태양광 발전사업, 발전단가

기술

by 도시연구소 2020. 4. 13. 08:45

태양광 발전

합리적으로 미래를 예측하는 것은 옳지 않다. 미래는 비합리적이기 때문이다. 이 얼마나 환상적인가?
아서. 클라크

인류가 돌을 다 써버렸기 때문에 석기시대가 종말을 맞이한 것은 아니다. 석기시대가 끝나게 된 것은 더 나은 기술인 청동기가 석기를 몰아냈기 때문이다.
<에너지 혁명 2030>

코닥은 필름으로 성장한 회사다. 사람들이 사진을 찍을수록 코닥을 돈을 벌었다.

셔터를 누를 때마다 필름을 쓴다. - 코닥이 돈을 번다
찍은 사진을 특정한 인화지를 사용해 인화한다. - 코닥이 돈을 번다
인화지에 사진을 인쇄하기 위해 인화기(사진 전용 프린터)가 필요하다 - 코닥이 돈을 번다

그러나 디지털 카메라는 이러한 공식을 바꾸었다. 디지털 카메라를 한번 구입하면 사진을 찍는데 돈이 들지 않는다. 거의 제로에 가깝다.

한계비용 제로

사진을 찍는데 돈이 들지 않고 - 디지털 카메라
사진을 저장하는데 돈이 들지 않는다 - 플리커, 피카사

코닥은 한계비용 제로인 디지털과 경쟁하다 몰락의 길을 걸었다.

에너지 혁명 2030의 저자 토니 세바는 현재의 화석 연료나 원자력 발전 또한 이와 비슷한 길을 거라 예언한다. 석유, 석탄, 원자력 발전은 발전을 할 때마다 돈이 들고, 자원의 가격이 계속 상승하기 때문에 동일한 에너지를 발전하기 위한 비용은 점점 증가한다.

반면 태양광 발전은 기술이 발전함에 따라 발전 단가가 지속적으로 낮아지고 있으며, 규모가 증가할수록 그 비용이 저렴해지고 있다. 태양광 발전은 한 번 설치하면 수십년간 발전 비용이 들지 않는다. 유지관리비는 다른 발전소들 보다 훨씬 저렴하다.

저자는 2030년에는 태양광이 다른 에너지를 압도할 거라 예상한다.

태양광패널의 학습곡선

어떤 상품이나 서비스를 더 많이 생산할수록 더 빠르고 더 저렴해지는 현상이 있다. 이를 학습곡선이라 하며, 1936년 T.P 라이트가 도입했다. 예를 들어 조선산업은 학습곡선이 20%이다. 처음 선박 건조비용이 100이면, 생산량이 2배로 증가할 때 건조비용은 80으로 줄어든다. 여기에서 생산량이 다시 2배 증가하면 건조비용은 64달러로 감소한다.

태양광패널의 학습곡선은 22%이다. 태양광패널 생산비용은 태양광패널 생산량이 2배 증가할 때마다 22%씩 감소한다. 수요가 늘어날수록 더 싸게 구입할 수 있다.

현재까지 태양광 발전량은 계속해 증가하고 있다. 이에 따라 태양광 발전을 설치하기 위한 시설비는 줄어들고, 발전단가는 점점 낮아지고 있다.

태양광 발전원가는 1kWh당 2013년 254원, 2018년 150원으로 연간 10% 씩 하락했다. (참고로 풍력은 325원, 수소연료전지 220원, ESS(에너지저장장치) 400원)
출처 : 최근 신재생에너지 산업 동향(우리금융경영연구소 산업.글로벌센터, 2019. 2. 20)

신재생에너지

신재생에너지는 신에너지 + 재생에너지를 의미한다.
신에너지는 수소에너지, 연료전지 등이며, 재생에너지는 태양에너지, 풍력, 수력, 해양에너지, 지열에너지, 바이오에너지, 폐기물에너지 등을 말한다.

2017년 우리나라 총발전량은 577,331GWh이며, 이 가운데 신재생에너지에서 생산된 발전량은 46,623GWh로 8.08%를 차지했다. 10년 전 2007년 1.03%에서 조금씩 이지만 신재생에너지가 차지하는 비율이 높아지고 있다.

2010년까지 신재생에너지 비율은 1% 수준에 머물렀다. 2003년 그래프가 올라가는 이유는 별다른 이유가 아니라 2003년부터 수력을 신재생에너지 통계에 넣었기 때문이다. 한동안 수력 외에는 신재생에너지가 없었다. 2002년 ‘발전차액보전제도’를 도입했으나 별다른 진전이 없다가 2012년 신재생에너지 의무할당제(RPS)가 시행되기 전 해, 그리고 ‘발전차액제도’ 마지막 해인 2011년에 비율이 급격히 늘었다. 2011년 3%를 넘었고, 2017년에는 8%를 넘어섰다.

이렇게 보면 우리나라의 신재생에너지 비율이 꽤 높게 보이겠지만, 국제 기준에 따라 1차 에너지 대비 재생가능에너지비율을 비교해 보면, 2016년 우리나라와 세계 국가는 현격한 차이를 보인다. (1차 에너지는 자연이 제공한 그대로의 가공하지 않은 에너지를 말한다. 나무, 석탄, 석유, 천연가스, 우라늄 등이 해당하고, 재생 가능한 형태의 에너지는 수력, 태양열, 풍력, 바이오매스, 지열, 조력 등이 해당한다)

우리나라 1.7%
이탈리아 17.3%
독일 12.7%
프랑스 9.6%
미국 7.1%
영국 8.2%
호주 6.5%
일본 4.8%

우리나라는 가장 낮은 편이다.

출처 : [신·재생가능에너지발전량비율 : 지표상세화면](http://index.go.kr/potal/stts/idxMain/selectPoSttsIdxMainPrint.do?idx_cd=4103&board_cd=INDX_001)

우리나라 태양광 설비용량

우리나라의 태양광 발전설비는 2005년까지만 해도 신재생에너지 발전설비 가운데 차지하는 비중이 0.3%에 불과했으나, 2016년에는 태양광 비중이 32.5%까지 확대되었다. 이는 KB금융지주 경영연구소 자료에 따른 것인데 아마도 이는 신재생에너지 가운데 발전 비율이 가장 높은 폐기물 에너지(신재생에너지의 51.2% 차지)를 제외하고 태양광의 비중을 고려한 값일 것이다.

2019년 1월 정부가 '신에너지 및 재생에너지 개발.이용.보급 촉진법 일부 개정법률'을 공포하고 2019년 10월 1일부터 비재생폐기물'에서 생산되는 재생에너지는 신재생에너지에서 제외하기로 한 방침을 선 적용한 것으로 추정된다.

이에 따르면 폐비닐, 플리스틱 등 고형폐기물을 원료로 하는 비재생폐기물은 재생에너지 대상에서 제외된다.

[출처](http://blog.energy.or.kr/?p=18019)

또한 우리나라는 신에너지와 재생에너지를 묶어 국제 기준과 맞지 않으므로 이에 대한 개선이 필요하다는 목소리도 지속적으로 나오고 있다.

신･재생에너지 분류 체계 현황과 개선과제, 국회입법조사처

신･재생에너지 분류 체계 현황과 개선과제, 국회입법조사처

유럽연합(EU)차원의공식적통합지침서인EU Directive에따르면, 재생에너지란 재생가능한 비화석 에너지원을 의미한다.동 지침서는 재생에너지를‘풍력, 태양, 지열, 파력, 조력, 수력, 바이오매스, 매립지가스, 하수처리 발전가스, 바이오가스, 공기열에너지, 수열에너지’로구분하며, IEA와 마찬가지로 재생가능에너지라는 단일 체계 하에 각 재생에너지원을 분류한다. 한편, EU는 IEA와 달리 ‘지열’ 뿐만 아니라 ‘공기열’ 및 ‘수열’ 등 다양한 자연 온도차 에너지원도 재생에너지에 포함하고있다.

위 보고서에서 국회 입법조사처 박연수 산업자원팀 입법조사관은 재생에너지에 합의된 기준이 있는 것은 아니지만 우선적으로 국내 신재생에너지에서 신에너지와 재생에너지 분리가 필요하고, "친환경 대체에너지 육성 정책의 본래 목적에 비추어 개선이 필요한 부분이 있다면, 기존의 정부 보급 목표에 구속되지말고 관련 기준을 수정해 나갈 필요가 있다"고 하며, 그동안 정부 정책에 맞추어 사업을 추진하던 민간기업의 신뢰이익을 부당하게 침해하지 않도록 주의할 필요가 있음을 지적하였다.

우리나라 태양광 설비용량

우리나라 태양광 설비용량은 2017년 5.8GW에서 2018년 7.9GW로 35% 증가하였으며, 2030년까지 36.5GW 규모로 육성하겠다는 목표를 가지고 있다. (2017년 12월 정부 발표)

앞으로 12년간 4.62배 증가해야 하며, 매년 13.6% 성장해야 가능한 수치다. 2018년의 증가 추세라면 충분히 달성 가능한 목표다.

우리나라에서 태양광 발전설비가 가장 많이 설치된 지역은 전남, 전북이며, 충남, 경북이 뒤를 잇는다.

2019년 6월 5일 LS산전이 전남 영암 태양광 발전소 설계, 조달, 시공 사업을 수주했다는 소식이 전해졌다. 영암군에 구축되는 용량은 93MW 규모로 국내 태양광 프로젝트 가운데 최대 규모에 가깝다. 1메가와트는 0.001기가와트로, 93MW는 0.093GW이다.

현재까지 국내 최대 태양광 발전소는 탑선이 전남 해남군에 2018년 12월 완공한 것으로 발전용량이 영암군에 설치되는 용량과 거의 비슷한 94㎿이다. 이 발전소에서는 3만 가구가 사용할 수 있는 전기를 생산한다.

참고자료
[[경제 브리핑] LS산전, 1800억대 태양광 발전소 수주](https://news.joins.com/article/23488783)
[탑선, 해남에 국내 최대 태양광 ESS 가동](https://www.mk.co.kr/news/business/view/2018/02/131705/)

신재생에너지 공급의무화(RPS) 제도

신재생에너지 활성화를 위해 처음에는 정부가 직접 보조금을 지급하였으나, 정부 재정부담이 가중되며, 2012년 RPS 제도로 전환하였다.

RPS(Renewable Portfolio Standard, 신재생에너지 공급의무화 제도)는 신재생에너지 이외의 원료로 500MW 이상의 발전설비를 보유한 발전사업자에게 발전량의 일정 비율만큼 신재생에너지를 생산하도록 강제하는 제도이다.

발전량이 얼마면, 신재생에너지로 최소 OO% 공급해야 한다는 규정이다.

정부는 매년 1월 공급의무 대상을 지정하는데, 2018년 공급의무 대상이 되는 공급의무자는 21개 기관으로 다음과 같다. 이들은 500MW 이상 발전설비를 보유한 발전사업자이다.

1. 발전자회사 : 한수원, 남동발전, 중부발전, 서부발전, 남부발전, 동서발전
2. 공공기관 : 한국지역난방공사, 수자원공사
3. 민간 사업자 : SK E&S, GS EPS, GS 파워, 포스코에너지, 씨지앤율촌전력, 평택에너지서비스, 대륜발전, 에스파워, 포천파워, 동두천드림파워, 파주에너지서비스, GS 동해전력, 포천민자발전

공급의무 비율은 2012년 2%를 시작으로 2023년까지 10%로 높여야 한다. 2019년 현재 공급의무비율은 6.0%이다.

정부가 정해 놓은 공급의무자와 공급의무비율을 맞추기 위해, 이들 기관이 할 수 있는 방법은 두가지가 있다. 1) 신재생에너지 발전소를 직접 지어 신재생에너지를 자체 생산하거나 2) 신재생에너지 발전사업자로부터 REC를 구매해도 된다.

REC(Renewable Energy Certificate)는 발전사업자가 신재생에너지 설비를 이용해 전기를 생산 및 공급하였음을 인증하는 공급인증서이다.

이듬해 2월 이행실적을 평가하여, 이행하지 않은 양이 있으면 과징금을 부과한다.

워런버핏은 왜 태양광 발전소를 인수했나?

워런버핏은 버크셔 해서웨이의 자회사로 에너지 회사를 보유하고 있다. 미드아메리칸 에너지 홀딩스. 이 회사가 태양광 발전소 지분을 인수하고 있다.

2011년 미드아메리칸 에너지 홀딩스는 캘리포니아 토파즈 솔라 팜을 20억 달러에 인수했다. 토파즈 솔라 팜은 550MW 발전 설비를 갖춘, 당시 세계에서 두번째로 큰 태양광 발전소였다.

두번째 투자는 NRG에너지 소유의 아구아 칼리엔테 태양광 발전소 지분 가운데 49%를 인수했다. 애리조나 사막에 위치한 발전소로 290MW 규모였다.

이후에도 2017년 국내 기업인 OCI가 개발한 발전소를 약 5억 달러에 구입했다.

워런버핏은 이렇게 말하기도 했다.

태양광과 풍력에 대한 투자는 많으면 많을수록 좋다. 누군가 내일 태양광 프로젝트에 참여한다면 당장 30억 달러라도 투자할 준비가 돼 있다.
2017년 버크셔 해서웨이 주총에서

워런버핏이 태양광 발전소를 구입한 이유는 수익구조가 매우 안정적이기 때문이다. 전력 판매에 관하여 장기 계약을 맺기 때문에 매월 일정한 수익이 들어오므로, 안정적인 운영이 가능하다.

태양광 발전의 수익구조

토지구입비 등 기타 비용을 제외하고 순수 설치비만 기준으로 했을 때, 소규모 태양광 발전설비의 원금 회수기간은 4~5년 밖에 되지 않는다.

수익은 두 가지다. 발전하여 얻은 전력을 전력거래시장이나 한국전력에 판매해 얻는 수익(SMP) 신재생에너지 발전량으로 발급받는 인증서(REC) 판매를 통한 수익

수익 = SMP + REC

*SMP(System Marginal Price)는 계통한계가격을 의미한다. 각 시간대별로 필요한 전력수요를 맞추기 위해 가동한 발전원 가운데 비용이 가장 비싼 발전원의 운전비용으로 그 시간대 전력 거래 가격이 된다. 소규모 사업자들은 생산 전력을 SMP 가격으로 전력거래시장 또는 한국전력에 판매할 수 있다.

[http://onerec.kmos.kr/portal/index.do](http://onerec.kmos.kr/portal/index.do)

*REC(Renewable Energy Certificate)는 신재생에너지 의무 발전 인정서를 말한다. 신재생에너지 발전량을 인증한다. 500MW 이상 발전설비를 보유한 발전사업자는 2019년 기준 6%(매년 상승)를 신재생에너지로 공급해야 하는데, 직접 신재생에너지 발전설비를 갖추거나 인증서를 구매해 의무 공급량을 채워야 한다. 발전사업자가 신재생에너지로 공급해야 하는 비율은 매년 증가하지만, 태양광 발전설비 증가 비율이 더 빠름에 따라 REC 가격은 낮아지는 추세다.