[독일] 독일 신재생에너지의 미래
- 독일의 재생에너지 대비전략을 중심으로 -
□ 독일의 에너지 전략 핵심방향
○ 독일은 석탄 외의 다른 에너지 자원이 취약한 국가로 장기간 안전하고 지속적이며 확고한 에너지공급을 위한 기술개발 전략을 추구함과 동시에 현재 독일 자체 에너지 공급환경에 적용될 수 있는 시스템 기술의 효율 개선을 위한 개발방안에 중점을 두고 있음.
○ 태양열, 풍력, 지열, 바이오매스 등의 재생산에너지원 활용기술 확보, 재생산기술과 유기성 폐기물을 이용한 재활용 기술개발을 위해 노력 중임.
○ 주요전략방향을 병행한 에너지 대비 전략하에 혁신적 에너지 기술개선을 통해 에너지 소비와 수요량을 최대한 감소시키는 점이 핵심 목표임.
원자력이 아닌 신재생에너지
자료원: Clean Energy Partnership
○ 독일은 현재 화석에너지 자원이 점차 소진되는 현실을 고려해 가능한 화석 자원계의 카본연료 즉, 석탄, 광유, 가스 등의 소비를 2차에너지로 대체하거나 재생에너지 자원인 풍력, 수력, 태양열의 이용에 집중하고 있음.
- 화석에너지원(fossile energy) 절약 및 효율기술 증가
- 재생에너지(renewable energy)자원 이용 증대
- 2차 대체에너지(secondary energy) 활용 증가
- 에너지 이용으로 인한 오염가스 또는 온실가스 대폭 감축
□ 재생에너지 자원의 생산성과 대체에너지의 유익성
○ 독일의 에너지 정책은 다른 국가와 비교할 때 국제적으로 선두적인 위치에서 재생에너지 활용에 치중하고 있음.
- 2013년 현재 독일이 전 세계 풍력플랜트 생산율의 40%를 확보하고 있으며, 재생산 에너지 부문의 수출액은 약 20억 유로에 달하고 있음.
- 무엇보다 경제적이며 친환경적인 조건하에 지속적으로 안전한 에너지 공급 확보를 위한 과도기 목표 프로그램을 설정해 실행 중임.
- 이러한 목표 프로그램의 일환으로 에너지 생산성 효율을 2020년에는 1990년보다 2배 이상 증가시키려는 계획임.
- 현재는 1차 에너지원 소비량의 5% 정도인 재생에너지원을 2020년에는 20% 이상으로 증가시킴과 동시에 기후 변화를 유발시키는 이산화탄소와 메탄가스 배출량은 최대한 감소시킬 방침
- 이 외에도 주목할 만한 에너지정책으로는 자연 순환 원리에 의거한 혁신적인 재활용 기술을 도입한 폐기물재활용 기술개발이 있음.
○ 대체에너지의 의미와 유익성
- 반드시 외부 에너지 투입에 의해 생산되는 에너지를 의미함.
- 이 외에도 잔류 식물성에서의 바이오가스 등도 대체에너지라고 명칭
- 독일은 폐기물처리, 재활용기술이 고도로 개발돼 폐기물 내의 가연성 물질들의 재회수 에너지에 이용하고 있으며 폐기물 내의 철, 비철금속 등을 높은 비중으로 재활용해 자원 절약, 환경 보전과 매립지 절약 등의 수익을 얻고 있음.
친환경 재생에너지
자료원: 독일연방 환경청(BMU)
□ 연료전지와 수소에너지 기술
○ 연료전지(Fuel Cell)의 중점연구:
- 고온 정체용 연료전지: Block heat and power plant(power: 0.2 – 5.0 MW), Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)
- 저온 자동차용 연료전지: Proton Exchange Membrane Fuel Cell(PEMFC)
○ 수소(Hydrogen)에너지의 중점연구
- 수소생산: Electrolysis of water, Reforming of natural gas, Methanol etc.
- 저장시스템: Liquid LH2-Storage, Gasous GH2-Storage, Metal Hybride H2-Storage etc.
○ 수소는 연료전지의 핵심연료로 전기 및 열에너지로 전환 가능하며 오로지 수증기와 물이 프로세스 잔류물질임.
- 이와 같이 수소는 유해물질 배출이 없는 영구적인 에너지로 충분한 실용성이 있으며 이미 150년 전에 연료전지 원리가 발견됐음에도 아직도 활발한 상용화와 시장도입이 되지 못하는 이유는 화석에너지원보다 에너지 생산 가격이 높기 때문임.
- 그러나 점차 노트북 등의 휴대용 기구(portable equipment), 정체 플랜트(stationary) 및 자동차(automotive)용 연료전지 시스템에서 시장 경쟁 수준에 도달될 것으로 전망됨.
□ 친환경성 재생에너지 자원 공급의 증진
○ 태양열, 포토볼타익, 풍력, 바이오, 지열 또는 기타 다른 재생에너지원 타입들의 활용 방침
– 포토볼타익(Photovoltaics)의 중점 연구: 시장성의 실리콘웨이퍼(Silicon wafer) 생산가격 저하 및 효율증가, Thin layer 기술개선, 컴포넌트 시스템 구조개량 및 물질 투입 가격 저하
- Solar power station: 태양열에 의한 전기생산 및 고온 열저장 실험
– 풍력에너지(wind energy)의 중점연구: 250㎿ 출력 프로그램(12 Plants of Multi Megawatt Class 시리어즈 생산착수, 케이블연결 등), Offshore의 대형풍력발전소(Test field in the north sea)
– 바이오에너지(Bio-Energy): 연료전지에 바이오가스 이용
○ 바이오가스 연료전지의 가스네트투입
- Biomass(고체-, 액체-, 가스형태)를 소형출력의 "Combined-Heat-Power(CHP)“에 이용, 생물에너지 캐리어 이용기술(technology for bio energy carrier), 시스템 친환경성 분석평가(system evaluation to ecological questions)
- 지열에너지와 기타 재생에너지원(Geothermal energy and other renewable energy sources) Seismic 방법과 보링기술을 통한 Preparation 가격 저하
신재생에너지를 통한 독일의 미래 전력생산
자료원: DLR
□ 미래의 재생에너지 이용전략과 시사점
○ 독일의 2020년 이후 미래계획 프로그램에 의하면 2030년부터는 총 전력공급의 40% 이상을 재생에너지원으로 대체할 계획이며 2050년부터는 70% 이상으로 늘려갈 계획임.
○ 2030년도 1차 에너지원에 대한 재생에너지 이용률 11% 이상 계획은 현재 추세로는 그 이상의 목표율이 달성될 것을 확신할 수 있으며, 최근 재조정된 2050년의 1차 에너지에 대한 재생에너지 이용률은 약 50% 이상으로 예상되고 있음.
- 이와 동시에 지구 기후 보호정책프로그램의 일환으로 재생에너지 이용률의 증가와 더불어 현대 혁신기술을 더 개발해 이산화탄소 배출량을 1990년 기준보다 80% 이상 감소시킬 방침임.
○ 독일의 신재생에너지 전략 및 현황에 비추어볼 때 국내 신재생에너지산업은 전체 발전용량 76GW 중 태양광 및 풍력 비중은 1%에 못 미치는 상황이며, 내수시장 규모는 연간 400㎿ 미만으로 세계 시장 규모의 0.5% 수준임.
- 협소한 내수시장 규모는 신재생에너지 산업성장의 큰 걸림돌이 되고 있으며 2009년 이후 큰 폭의 성장세를 기록한 바 있으나 현재는 경쟁력 저하로 마이너스 성장 중임.
- 국내 신재생에너지산업은 향후 2~3년이 중요한 고비가 될 것으로 전망됨.
○ 독일의 미래 재생에너지 대비 전략에 비추어 국내의 신재생에너지 산업시장을 전망해보았을 때 역시나 에너지 자원이 취약한 국내의 신재생에너지시장 발전을 위해서는 범정부적인 차원에서의 중장기적인 계획 수립과 더불어 끊임없는 신재생에너지 산업시장의 발전을 위한 다양한 기술개발 및 전문인력 양성을 위한 투자가 매우 절실한 입장으로 볼 수 있음.
- 국내의 미래 신재생에너지시장에 대한 전략적 대비가 요구됨.
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