태양에너지로의 대전환

○ 과거에는 석탄·석유·가스 등 화석연료가 국가 경제와 안보의 근간을 이루었지만, 기후변화 대응을 위한 에너지 전환이 화두가 되면서 세계는 ‘태양의 시대’로 진입

• 태양에너지는 태양에서 방출되는 빛과 열 형태의 에너지로 화석연료를 대체할 재생에너지 자원으로 주목받고 있음

- 햇빛을 통해 전기를 생산하는 태양광 발전, 태양열을 모아 열에너지로 이용하는 방식 등으로 활용되며 생산 과정에서 온실가스가 배출되지 않아 친환경 에너지로 꼽힘

- 파리기후협정¹ 이후 각국은 태양에너지를 에너지 안보를 위한 전략적 자원으로 인식

- 생애주기 온실가스 배출량은 kWh당 48gCO₂eq로 석탄(800~900gCO₂eq)과 가스(400~500gCO₂eq) 대비 압도적으로 낮음

• 태양광 발전은 지난 10 년 사이 패널 효율 개선, 대량 생산, 글로벌 공급망 확대로 발전 비용이 89% 하락

- 햇빛을 이용하기 때문에 연료비가 들지 않으며, 전력 생산에 사용되는 패널 가격 역시 태양광 누적 설치 용량이 2배 늘어날 때마다 20% 하락

- 저렴한 설비 비용으로 인해 전 세계 재생에너지 신규 설비의 4분의 3을 차지

- 화석연료가 직면한 자원 고갈 없이 지속적으로 확대 가능하며, 규모의 경제에 따라 생산량이 늘어날수록 가격이 내려가는 선순환 구조가 형성됨

- 2024년 전 세계 전력 공급량의 6%를 차지하며 10년 전 대비 3배 이상 증가

• 실리콘 태양전지가 등장한 이후 70 년간 발전 단가가 지속적으로 하락해 태양광 발전 비용은 화석연료보다 저렴한 수준에 도달

- 2023년 기준 전 세계 태양광 발전의 균등화발전단가(LCOE)² 평균은 MWh당 40 달러 수준으로 석탄(74달러)이나 천연가스(92달러)에 비해 훨씬 저렴

- 국제에너지기구(IEA)는 2027년 무렵 태양광 발전이 석탄·가스발전을 넘어서며 세계 최대 청정에너지 공급원으로 부상할 것으로 전망

○ 태양에너지는 이미 일상생활 전반에서 널리 활용되고 있으며 점차 그 범위를 확장 중

• 태양광 발전은 태양전지 패널을 통해 햇빛을 전기에너지로 변환하여 가정·건물·발전소 등에서 전력을 생산하는 방식으로 주택 지붕부터 대규모 태양광 발전소 이르기까지 폭넓게 적용

- 여분의 에너지는 배터리에 저장하거나 전력망에 공급하여 대규모 전력 수요 대응에 활용

• 태양열에너지는 태양열 집열기를 통해 포집한 태양 복사열로 물이나 열매체를 가열하는 방식으로 활용되며, 건물 냉난방이나 온수 공급에 주로 사용

- 많은 변환 단계로 효율성이 떨어져 주로 건물 냉난방이나 온수 공급을 위한 보조 열원으로 활용되고 있지만, 최근에는 산업용 시스템 개발 시도도 활발

• 도시에서는 태양광 가로등, 태양광 정류장뿐 아니라 태양광 차양을 설치해 전력 절약에 활용

- 세종-대전 간 도로 중앙의 자전거 전용구간(약 8km) 일부에 설치한 태양광 패널 지붕으로 연간 2,200MWh의 전기를 생산해 세종시의 가로등과 전광판 등에 공급. 이는 도로 위 유휴 공간을 활용한 친환경 에너지 생산 모델로 평가받음

○ 태양에너지는 일상생활뿐 아니라 산업 전반에서도 주요 에너지 자원으로 자리매김

• 농업 분야에서는 냉난방 비용 절감에 기여할 뿐 아니라 태양광 발전을 통한 전력 생산은 농가의 새로운 소득원으로 부상

- 딸기 온실에서 여름철 여분의 태양열을 땅속에 저장해 겨울철 난방에 활용하고, 태양열로 곡물을 건조하는 태양열 건조기와 태양광 펌프 등의 보급도 점차 확대

- 태양광 패널을 통해 생산된 전기로 히트펌프를 가동해 난방 비용을 기름 대비 78% 절감

- 인삼 등 차광이 유리한 작물을 재배하는 밭에 태양광 발전 설비를 설치해 전력을 생산함으로써 농작물의 스트레스 완화를 통한 생산성 향상을 도모하고 농가 소득의 다각화와 지역 수용성을 제고

• 조명 및 건축 분야에서도 태양에너지를 활용한 패시브 기술³의 중요도가 증가

- 건물 디자인에 채광창, 태양광 집광기 등을 적용하여 낮에 모은 햇빛으로 실내 조명에 활용

- 건물에 트롬브 벽(Trombe wall)⁴ 등을 적용해 낮 동안 태양열을 흡수하고 밤에 방출하여 실내 온도를 유지하는 태양열 건축 기법이 실용화됨

• 공장·건물 지붕에 태양광 패널을 설치해 자체 전력을 생산하거나 야외 조명·통신시설에 이동식 태양광 발전 시스템을 활용해 전원을 공급하는 방식 등도 활발히 상용화됨

- 2023년부터 수도권 등 대도시의 일정 규모 이상 신축 건물에는 자가 발전 설비가 의무화되면서 롯데월드타워 등 초고층 빌딩 일부에 건물일체형태양광(BIPV)⁵ 패널이 설치됨

- 한국에너지공단 신사옥 등 에너지 관련 공공기관 건물에도 다양한 BIPV 기술이 도입됨