자율주행차가 본격적으로 가능해졌고 모든 사물과 소통할 수 있게 됐다”고 했다.

에너지 저장 기술도 중요한 변화를 만들어 낼 것으로 봤다. 에너지를 저장하는 비용이 급격히 줄어들면서 배터리가 급격히 늘어나고 궁극적으론 발전 시설과 송전 시설을 대체할 것이란 전망이다. 실제로 2010년 이후 매년 16%씩 배터리 제조 비용이 떨어지고 있다.

그는 “BYD, 폭스콘, 삼성SDI, LG화학 등 많은 기업이 대규모 배터리를 생산하고 있다. 2020년엔 커피 한 잔 가격에 하루 동안 사용할 에너지를 저장할 수 있을 것으로 본다. 모든 사물에 배터리가 장착되고 연결된다면 배터리 인터넷 시대가 열릴 것”이라고 했다.

◆ 전기차發 파괴 대비해야… 빅데이터·인공지능도 한몫

세바는 전기차 회사 테슬라를 예로 들며 전기차 기술의 중요성을 강조했다.

“테슬라 모델S는 2013년 올해의 자동차로 선정됐습니다. 올해의 전기자동차가 아닙니다. 고객 평가 점수는 100점을 넘어 103점을 받았습니다. 2030년이 되면 새로 출시되는 자동차는 모두 전기자동차가 될 것입니다.”

2017년엔 4만달러 가격의 전기자동차가 나오고, 2020년엔 3만3000달러로 전기차 가격이 떨어질 가능성이 높아 내연기관 자동차와 가격 차이가 없어진다는 것이다. 가격 차이가 없어지는 순간 효율, 성능이 내연기관보다 앞서는 전기차의 시대가 열리게 된다는 설명이다.

그는 내연기관 자동차의 연료 효율이 20% 수준이지만 전기차는 90~95%라고 설명했다. 움직이는 부품 개수도 내연기관 자동차(2000여개)에 비해 전기차(100개)가 훨씬 적다.

그는 “포르셰 성능의 자동차를 뷰익 가격에 살 수 있다. 디지털 카메라가 필름 사진기를 대체한 것처럼 폭발적인 와해가 일어날 것”이라고 했다.

세바는 태양광 에너지 기술도 언급했다. 2000년부터 2015년까지 매년 41%씩 태양광 시장이 성장했다는 것이다. 이런 추세가 계속되면 곧 전세계 에너지 생산량의 100%를 차지할 수 있다는 게 세바의 주장이다.

세바는 “태양광 에너지 생산 단가가 기존 에너지 생산 단가와 같아지는 ‘그리드 패리티’가 2017년에 도달할 것”이라고 했다.

그는 빅데이터와 인공지능(AI) 기술도 에너지 혁명을 앞당길 것이라고 전망했다. 세바는 “우린 역사상 가장 큰 파괴의 문 앞에 있다. 에너지·교통 부문에서 엄청난 파괴가 있을 것이고 2030년이면 그 과정이 끝난다. 파괴에 동참하거나 파괴의 대상이 되거나 둘 중 하나의 선택만 남아 있다”고 했다.

“세계적으로 신재생 에너지 비중이 크게 높아지고 있습니다. 미국 캘리포니아에서만 태양광으로 3기가와트(GW)를 생산합니다. 스마트 그리드가 중요한 전환점에 있고, 변화는 더 빨라질 것으로 봅니다.”

라지트 가드 UCLA 교수는 8일 서울 소공동 웨스틴조선호텔 그랜드볼룸에서 열린 ‘2016 미래에너지 포럼’에 참석, “스마트 그리드 연구를 통한 전력 수요 관리 문제가 중요해지고 있다”며 이같이 밝혔다.

가드 교수는 “전력 시스템 보안을 유지하는 것이 중요하다. 스마트 그리드를 적용해 전력 수요에 빠르게 반응할 수 있을 것”이라고 했다.

◆ 스마트 그리드 전환점…신재생 에너지 비중 늘어

가드 교수는 세계적인 신재생 에너지 확대 추세를 강조했다. 에너지를 효율적으로 활용하려면 스마트 그리드 기술이 필요하다고 했다.

가드 교수는 “미국은 전기차 충전소 확충을 위해 45만개의 플러그인을 만들겠다고 밝혔다. 캘리포니아 주지사는 캘리포니아 유틸리티 회사들이 의무적으로 신재생 에너지를 50% 사용해야 한다는 법안도 통과시켰다”고 말했다.

그는 이어 “노르웨이는 2020년까지 휘발유 자동차 판매를 금지하겠다고 밝혔다. 세계적으로 이런 추세가 확대되고 있다”고 강조했다.

가드 교수는 “UCLA는 필요로 하는 전력의 80%를 자체 생산해 공급하는 마이크로 그리드가 있으며, 기업과 협력해 다양한 기술적 아이디어를 내놓고 있다. 기술 발전으로 스마트 그리드 관련 변화가 빠르게 진행될 것”이라고 했다.

◆ 에너지 수요 관리 중요…빅데이터 활용

가드 교수는 향후 전력 수요 관리가 중요해질 것이라고 전망했다.

전력을 별도로 가정에서 구매하거나 별도 배터리에 저장했다가 다시 판매하는 등 에너지 활용 방안이 다양해질 것이기 때문이다.

스마트 그리드를 활용하면 전력 사용량, 집중 사용 시간 등 관련 정보를 축적할 수 있기 때문에 소비자 수요에 빠르게 반응할 수 있다는 장점이 있다.

가드 교수는 “UCLA 캠퍼스 곳곳에 200개 이상의 전기차 충전소가 있다. 앱으로 데이터를 스마트 그리드 사업자에게 전달, 운전자들의 행동 데이터를 분석해 언제 얼마나 충전하는지를 알 수 있다. 어떻게 데이터를 분석하고 활용하느냐가 중요하다”고 했다.

그는 “관련 기술 비용도 점점 낮아지고 있어 충분히 경제적으로 사용할 수 있다. 여러가지 에너지 자원이 있지만 계속해서 기술을 발전시킬 필요가 있다”고 했다.