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신 재생 에너지의 역사와 미래
  • 한국에너지정보센터
  • 승인 2018.10.07 18:32
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일본은 에너지 강국이었다.
1950년대만 해도 일본의 에너지 자급률은 수력 발전으로 인해 58%에 이르렀다.
현재 8%에 불과한 것에 비하면 엄청난 수치다.
일본은 최근 주목 받고 있는 태양광 발전 등 재생 에너지를 통해
다시금 에너지 강국으로 도약할 준비를 하고 있다.
앞으로 일본 재생 에너지 시대의 미래는 어떻게 될 것인가?

 

오일 쇼크에서 태어난 ‘선샤인 계획’

일본에서 본격적인 재생 에너지 개발 노력이 시작된 것은 1974년부터다. 그 계기가 된 것은 2000년까지 국가프로젝트로 진행된 ‘선샤인 계획’이다. 이 프로젝트가 진행된 배경으로는 1973년에 일어난 제1차 오일 쇼크가 있다. 주로 중동에 의존하여 석유를 수입하던 일본에서는 큰 혼란이 일었고, 안정적 에너지원 확보에 대한 요구가 강해졌다.

이에 석유에만 의존하지 않고 청정 에너지의 장기적, 안정적 공급의 확보를 목표로 하는 ‘선샤인 계획’을 세우게 된 것이다. 이는 당시 일본 통상산업성(현 경제산업성)의 주도로 산, 학, 연이 집결해 추진되었다. 주요 연구 분야는 태양광 발전, 지열 발전, 수소 에너지, 석탄 액화·가스화였다. 또한 풍력 및 바이오 매스 에너지의 연구 등도 종합 연구로 진행되었다.

1980년에는 선샤인 계획의 추진 기관인 ‘신 재생 에너지 종합 개발 기구(현 신 재생 에너지·산업 기술 종합 개발 기구(NEDO)'가 설립됐다. 같은 해 10 월에는 「석유의 대체 에너지 개발 및 도입 촉진에 관한 법률」, 이른바 ' 대체 에너지법’이 시행되기도 했다. 이렇게 다양한 노력이 이루어지면서 일본에서 재생 에너지 연구의 기초가 만들어졌다.

 

일본의 태양광 발전 기술 개발의 시작

태양광 발전에서 예나 지금이나 중요한 과제는 저비용화와 고성능화다. 선샤인 계획이 시작된 1970년대의 태양 전지 제조 비용은 1W 당 몇 만 엔이라는 높은 수준이었다. 이에 선샤인 계획을 통해 1/100 이하의 가격, 즉 1W 당 100엔까지 낮추는 것을 목표로 추진하게 되었다. 이 계획을 계기로 일본에서 태양광 발전의 기술 개발이 본격화되기 시작하면서, 다양한 종류의 태양 전지 관련 재료 및 구조, 양산 기술 등의 연구가 진행되었다 .

또한 태양광 발전 이용을 촉진하기 위한 시책도 실시되었다. 그 예로 1980년 창설된 ‘태양광 시스템 보급 촉진융자 제도’는 개인이 주택에 태양열 시스템을 설치하면, 낮은 금리로 설치 비용에 대한 융자를 받을 수 있는 제도다. 이 제도는 1996년까지 이어져 그 대출 건수는 총 27만 4,000건에 이르는 등 일반 가정의 태양광 발전 시스템 보급을 촉진했다.

선샤인 계획 아래 다른 재생 에너지에 대해서도 연구가 활발히 진행됐다. 지열 발전은 1980년부터 일본 전국 72개 지역에서 자원 조사가 실시한 후, 각지에서 발전 사업이 이루어졌다. 1996년에는 지열 발전 설비로 50만kW의 전력 생산을 달성하기도 했다. 한편 풍력 발전은 1981년에 일본 최초로 100kW의 대형 풍차가 개발되어 1982년부터 실증 실험이 진행됐다.

그러나 유럽 등에 비해 일본은 지형 등 때문에 풍력 발전이 적합하지 않다는 논의가 있었다. 이에 MW급의 대형 풍력 발전기 개발을 목표로, 풍황 조사를 실시하여 1994년에 '풍황지도'를 완성했다. 또한 풍력 발전 개시 초기에는 태풍이나 번개 등에 의해 풍차가 손상되는 경우도 있었기 때문에 ‘일본형 풍차 발전 지침’이 책정되어 일본 특유의 자연 조건에 맞는 풍차의 규격이 정해지기도 했다.

 

재생 에너지 보급을 위한 노력

선샤인 계획은 1993년 에너지 절약 기술의 연구 개발을 목표로 하는 ‘문라이트 계획’과 통합하여 ‘뉴 선샤인 계획’으로 개편되었다. 최근 지구 온난화 문제가 부각되기 시작했고, 대체 에너지 보급 확대와 에너지 절약에 관한 대책은 온실가스를 감축하는 효과도 있기 때문에 환경 문제 해결에 유효하다고 간주되었다. 이에 에너지 절약과 지구 환경 보호라는 두 가지 목표에 대응하기 위해 계획을 개편한 것이다 .

1994년에는 종합 에너지 대책 추진 각료회의에서 ‘신 에너지 도입 대강’이 책정되었다. 이는 국가 차원에서 신재생 에너지에 어떻게 대처할 것인가에 대한 지침을 보여준다. 이 대강에서는 처음으로 신 재생 에너지와 열 병합 발전 등 에너지의 새로운 이용 방법에 대해 국가 차원에서 적극적으로 도입할 것이라는 입장을 명확히 밝혔다.

1997년 교토의정서가 책정된 해에는 '신 재생 에너지 이용 등의 촉진에 관한 특별 조치법(신 재생 에너지법)'이 시행되기도 했다. 이로써 일본에서 태양광 발전, 풍력 발전, 지열 발전, 바이오 매스 에너지, 천연 가스 열 병합 발전 등 신 재생 에너지의 도입 촉진과 확대가 더욱 가속화되기 시작했다.

태양광 발전의 보급 활동

재생 에너지 중에서도 기술 개발로 저비용화와 고효율화를 확보한 태양 전지는 재생 에너지 도입 확대에 기여할 수 있다. 이에 일조한 것이 바로 전력매입제도다. 1992년 ‘태양광 발전에 의한 잉여 전력 판매 가격의 매전 제도'가 시행되었는데, 이는 전력 회사의 자발적인 노력으로 시작된 것이다. 이 제도의 요지는 다음과 같다. 태양광 발전으로 전력 수요를 초과하여 발전한 경우, 남은 전력을 일반 가정용 전력 판매가와 동일한 가격으로 전력 회사가 매입하는 것이다. 잉여 전력을 판매할 수 있다면 태양광 발전 건설에들인 비용을 더욱 빨리 회수할 수 있기 때문에, 태양광 발전 설비 설치 촉진으로 이어진다는 장점이 있다.

이 매입 제도를 실현하기 위해서는 발전, 송전, 배전에 이르기까지의 전력망인 ‘전력 계통’에 태양광 발전을 연결시켜야 한다(계통 연계). 이에 1992년부터 1993년까지 이러한 연계를 가능케 하는 방법과 지침이 마련되었다.

또한 태양광 발전을 설치하는 주택에 보조금을 지급하기도 했다. 이러한 다양한 노력을 통해 일반 가정에서 태양광 발전의 도입이 진행되기 시작한 것이다.
지금까지의 재생 에너지는 서구 중심의 풍력 발전이 주류였지만, 이러한 조치를 진행한 결과 1900년대 말부터 2000년대 초까지 일본이 태양광 발전의 도입량 및 태양 전지 생산량 세계 1위의 지위를 획득하게 되었다. 2000년대 초반에는 세계 태양 전지의 50% 이상을 공급하는 세계 최대의 생산 기지가 되기도 했다. 한편 풍력 발전에 대해서도 1980~1990년대에 설비의 대형화와 시장 확대가 진행되어, 발전 비용을 크게 줄일 수 있었다 .
 

세계적으로 정착하기 시작한 태양광 발전

2000년대 중반을 지날 무렵에는 환경 문제에 대한 관심이 고조되고, 세계 각국의 재생 에너지 기술 개발과 도입 확대를 위한 노력이 가속화되었다. 기술면에서 보면 2000년대 후반은 태양 전지 기술의 상품화가 등장하던 시기였다. 2010년대에 들어서면서는 세계의 태양전지 생산의 거점이 선진국에서 중국, 대만 등 동아시아 지역으로 이동하기 시작했다.

한편 독일에서는 재생 에너지에 관심을 가지며 도입을 확대해 나갔다. 또한 태양광 발전의 상품화에 따른 가격하락이 급속하게 진행됐다. 이에 발전 시장도 선진국에서 개발도상국으로 이동하기 시작했다. 특히 아시아 국가에서는 경제가 발전함에 따라 전력 수요가 급격히 증가하고 재생 에너지의 도입이 적극적으로 진행되었다.

 

FIT법을 통해 재생 에너지의 도입량이 급속히 증가

이렇게 재생 에너지를 둘러싼 조류가 크게 바뀌는 가운데, 일본에서도 재생 에너지의 이용을 확대하기 위한 정책이 등장하기 시작했다. 2009년에는 태양광 발전의 잉여 전력 매입이 전력 회사에 의무화된 것이다. 또한 매입 비용을 전력 요금에 가산하여 일반 시민에게도 부과하게 되었다. 이로써 태양광 발전의 보급을 위해 모든 국민이 참여하게 함으로써 범 국민적으로 저탄소 사회를 실현하고자 했다.

또한 태양광 발전뿐 아니라 다양한 재생 에너지의 보급 확대를 지원하는 제도가 등장하기 시작했다. 그 중 하나가 바로 2012년부터 시작한 '고정가격매입제도(FIT)’다. 이 제도는 태양광 발전뿐만 아니라 풍력, 수력, 지열, 바이오 매스를 대상으로 하고 있는데, 이 제도를 통해 투자자가 몰려 들어 매전 사업이 급속히 확대됐다.

태양광 발전의 도입 분야는 FIT 제도가 시작될 때까지만 해도 주택용 시스템이 중심이었다. 그러나 FIT 제도가 개시된 후부터는 대규모 태양광 발전소 설치가 새로운 시장으로 떠오르게 되었다. 이에 FIT 제도 개시 전의 태양광 발전 누적 도입량은 약 5GW이었지만, 시작 후인 2017년 3월말에는 약 39GW로 크게 증가한 것으로 나타났다.

재생 에너지를 기존 에너지와 같은 발전 비용으로 

국제에너지기구(IEA)에 따르면, 2016년 태양광 발전과 풍력 발전을 중심으로 재생 에너지에 대한 투자는 2,416억 엔으로 2015년부터 2년 연속으로 기존 에너지에 대한 투자액을 웃돌았다. 재생 에너지의 발전 비용은 점점 하락세를 이어가고 있다. kWh 당 1.8센트에 해당하는 가격으로 태양광 발전에 의한 전력 공급 계약이 성립하는 사례도 등장했다. 이러한 추세에 힘입어 태양광 발전의 세계 선두 주자 기업들은 이제 기존의 전원과 동일한 수준의 발전 비용을 실현해 나가고 있다.

일본 재생 에너지의 미래

일본에서도 재생 에너지의 발전 비용은 해마다 낮아지고 있다. 그러나 해외에 비하면 여전히 비용이 높은데다, 비용 절감을 위한 기술 개발과 규제 개혁 보완이 더욱 필요한 상황이다. 특히 재생 에너지는 핵심 에너지원이 되어 가고 있지만, 태양광이나 풍력 발전에 의한 발전량은 날씨에 의해 크게 좌우될 수 있어 불안정하다. 따라서 발전량과 전력 소비의 예측에 기초 수급 조정 및 축전지 등을 이용한 전력 조정 기능을 갖춰야 한다 .

이에 밤낮을 가리지 않고 꾸준한 발전이 가능한 수력 및 지열 발전이 일정량의 전력을 저렴하게 안정적으로 공급할 수 있는 ‘기저 부하 전원’으로 기대되고 있다. 하지만 이러한 방법들은 긴 리드 타임, 막대한 비용 등의 문제가 있다. 이에 수력 발전에 대해서는 기존 시설의 효율성과 중소 규모 발전 설비의 개발 촉진이, 지열 발전에 대해서는 개발 자금 지원 및 개발 효율화를 위한 기술 연구 등이 이루어지고 있다 .

또한 앞으로의 세계 재생 에너지 산업의 확대를 위해 개발도상국 시장을 중심으로 한 해외 진출도 강화해 나갈필요가 있다. 양국 간 크레디트 제도에서 재생 에너지 발전 사업도 대상이 되고 있으며, 이러한 지원 제도가 일본의 재생 에너지 사업의 세계 시장 진출에 뒷받침이 될 것으로 예상된다 .

 

한국에너지정보센터  kecenter@hanmail.net

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