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중앙정부, 서울시발 태양광 보도자료나 언론매체 기사로, 태양광발전에 대해 숫자를 착각하고 거짓말하거나 오해한 말이 나온다. 본문

저전력, 전기요금/신재생 에너지

중앙정부, 서울시발 태양광 보도자료나 언론매체 기사로, 태양광발전에 대해 숫자를 착각하고 거짓말하거나 오해한 말이 나온다.

찬반 이전에 사업 기획자, 보도자료 기안자, 기자가 상식이 없다는 얘기라서,

언론매체라면 "기자 바보"라고 한 마디 하면 그만이지만,

만약 그 출처가 서울시 사업단이나, 산업부 관계자나 청와대쪽이라면 난감해진다. 정부 정책 신뢰가 팍 깎인다.

예를 들어 이런 것이다.


원전 1기에 해당하는 1GW 전력을 생산할 태양광 발전소를 만들려면 엄청난 땅이 필요하다. 탈원전 정책을 추진하는 정부(산업통상자원부)는 여의도(면적 2.9㎢) 4.6개(13.2㎢)가 필요하다고 추정했다. 

"여의도 4.6배 면적 태양광 발전소 세워야 原電 1기 대체" - 조선일보 2018.6.20

원자력문화재단은 1GW(기가와트) 발전설비를 구축하는데 태양광은 44제곱킬로미터의 부지가 필요하다고 주장했다. 동시에 제8차 전력수급기본계획의 신·재생에너지 설비계획(2030년까지 태양광과 풍력 48.6GW)을 태양광으로만 덮는다면 1830.4제곱킬로미터의 땅이 필요하고 그것을 환산하면 여의도 면적의 631배 되는 부지가 있어야 한다고 주장했다. 

이에 대해 사실관계를 검증해본 한국태양광산업협회는 태양광 1GW 발전설비를 구축하는 데 약 13.2제곱킬로미터가 필요한 게 진실이라고 밝혔다.[각주:1]이상훈 녹색에너지전략연구소 소장, 윤성권 녹색에너지전략연구소 연구원/ 프레시안 2017.09.23

자 이 두 기사는 맞는 말을 한 것일까? 아니다. 두 기사 모두 문제가 있다. 기자도 인터뷰한 자들도..
두 기사가 단위를 착각하지 않고 바로 적었다고 가정할 때, 큰 오류를 저질러 써놨다. 
만약 정책입안자나 실무부처나 전문 시민단체란 사람들이 정말 저런 수준으로 생각하고 정부 정책에 영향력을 미친다면 큰 문제다.


"1GW(=100만 킬로와트)[각주:2] 설비 원전"은 보통 가동률 85%정도[각주:3]를 가정하고 말한다. 즉, 설비용량 1GW 원전 1기의 연간 생산 전력은 1GW*24h/day*365day*0.85= 약 7.5 TWh 로 대충 말할 수 있다.

그럼 "1GW 설비 태양광"은 어떤가? 한국의 발전사업자들은 보통, 설비용량에 평균 하루 3.6시간[각주:4]을 곱한 값을 하루 발전량으로 계산한다. 즉 가동률은 3.6시간/24시간=15%다. 즉, 설비용량 1GW인 태양광 1기의 연간 생산 전력은 1GW*24h/day*365day*0.15 = 약 1.3TWh 에 불과하다. 

즉, 1GW 원자로 1기의 연간 발전량을 커버하려면 태양광 발전소는 1GW*85%/15% = 5.7GW 를 설비해야 한다. 태양광발전소는 낮에만 가동하므로 에너지저장장치를 덧붙여야 밤에도 전기를 공급할 수 있는데, 그 에너지 저장장치(ESS)의 충방전효율[각주:5]이 85%를 넘긴 쉽지 않을 것이므로 5.7GW/0.85 = 실제로는 설비용량 6.7GW가 필요하다.

만약 저기 시민단체 소장이 인용한 대로 태양광발전소 1GW용량을 설치하는 데 13.2제곱 킬로미터가 필요하다면, 원자력 발전소 1GW를 대체하려면 5.7GW를 설치해야 하므로 13.2*5.7= 약 75제곱킬로미터가 필요한 것이다. ESS 충방전효율을 고려한다면 계산상 거의 90제곱킬로미터가 필요하다.

그래서, 위 기사에 나온 정부관계자, 그리고 시민단체 대표의 말은 다 틀렸다. 여의도 다섯 개 넓이가 아니라, 30개 넓이가 필요하다. 신정부정책 2년째인데 아직 무지하거나 거짓말한 것이다.



독일의 예를 보자.

2016~2017년 기준, 독일의 태양광+풍력발전 설비용량은 전체 발전설비용량의 약 절반에 이른다. 우리나라 시민단체들이 아주 부러워 죽는 그건데,

15년간 재생에너지 설비용량을 대폭 늘렸지만, 기존 화석연료발전과 원자력발전 설비[각주:6]는 별로 줄지 않았다. 왜냐 하면 태양광, 풍력발전설비의 성질은 화력, 원자력과는 전혀 달라 설비용량을 단순비교해서는 안 되기 때문이다. 

재생에너지발전의 간헐성을 보완하려면, 날씨에 영향받지 않는 재래식발전설비를 활용해 전력예비율을 대폭 올려야 한다(적어도 싼 ESS를 대량생산해 국가전력망에 투입할 때까지 말이다). 화력-원자력발전만일 때 전력예비율은 수요급증만 대비하면 됐지만, 풍력-태양광발전비중이 높아지면 기상변화, 일중변화에 따른 공급급감도 대비해야 하니까, 전력예비율은 더 높아져야 한다. 

특히 미세먼지 대응 등으로 교통수단과 가정난방 전력사용이 늘면 전력생산량은 물론이고 전력예비율도 높여야 한다. 왜냐 하면 공장같은 사업장과 가정은 전력계약방식이 다르기 때문이다. 공장은 용량을 계약하기 때문에 한전관점에서 수요예측을 할 수 있어 그때그때 발전단가가 싼 석탄발전소와 계약해 스케줄을 잡아 전기값을 낮출 수 있다. 하지만 특히 세세하게 용량을 나눠 계약하지 않는 우리 나라 가정에서 사용하는 전기는 빅데이터를 쓴다 해도 계약서를 쓴 사업자처럼 정밀하게 예측가능하지는 못해서, 연료비가 가장 비싼 LNG발전소를 호출해 비싼 전기를 공급하게 된다. 그렇게 간헐적으로 굴러가는 발전소 설비용량 = 더 높은 발전 예비율이고, 무지한 사람들은 그것을 두고 "발전소를 많이 지어서 남아돈다"고 말한다.


그런데, 설비용량이 저렇게 많아도 독일의 연간 발전량에서 태양광+풍력의 비중은 반이 아니라 1/5 근처다.


독일의 발전량 그래프. 태양광은 화력, 원자력과 달리 인간이 통제할 수 없는 변수인 계절과 일일날씨 영향을 많이 받는다. 풍력은 바깥 바다에 발전터빈을 지으면 계절적 변화는 태양광보다는 덜하지만 그래도 얼마든지 일일변화는 아래 그래프처럼 변덕스럴 수 있다.

그래프에서, 맨 위층 노랑색이 태양광, 그 아래 옥색이 풍력이다.

(녹색으로 표시된, 꾸준하고 일정한 바이오매스는 태울 수 있는 생활쓰레기와 축산업, 임업부산물을 포함한다. 독일 하천은 운하가 발달할 만큼 유량이 일정한데, 그래서 수력발전도 비교적 꾸준하다.)

독일은 주로 석탄화력발전소를 수명연장하고 개량해서 재생에너지의 심한 출력변동을 커버했다. (독일은 유럽의 주요 유연탄 생산국가인데 그래도 석탄수입국이다) 발전단가가 비싸고 러시아영향을 받는 LNG화력발전소는, 위의 생산량 그래프를 보면, 석탄화력발전소를 최대한 가동하고도 전기가 모자랄 때 보충용으로 가동한 것을 알 수 있다.



  1. 이 기사에는 부연하면서, "심지어 미국에서는 10제곱킬로미터로 잡았다"운운하는데, 미국의 일조량은 우리보다 훨씬 많아서, 그렇게 잡아도 이상할 게 없다. 그리고 그 쪽도 출력 기준이지 발전량 기준이 아니다. [본문으로]
  2. 원전 1기의 출력은 25년 전 북한 경수로지어줄 때 백만 킬로와트지 요즘 표준은 더 크다. [본문으로]
  3. 석탄 화력발전소도 비슷하다. [본문으로]
  4. 서울시의 아파트, 주택 미니태양광의 경우는 하루 평균 약 3.2시간을 곱한 계산을 본 적 있다. 설치환경상 제대로 된 발전소처럼 햇볕받는 데 최적화하기 어렵기 때문일 것이다. 실제 우리집 미니태양광의 경우 더 낮게 나온다. [본문으로]
  5. 충전된 상태에서 손실이 없다고 가정하고 충전효율 90%, ,방전효율 90%라고 하면 계산상 충방전효율은 81%에 불과할 것이다. [본문으로]
  6. 위 그래프에서는 2011년 후쿠시마 충격으로 줄인 것말고는 일정하다. [본문으로]
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