■ 변화의 배경

전 세계의 전기 공급 체계는 산업이 형성된 이후로 가장 급격한 운영환경과 기술상의 변화를 맞이하고 있다.

산업의 경영자들에게 변화에 편승할 것인지, 시대착오적이고 비용 낭비적인 현 상황에 안주할 것인지를 선택할 것을 요구하는 변화의 파도가 산업 전반에 몰아치고 있다.

‘발전소를 짓고, 에너지를 판매하는’ 시대는 끝났다.

책임질 수 있는 방식으로 에너지 수요에 대비하는 민첩하고 다면적인 접근을 요구하는 변화가 진행 중이다.

30년간, 전력 사용의 효율성 증대는 새로운 발전소를 짓는 것에 비해 저렴하고도 효율적인 대안으로 알려져 왔다. 소비자들의 에너지 사용에서 효율성은 증대되고 있으므로 전력시장에서 수요가 급증하지는 않고 있다.

건축 분야, 전기기기 생산, 조명, 건물 리노베이션 등의 분야에서 에너지 절약 기술은 점점 더 많이 적용되고 있고, 이는 가정, 사업체, 정부 빌딩에서 에너지 수요가 서서히 감소할 것임을 의미한다.

운송수단용 에너지의 부분적인 전기화 역시 새로운 전기 시장을 열 것이나, 이는 차량이 화석 연료보다 전기에 의해서 구동되는 것이 더 효율적인 경우에 한정될 것이다.

전체적인 추가 전력 수요는 그리 크지는 않을 것이며, 피크타임을 피하거나 더 나은 방법인 태양광 발전 시설에 의해 해결 가능할 것이다.

또 다른 저렴한 비용의 에너지원으로서 풍력의 등장은 전통적인 발전 업계의 운명을 좀 더 복잡하게 만들고 있다. 풍력 발전이 지나치게 초보적이라 사용하기엔 무리가 있을 것이라 생각해왔던 사람들은 더 많은 풍력이 성공적으로 다양한 산업체계에 흡수되는 것을 보고 의견을 수정해야만 했다.

정교한 연구모델들은 20% 이상, 최대 30% 정도까지의 에너지 사용량이 새로운 발전소를 짓는 대신 이미 존재하는 발전 장비들을 잘 운영하는 것만으로도 해결될 수 있다는 사실을 보여줬다.

열병합 발전은 오랜 기간 동안 연료를 태워 전기를 만드는 것을 주목적으로 하고, 남은 열을 다른 목적에 사용하는 수단이었다. 열을 사용하여 공정을 수행하는 산업체들은 수년간 이것의 혜택을 발견하였다. 냉난방이 필요한 상업용 건물들 역시 이것이 경제적이란 것을 발견하였다.

불행하게도, 이러한 효율성이 높은 기술은 노스캐롤라이나 주에서는 잘 실용화되어있지 않다. 그에 비하여, 석탄과 원자력 발전소들은 극도로 비효율적이다; 그것들은 엄청난 양의 열을 - 연료의 3분의 2에 해당된다 - 낭비하며, 공정 과정에서 무시무시한 양의 물이 소요된다.

▲ ▲태양광과 원자력의 발전 시간당 발전 비용 비교(그림 1). ▲태양광과 원자력의 발전 시간당 발전 비용 비교(그림 1)

■ 태양이 게임의 흐름을 바꾸고 있다

2009년까지, 에너지 사용 효율 증대 방법론, 열병합발전, 풍력과 태양열 발전, 그리고 태양열 온수 시스템은 노스캐롤라이나 주의 거대 산업체들이 선호하던 전통적인 ‘발전소 짓고 에너지 팔기’라는 비즈니스 모델에 도전장을 내밀었다.

그것들 모두 새로운 화력이나 원자력 발전소를 건축하는 것에 비해 비용이 저렴하고, 훨씬 더 빨리 서비스를 제공할 수 있었다.

현재, 2010년에 낡은 방식의 사업을 고집하는 산업체들에 대한 마지막 공격이 다가오고 있다. 세계 여러 곳과, 여기 노스캐롤라이나 주에서, 한때 가장 비싼 ‘재생가능에너지’ 들 중 하나였던 태양광 발전은 새로운 원자력 발전소를 짓는 것보다 더 저렴하게 되었다.

그림 2는 1998년부터 2008년까지 미국에서의 태양광 발전 비용의 하락 추세를 보여주고 있다.

로렌스 버클리 국립 연구소의 연구원들에 의하면, 태양광 발전 시스템 비용은 1998년에 기기 당 12와트 생산에 12달러에서 2008년에 평균적으로 8달러까지 하락하였다 - 이는 10년 만에 3분의 1이 감소한 것이다. 2009년과 2010년에, 모듈 가격이 급격히 하락하면서 비용은 더 빠르게 감소하였는데, 12년간의 시스템 비용 감소는 50%에 달한다.

2010년 중반에 노스캐롤라이나 주의 설치 업자들에 의해 제공된 자료에 의하면, 대규모 시스템은 킬로와트 당 12에서 14센트 또는 그 미만에 전력 공급이 가능하고, 주택용 중간 규모 시스템은 킬로와트 당 14센트에서 19센트에 전력공급이 가능하다. 이러한 점에서 그림 1에 나타난 평균 비용은 16센트이다. REC(Renewable Credits)를 판매할 수 있다는 가능성이 태양광 발전의 이점을 더 부각시킨다.

경험 많은 산업 분석가들은 태양광산업이 셀 제조분야로부터 설치분야까지 빠른 속도로 확장됨에 따라 태양광발전시스템 비용이 다가올 10년 내에 지속적으로 하락할 것이며, 전형적인 산업의 ‘학습 곡선’에 따라 움직일 것이라 전망한다.

그림 1은 2010년부터 2020년까지의 이러한 전망을 보여준다. 현재 지붕에 설치하는 가정용 중범위(mid-range) 시스템의 발전비용은 킬로와트 당 14에서 19센트이며, 산업용 대규모 시스템에서는 약 14센트이다. 2020년의 전 섹터에 걸친 비용은 킬로와트 당 7.5센트가 될 것으로 전망된다. 유사하게, 태양열 온수 시스템은 새로운 원자력 발전소에서 만들어진 전기를 사용하는 온수 시스템에 비해 ‘비용 절감’의 이점을 지니고 있다. 일반적으로 가정용 전력 소비의 15~25%는 온수를 사용하는 데에 쓰인다.

2009년에 7,000메가와트(MW) 이상의 용량의 태양광 발전 설비가 전 세계에 설치되었는데, 그 중 절반은 독일이었다. 미국에서는 캘리포니아, 뉴저지와 같은 선도적인 주들에 429메가와트의 설비가 설치되었다. 노스캐롤라이나주에는 8메가와트의 설비가 설치되었다.

2009년 말까지 누계로 2만2,000메가와트 이상의 태양광발전 시스템이 전 세계에 설치되었다. 독일, 스페인, 그리고 일본이 선도적인 국가들이며, 독일에만 9,000메가와트 이상의 설비가 설치되었다. 미국에는 1,653메가와트의 설비가 설치되었으며, 캘리포니아에 1,102메가와트, 뉴저지에 128메가와트 용량의 설비가 설치되었다. 노스캐롤라이나 주에는 13메가와트가 설치되었다.

태양광발전 시장은 지금 당장이라도 전 세계에 ‘가장 적은 비용이 드는’ 발전 방식으로 확장될 태세를 갖추고 있다. 그에 비해, 미국 내의 많은 원자력 발전소가 오랜 기간 동안 가동되지 않고 있다. 최대로 제안된 원자력 반응로의 수는 1,100에서 1,200개사이의 범위에 걸쳐 있다.

에너지 산업이 직면하고 있는 가장 극적인 변화는 에너지 사용방법의 효율성 증대, 열병합 발전, 그리고 대부분의 태양광 발전 시스템이 가정이나 사업체, 공공건물에 설치되어 있으며, 중앙 발전 시설에는 있지 않다는 사실에 의해 더욱 명확해진다. 에너지 산업과 에너지 경제는 전체적으로 함께 ‘분산형’ 에너지 모델을 향해 이동 중이다.

이 와트 당 용량의 설치비용은, 로렌스 버클리 국립 연구소의 자료를 사용하였으며, 이 자료는 그림 1에서 킬로와트 당 발전 비용을 컴퓨터로 계산하는 데 사용되었다.

▲ ▲미국 내 태양광 발전 시설 설치비용의 하락.,1998-2008(Wiser,2009)(그림 2). ▲미국 내 태양광 발전 시설 설치비용의 하락.,1998-2008(Wiser,2009)(그림 2)

▲ ▲가정용과 상업용 태양광 발전의 비용 명세, 2006-2015, 미국 에너지부(그림 3). ▲가정용과 상업용 태양광 발전의 비용 명세, 2006-2015, 미국 에너지부(그림 3)

■ 누가 새로운 원자력을 위해 비용을 지불하는가?

전통적인 산업의 몇몇 경영자들은 끈질기게 원자력 발전소의 설치 허가를 받기 위해 매달려왔다. 듀크 에너지사가 노스캐롤라이나의 소비자들을 위해 수행한 사우스 캘리포니아 주의 리(Lee) 원자력 발전소에 대한 ‘사전 개발’비용에 대한 연구를 하면서 몇몇 경영자들은 그 과정에서 심지어 요금을 올리기까지 했다.

산업의 최고 경영자들은 이러한 사업 전략에 따르는 지불 의무와 어마어마한 위험에 대해 잘 알고 있다. 이것이 바로 새로운 원자력 발전소 건립을 고려하는 사람들이 연방 대출이나 지급보증을 통해 납세자들에게, 그리고 계획과 자금융통에 필요한 자금을 전기요금 인상이라는 주 의회 입법을 통해 전기 소비자들에게 비용을 전가하려고 하는 이유이다. 일반적인상황에서는, 자신들이 이러한 비용을 축적하다가 발전소가 완공된 뒤 전기를 생산하여 전기세로 이를 보전하려 할 것이다.

여기서 볼 수 있는 경제학적인 역설은 상승하는 요금이 원래 발전소가 기본적으로 산정한 것에 비해 예상 수요를 억제하고 있다는 것이다. 이것은 시작에 불과하다. 그들은, 새로운 발전소가, 만약 건립된다면, 요금을 지속적으로 상승시켜 다른 대체 에너지 - 풍력, 태양광, 그리고 열병합 발전과 같은 - 보다 더 비싸게 만들 것이다. 원자력은 지속되는 에너지 사용의 효율성 제고에 비해 더욱 많은 비용이 들 것이다.

2007년에 노스캐롤라이나 주 의회는 태양광발전과 같은 ‘값비싼’ 재생 에너지의 급격히 상승하는 요금으로부터 소비자를 보호하기 위한 재생 가능 에너지와 효율성에 대한 기준을 제정했다 - 바로 ‘태양광 발전 비용 상한’ 이다. 이제 그 대신에 ‘원자력 발전 비용 상한’이 필요하다는 것이 명백해졌다. 요금 부담자들은 그들이 그만큼 사용할지도 알 수 없는 상황에서 요금을 선불로 낼 것을 요구받고 있다.

노스캐롤라이나 주 산업 위원회는 요금 부담자들의 돈을 소비자들이 바로 혜택을 볼 수 있는 새로운 태양광 발전에 사용해야 한다.

미국의 가정용, 상업용 태양광 발전 시스템의 설치비용은 지속적으로 낮아지고 있다. 시스템 설치비용에서 가장 큰 부분을 차지하는 결정질 실리콘 모듈의 가격은 1달러 선까지 낮아질 것으로 예상된다.