신재생에너지 발전 비용이 저렴해지는 이유

발전에 사용되는 에너지원을 기존 화석연료에서 재생 가능 에너지로 전환하는 건 기후 변화에 대한 영향을 최소화하고 지속 가능한 사회를 실현하는데 중요하다. 최근에는 태양광 발전이나 풍력 발전 등 비용이 크게 떨어지고 있어 글로벌 문제에 대한 데이터를 공개하는 미디어인 원월드인데이터(Our World in Data) 창업자인 맥스 로저(Max Roser)가 신재생 에너지를 이용한 발전 비용이 급속하게 저렴해진 이유에 대해 설명하고 있다.

현재 전 세계 에너지원 중 79%를 화석 연료가 차지하고 있다고 한다. 하지만 화석 연료는 지속되지 않을뿐더러 안전도 부족하다는 지적했다. 석탄과 석유, 천연가스 등 화석연료는 많은 사망자를 내는 탄소배출량도 많다. 화석 연료를 이용한 사망자가 많은 화석연료를 점화한 데 따른 대기 오염이 다양한 질병을 일으키는 것이다. 화석 연료에 의한 대기 오염 원인으로 사망한 사람은 연간 360만 명이라고 한다. 살인이나 전쟁, 테러 공격을 포함한 사망자 수 6배에 달한다. 대조적으로 바이오매스, 수력, 풍력, 태양광 등 신재생에너지는 화석 연료에 비해 안전하고 친환경적이며 에너지원으로 유망하다.

하지만 여전히 화석연료 발전을 포함한 많은 장면에서 주요 에너지원으로 전 세계 전력 공급에서 차지하는 석탄 비율은 37%, 가스는 24%를 차지하고 있다. 화석 연료를 전기와 열을 위해 연소시키는 건 전 세계 온실가스 배출량 중 30%를 차지하고 있다고 한다. 과거 화석 연료가 지구를 지배한 건 다른 모든 에너지원보다 저렴했기 때문이라는 지적. 신재생에너지가 화석 연료를 대체하려면 발전 비용이 저렴해질 필요가 있다는 주장이다.

2009∼2019년에 걸친 1메가와트당 전력 가격을 보면 석탄 발전 비용은 10년간 거의 변하지 않았고 가스 발전 비용은 감소하고 원자력 발전 비용은 증가했다. 2009년 시점 태양광 발전 비용은 화력 발전보다 229%, 육상 풍력 발전이 22%나 높았다. 하지만 10년 만에 가격이 크게 하락하면서 태양광과 육상 풍력은 저렴해졌다. 이에 따라 태양광 발전이나 풍력 발전에 대한 수요가 크게 증가했으며 2019년 새로 만들어진 발전 시설 용량에서 태양광, 풍력 발전 비율은 72%에 도달했다.

신재생에너지 가격이 화석연료보다 저렴한 이유를 알려면 발전 비용에 대해 생각해볼 필요가 있다. 화석연료와 원자력을 이용한 발전 비용은 발전에 사용한 연료 가격과 발전소 운영비용에 크게 의존한다. 한편 신재생에너지 발전은 기본적으로 연료 비용이 들지 않는 데다 운영비용도 비교적 저렴하기 때문에 실질적 발전 비용을 좌우하는 건 발전 기술 자체 비용이라고 한다.

태양광 발전 비용이 급격히 저렴해진 이유를 보려면 태양광 발전 역사를 되돌아 볼 필요가 있다. 먼저 태양광 발전 기술이 실용화된 1956년 시점에서 1와트당 비용은 지금 가격으로 환산하면 1,865달러 가량이며 화석연료를 이용한 발전과 경쟁력이 없었다. 이대로라면 태양광 발전은 수익성이 안 맞는다는 연구가 나왔다. 하지만 태양광은 우주 공간 발전이 가능하다는 이점이 있었기 때문에 위성에 전력 공급 목적으로 연구를 진행한 것.

태양광 발전 수요가 생기면서 태양광 발전 모듈이 반복 생산되면 점차 생산 공정이 개선된다. 이에 따라 태양광 모듈 생산 비용이 낮아져 결과적으로 태양광 발전 비용이 저렴해졌다고 지적했다. 초기에 비해 가격이 크게 하락한 1970년대가 되자 전력망에 연결하는 비용이 높은 원격지에 있는 동대와 철도 시설에 태양광 발전이 채택됐다.

우주 뿐 아니라 지상에서도 태양광 발전 시설이 배치될수록 더 태양광 모듈 가격은 감소하고 있다. 1와트당 태양광 모듈 가격을 보면 1976년 시점에서 태양광 모듈 가격은 와트당 106달러였지만 누적 용량이 10만 메가와트를 초과한 2019년에는 불과 0.38달러, 반세기 만에 99.6%나 하락했다. 태양광 발전 설비 용량이 기하급수적으로 증가하면서 태양광 모듈 가격은 기하급수적으로 줄어드는 경험 곡선 효과를 나타내고 있어 누적 용량 2배가 되면 모듈 가격은 20.2% 감소하는 관계가 보인다는 지적이다.

또 태양광 모듈 가격이 저렴해질 뿐 아니라 LCOE(Levelized cost of energy) 그러니까 균등화 발전 원가도 급격하게 줄어들고 있다. 태양광 발전 누적 용량이 증가하면서 저렴해지고 이는 해상 풍력 발전이나 육상 풍력 발전도 마찬가지다. 원자력 발전의 경우 LCOE는 누적 용량이 증가할수록 높아지며 석탄화력 발전소는 보합세다.

석탄화력발전소에서 LCOE가 경험 곡선 효과에 따르지 않는 이유는 발전소 효율을 크게 개선할 여지가 없고 연료 가격에 크게 의존한다는 점을 들 수 있다. 또 원자력 발전은 석탄 같은 제한 외에도 안전 문제에서 규제가 강화도힌 것 등의 영향으로 LCOE가 상승한 것이다. 화석 연료 중에서도 가스를 이용한 발전은 예외적으로 LCOE가 저하되지만 이는 가스 가격 하락에 의한 것으로 앞으로도 계속 떨어지는 건 아닌 것으로 보인다.

재생 가능 에너지는 경험 곡선 효과에 따르면 반면 화석 연료는 이런 경향을 볼 수 없다. 다시 말해 재생 가능 에너지를 더 확장하는 건 단순히 탄소 배출량을 감소시킬 뿐 아니라 더 발전 비용 감소를 초래하고 재생 가능 에너지 도입은 환경과 경제 양면에서 매력이 있는 것이다.

신재생에너지 비용이 저렴해지는 건 사람들이 더 저렴하게 전력을 얻을 수 있게 되어 평균 소득이 낮은 개발도상국에서 재생 에너지 수요가 높아지는 걸 의미한다. 최근에는 아프리카와 아시아 개발도상국에서 태양광 발전 수요가 급속하게 높아지고 있으며 앞으로도 신재생 에너지를 이용한 발전 비용은 낮아질 것이다. 신재생 에너지를 이용한 발전소 건설은 온실가스 배출을 빠르게 줄일 열쇠이며 또 대기 오염에서 사람을 구하고 에너지 가격을 낮춰 소득을 높여주고 빈곤은 줄여줄 수 있다고 말한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.