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News/기술-산업-정책

재생에너지와 친숙한 하와이 주, 하와이 에너지전환 탐방기

by R.E.F.17기 김민석 2020. 2. 24.

재생에너지와 친숙한 하와이 주, 하와이 에너지전환 탐방기

16기 곽준우, 16기 김창준, 16기 이나영, 16기 이지윤, 17기 강하은, 17기 김민석

 

 

  미국 서부의 도서 지역인 하와이 주는 풍부한 신재생에너지 자원을 보유하고 있으며 이를 바탕으로 신재생에너지 보급을 적극적으로 추진하고 있다. 본문에서는 이렇듯 재생에너지와 친숙한 하와이 주의 에너지 전환에 대해 탐방해보고자 한다.

 

하와이 주의 에너지 문제

 

  하와이 주는 하와이, 마우이, 몰로카이 등의 큰 8개의 섬과 100개 이상의 작은 섬들로 이루어진 미국 소속의 도서 지역이다. 가장 가까운 육지와 4,000km 떨어져 있는 탓에 기존 하와이 에너지 수요는 90% 이상을 수입 화석연료에 의존해 왔다. 금액으로는 1년에 약 5조원에 해당한다. 실제로 하와이 주는 미국 내에서 가장 전기료가 높은 지역에 해당하는데, 평균 전기 요금은 미국 평균 요금의 약 2~4배의 가격을 형성한다. 그러나 정작 하와이 주민들은 미국 내 다른 주에 비해 전기를 더 많이 사용하고 있지 않다. 쉽게 말해 더 비싼 가격으로 더 적은 에너지를 이용하고 있다는 문제점이 발생하고 있다는 점이다. 또한 하와이 주가 수입하는 화석 연료의 대부분은 석유이다. 그 말인즉슨 유가 가격 변동에 민감하여 에너지 공급량에 따라 공급 교란이 일어날 수 있는 에너지 안보 위험 요소가 존재한다는 뜻이다.

 

  이러한 높은 전기 요금과 에너지 안보 문제에 대한 상황은 매우 심각했기에 하와이 주는 2008년부터 하와이 내에 존재하는 태양, 지열, 풍력 등의 재생 에너지 자원에 눈길을 돌리기 시작했다. 재생 가능한 에너지 경제로 전환할 필요성을 제시하여 이를 위해 행정적, 정책적, 제도적, 기술적인 변화를 추진하고자 한다는 것이다. 이를 바탕으로 하와이 주의 에너지 독립을 실현하는 HCEI (Hawaii Clean Energy Initiative) 정책이 생겨났다.

 

 

하와이 주의 지속가능성을 위한 HCEI 정책

 

  HCEI 정책의 가장 큰 핵심은 1세대 이내(2030년) 70% 이상의 재생에너지 전환 비율과 2045년 100% 재생에너지 전환 비율에 대한 선언이다. 기존 화석연료에서 벗어나 에너지 공급에 다양한 변화를 통해 에너지 안보 능력을 제고하겠다는 것이다. 실제로 HCEI 정책은 하와이 주와 연방 에너지국(DOE) 간의 협력 체제를 구축하여 진행된다. 연방 에너지국은 하와이 주에 인력과 연구소, 기술력을 제공한다. 또한, 국방부와 농림부 등 주요 정부 기관으로부터 협력을 받고 있다. 하와이 주는 행정적, 입법적인 지원뿐만 아니라 경제적인 측면을 위한 교육 및 고용 기회를 창출하는 등 미국 내 가장 적극적인 신재생에너지 정책을 수립 및 확대하였다.

 

하와이 주 재생에너지 자원 활용 및 개발 정책

 

         [하와이 주의 전력수요와 재생에너지 가능성]

                                                                                                                                             출처: 하와이주 경제개발관광부(DBEDT)

 

  다음 그림은 하와이 주의 전력수요와 재생에너지 가능성을 나타낸 자료이다. 하와이 섬에서는 지열이 풍부하고, 오아후 섬은 태양광, 몰로카이 섬과 라나이 섬은 풍력, 카우아이 섬에서는 수력발전의 가능성이 상대적으로 높다. 마지막으로 오아후 섬은 하와이의 전력 수요의 대부분을 차지하기 때문에 단지 30%의 재생에너지만을 스스로 발전할 수 있다. 지금부터 대표 재생에너지인 태양에너지, 풍력에너지의 발전 배경과 현황에 대해 알아보도록 하자.

 

가. 태양에너지

 

  하와이 주에서의 대표적인 청정에너지는 바로 태양에너지이다. 태양에너지 중에서도 태양광에너지는 그 저렴한 비용과 높은 접근성으로 주된 재생에너지로서 각광을 받고 있다. 미국항공우주국(NASA)가 발표한 ‘세계햇빛지도’에 따르면 1983년부터 2005년까지 태양 에너지가 가장 풍부한 곳은 미국 하와이와 사하라 사막으로 나타났다. 실제로 하와이 지역에 쏟아지는 태양빛 에너지는 시간당 6.92KW가 만들어졌다. 이는 미국의 한 가정이 하루 동안 물을 데울 수 있는 전력의 양과 같다. 전문가들은 하와이가 태양열 및 태양광 발전 관련 산업에 매우 유리함을 이 ‘햇빛지도’로써 주장하고 있다.

 

    [세계햇빛지도]

                                                                                             출처: 미국항공우주국(NASA)

 

  현재 HCEI 정책에서 시행하는 태양광 발전 보급 확대는 주요 공항, 대외 무역지대, 대중교통 도로 주변에 태양광 설치로부터 출발하고 있다. 발전 시설은 민간업체를 통해서 전기는 시가로 구매하는 형식으로 추진하고 있다. 태양열 발전 보급에 대해서는 현재 80,000여 개의 건물에 설치가 완료되었다. 2008년 6월 태양열 온수시스템 법안 개정에 따라 2010년부터는 모든 신식 주택에 태양열 온수시스템 설치를 의무화하고 있다. 또한 태양광 및 태양열 발전 기기 설치에 대해 특정 범위 내의 인센티브를 지급하고 있으며 자세한 내용은 아래 표와 같다.

 

 

태양광 발전

주택 분류

인센티브

단독 주택

$5,000 한도로 설치비의 35% 공제

다세대 주택

가구당 $350 한도로 설치비의 35% 공제

상업용 건물

$500,000 한도로 설치비의 35% 공제

태양열 발전

단독 주택

$2,250 한도로 설치비의 35% 공제

다세대 주택

가구당 $350 한도로 설치비의 35% 공제

상업용 건물

$250,000 한도로 설치비의 35% 공제

                                                                                                       [하와이 주의 태양광/열 발전 인센티브 제도]

출처: 한국에너지공단

 

나. 풍력

 

  하와이 제도의 날씨는 주로 북태평양 고기압의 영향을 받는데, 이로 인해 냉온다습한 무역풍이 하와이 제도의 북동부 산악 지대를 지난다. 하와이 주를 구성하는 주요 섬들은 대부분 무역풍이 지나는 통로에 있다. 다시 말해 풍력 발전에 아주 적합한 입지 조건을 갖추었다는 뜻이다. 실제로 풍력에너지는 하와이 재생에너지 개발 분야에 있어 태양에너지 다음으로 큰 비중을 차지하고 있다. 지난 2014년 하와이 주의 재생에너지 생산 비율 중 29%는 풍력 에너지에 해당한다. 하와이 주 정부는 해당 지역 주민들과 기업들을 포함한 이해관계자들과 “풍력발전협약(Big Wind Agreement)”를 체결하여 풍력 발전을 적극적으로 지원하고 있다. 그 밖에 법적 재정적 지원으로는 태양광/열 발전과 마찬가지로 풍력 발전기기 설치에 대한 인센티브 제공이 있다. 자세한 내용은 다음과 같다.

 

 

풍력 발전

주택 분류

인센티브

단독 주택

$5,000 한도로 설치비의 20% 공제

다세대 주택

가구당 $350 한도로 설치비의 20% 공제

상업용 건물

$500,000 한도로 설치비의 20% 공제

                                                                                                [하와이 주의 풍력발전기 설치에 대한 인센티브]

출처 : 출처: 한국에너지공단

 

기타 정책들

 

(1) 재생에너지 발전 시설의 부지선정 절차

 

  하와이 주가 설정한 높은 목표치를 달성하기 위해 재생에너지 개발 등을 위한 토지이용/수용에 관련된 허가제(Permit Plan)가 “재생에너지 부지선정 절차(Renewable Energy Siting Process)”의 일환으로 제정되었다. 주의 재량으로 재생에너지 관련 시설 용지 허가의 절차를 구상할 수 있도록 하고 있다. 주 법에 따라 하와이 주 경제개발관광부 장관이 에너지자원 조정자(Energy Resource Coordinator)가 되어 허가신청서 내용을 마련하고, 실제 허가신청자의 계획을 검토하고 있으며, 모든 지역에서 허가 시 검토에 필요한 사항이 준수되고 있는지를 감독하고 있다. 또한, 경제개발관광부 장관은 재생에너지 관련 시설 지정 허가 검토과정에서 종합적인 검토가 가능하므로 시설 마련에 필요한 기술적 지원도 제안할 수 있으며, 허가 전에 신청자들과의 자리를 마련하여 허가에 미비한 사항을 미리 수정 보완을 함께 검토한다. 이와 더불어 공동체의 의견수렴을 위해 시설이 유치되는 지역사회 주민이 참여하는 회의를 개최하고, 시설유치에 관련된 공중의 이해를 제고하고 있다. 이렇듯, 하와이 주정부는 재생에너지 시설의 확보를 위해 법률이 부여한 재량권을 적극적으로 수행할 수 있지만, 당 허가는 하와이 주법에서 예정하고 있는 환경영향평가 이전에 승인될 수 없다.

 

(2) 에너지 효율성 의무할당제

 

  2008년, 하와이 주의회는 RPS 제도를 통해 에너지 구조를 전환하는 정책과 더불어 에너지 효율성 의무할당제(Energy Efficiency Portfolio Standard, 이하 EEPS)를 채택하였으며, 이는 2030년까지 2007년 전력 사용량의 약 30%의 삭감에 해당하는, 4,300GWh의 전력 사용량을 감소하도록 하고, 2013년을 기점으로 5년 단위로 평가하며 전력회사에 혜택과 제재를 가할 수 있도록 하고 있다. 이러한 감축 목표는 부동산 규정에도 영향을 주어 주택 매도인이 매도 시점을 기준으로 3월간의 전기료에 대해 고지하여야 할 신의칙상 의무를 부과하고, 2010년 1월 이후 태양열 온수 급탕시설이 설치되지 않은 단독가구 건축물에 대하여는 건축 허가를 승인하지 않으며, 전기를 이용하는 빨래 건조기의 이용을 자제하기 위하여 단독가구 주택의 빨래줄 설치를 제재하는 어떠한 규제도 불가능하다는 규정을 두기도 하였다.

 

(3) 전기자동차 이용 확대

 

  하와이 주는 교통 분야의 화석연료 사용을 감축하기 위해 전기자동차 이용자를 지원하고 관련 시설 구축과 관련된 법안을 제정하였다. 대형 주차시설의 경우 차량 100대당 1대의 전기자동차 주차구역을 설정하고 충전 인프라를 의무적으로 설치하도록 하였다. 일반 차량이 해당 구역에 주차하게 될 경우 과태료 혹은 형사처벌이 이루어질 수 있다. 또한 하와이 주 섬 내부의 배달 차량, 운송 버스, 스쿨버스 등 특수 차량에 대해 전기자동차 대체를 적극적으로 권장하고 있다. 특히 신재생에너지 컨설턴트와 교통 전문가 등으로 구성된 ‘교통사업 촉진 전략회’를 운영함으로써 전기자동차의 보급에 대해 지속적인 노력을 이행해오고 있다.

 

(4) 배럴세

 

  에너지 계획과 보급을 위한 지원 시스템의 중요한 부분은 하와이 주의 “배럴세(barrel tax)”로부터 나온다. 배럴세란 제품에 함유된 석유 각 배럴당 15센트를 부과하여 모인 자금으로 규제 조치, 효율성의 향상, 시스템 및 인프라 분석, 그리고 에너지 보장 계획을 수립하는데 사용하는 제도이다. 2014년 하와이 주의회는 하와이 청정에너지 계획 조항의 정책 목표와 추진 일정에 맞추기 위해 배럴세를 통한 자금지원의 만료일을 2030년까지 연장하였고 2015년도에는 미국 내 처음으로 석유제품뿐 아니라 천연가스, 변형된 형태의 화력발전인 신에너지발전사업(New Coal Generator)에도 부담을 지우는 법률을 제정하였다. 배럴세를 통한 자금은 전체 에너지 전환 계획을 집행하기 위해 사용될 뿐만 아니라, 재생에너지를 이용한 전력수급의 효율성 제고 프로그램에 대한 투자를 촉진하기 위해서도 사용된다. 또한 이 자금은 개발자, 투자자, 정책입안자에게 청정에너지 프로젝트 허가, 인터액티브 리소스 데이터, GIS 지도 제작에 대한 지원을 제공하는 온라인 도구들의 조합을 제공하는 것에도 활용되어 왔다.

 

 

각 섬별 재생에너지 & 마이크로그리드 현황

 

  하와이에는 고층 건물들이 빼곡히 늘어선 대도시와는 다르게 1~2층 정도의 낮은 건축물들이 많다. 낮은 건축물들 덕에 하늘에서 내리쬐는 태양광선이나 바다에서 불어오는 바람을 막아서는 방해물이 적다. 게다가 태평양 한가운데에 위치하여 1년 내내 약 19도~28도의 온난한 기후를 가지고 있다는 점에서 태양열을 사용하기에도 용이하다. 주민들의 협조와 우수한 기술력이 조성되어 있다면 하와이에 신재생에너지를 도입하는 것은 매우 자연스러운 흐름일 것이다.

실제로 하와이 주는 미국 내에서 '신재생에너지 발전의 메카'로 만들기 위해 구체적으로 수치화된 목표를 두었고, 이를 이루기 위해 여러 방면으로 재생에너지 도입에 힘쓰고 있다. 그렇다면 하와이의 각 섬들은 현재 재생에너지 활용도를 얼마만큼 끌어올렸을까?

 

1) 카우아이 섬

 

                                                                                                    [카우아이 섬 내의 태양광 발전설비]

                                                                                                                출처 : THE GEAR

 

  카우아이 섬에 전력 공급을 담당하고 있는 'KIUC(Kauai Island Utility Cooperative, 카우아이 섬 협동 조합)' 전기 회사는 2023년에 신재생에너지 보급률(발전비중)을 50%까지 확대하겠다는 목표를 세웠다. 이를 위해 콜로아와 아나홀라에 태양광 발전소를 건설하였고 카우아이에 있는 5개의 수력발전소로부터 전력을 끌어와 전력 공급량을 보충했다. 그 결과 2016년 1월에 KIUC는 신재생에너지 보급률을 90%까지 끌어올릴 수 있었고 이는 4차례 정도로 확인되었다.

KIUC는 지속적인 신재생에너지 공급을 위해 2017년에 미국의 전기차 회사 테슬라와 '카파아이 프로젝트'를 통해 20년 동안의 장기계약을 체결했다. 이 계약으로 테슬라는 카우아이 섬에 약 55,000장의 태양광 패널을 설치했고 ESS의 역할을 할 파워팩(테슬라의 전력저장장치) 272대를 추가로 도입했다. 테슬라의 지원으로 카우아이 섬은 13MW 용량의 태양광 발전 전력과 0.053Wh 용량의 전력저장소를 확보할 수 있었다. 이 뿐만 아니라 20년이라는 장기계약 덕분에 1KWh 당 13.9센트라는 저렴한 가격으로 전력을 소비할 수 있는 여건도 마련되었다. 디젤을 이용한 전력 비용이 15.48센트라는 것을 고려하면, 신재생에너지의 전력발전단가가 오히려 저렴하다. 카우아이 섬은 단순한 신재생에너지의 사용을 넘어, 발전단가 감소를 통한 그리드패리티까지 달성하고 있는 모습을 보여주고 있다.

 

  또한 하와이는 전 지역적으로 태양에너지의 활용도가 높은 편인데, 카우아이 섬은 그 중 태양열 발전도 잘 이루어져 있다. 건물 지붕에 태양열 패널을 설치하여 낮 동안의 열에너지를 모아 물을 데우고 남은 에너지는 저녁에 쓸 수 있도록 리튬이온전지에 충전해둔다. 이와 같은 과정으로 카우아이 섬의 40%의 전력을 태양열 에너지로 대체할 수 있었고 올해 2020년까지 태양열 에너지 사용률을 70%까지 올릴 것을 계획했다.

 

2) 오하우 섬

 

                                                                               [하와이 마노아 대학 내 체육관 지붕위에 설치된 태양광 패널]

출처 : The Science Times

 

  오하우 섬의 호놀룰루 시에 위치한 '하와이 대학교 마노아 캠퍼스'에서는 하와이주 정부의 <2045년 재생에너지으로의 100% 전환> 목표에 동참하기 위한 다양한 움직임이 포착되고 있다. 2019년을 기준으로 마노아 캠퍼스 측은 2020년에 대학 내 에너지 사용량의 25%를 태양 에너지로 충당하고, 2035년까지 대학 내 에너지 사용량 모두 태양에너지를 포함한 재생에너지로 전환할 것을 제시하여 마노아 캠퍼스 만의 에너지 자립 목표를 계획했다. 그 이후, 체육관 건물 옥상과 지붕에 태양광 패널을 설치했고 향후 태양에너지 발전 사업을 더더욱 확대해나갈 것이라 밝혔다. 체육관 옥상의 발전시설은 재생에너지를 생산할 뿐만 아니라 태양에너지에 관심을 두고 있는 마노아 캠퍼스 학생들에게 실험실이 되기도 했다. 이렇게 태양에너지를 연구할 수 있는 환경이 조성되면서, 대학 측은 마노아 캠퍼스 내의 에너지 활용 기술이 발전해나갈 가능성을 기대하고 있다.

 

  한편, 마노아 대학은 캠퍼스 안 주차장에 태양광시스템과 연관된 에너지저장설비를 설치하기 위한 작업을 지속해왔다. 작업이 마무리되면, 해당 에너지저장설비는 태양광 패널로 얻게 될 재생에너지를 최대 20MW 용량까지 저장할 수 있다고 한다. 캠퍼스 측은 태양광설비와 에너지저장시설간의 구축이 성공적으로 이루어진다면 캠퍼스 내의 전기 수요량의 약 60%를 충당할 수 있을 것이란 예측을 하기도 했다.

 

3) 마우이 섬

 

  마우이 섬은 다른 섬들과 마찬가지로 자체적으로 태양이나 풍력과 같은 재생에너지를 생산해오고 있다. 마우이 섬 카헤아바 지역에 30MW급 풍력 발전소를 가동 중이며, 마우이 섬 전력의 9% 공급 중이다. 다만, 마우이 섬만의 특별한 재생에너지 활용법이 존재한다. 2009년부터 일찍이 마우이 섬은 내부에서 생산된 전력을 타지역 섬과 연결된 전력망을 통해 전력을 조달해왔다.

  일명 지능형 전력망이라 불리는 '스마트그리드'의 거점의 역할을 하는 섬이라 할 수 있다. 2010년에 마우이는 400MW의 풍력에너지를 몰로카이, 라나이 등 타 섬 지역에 전력을 공급할 계획을 수립했고, 이후 마우이 섬과 연결된 전력망과 에너지 수급을 안정화하기 위해 에너지 컨트롤 센터를 설치하였다. 컨트롤 센터는 재생에너지뿐만 아니라 전기차 배터리의 충전 및 방전을 통해 전력 수급을 안정화하려는 의도도 담겨있었다. 이와 같은 전력 수급 안정화 장치와 더불어, 마우이 섬은 오아후 섬과의 해저 케이블을 설치하여 추가로 전력망을 개발할 계획을 진행했다.

 

  마우이 섬에는 의외의 곳에서 재생에너지를 끌어오고 있는데, 바로 그 에너지원은 사탕수수다. 마우이 섬에는 약 150년이 된 오래된 설탕공장이 있다. 설탕공장에서 다 쓰고 남은 사탕수수 찌꺼기들은 그대로 버려지지 않고 바이오매스의 원료로 재사용하여 공장의 전력 수요량을 충당하는데 활용되었다. 사탕수수로부터 얻은 바이오 에너지는 처음에 공장 전력량을 커버하는 정도에 머물렀지만, 시간이 흐름에 따라 마우이 마을 전체의 전력 수요의 7%를 공급할 만큼 꽤 많은 에너지를 출력해내었다. 사양산업이 되어 곧 사라질지도 몰랐던 설탕 공장이 바이오에너지 발전소로 재탄생되어 많은 국가들에 재생에너지 전환에 대한 영감을 주는 사례가 된 것이다.

 

4) 그 외 섬들

  하와이에서 태양에너지 다음으로 큰 비중을 차지하는 에너지는 풍력에너지다. 지리적으로 적합한 환경을 갖춘 하와이의 몰로카이 섬 그리고 라나이 섬이 있다. 하와이 주 정부는 두 섬으로부터 발생한 풍력 에너지를 대형 해저 케이블을 통해 호놀룰루 시로 전달하는 ‘풍력 발전 협약 프로젝트’를 2014년 계획했다. 하지만 풍력 발전 터빈의 설치 부지와 관련된 지역주민들과의 이해관계와 더불어, 전기요금을 어떻게 책정할 것인지 아닌지와 관련하여 난항을 겪다가 2017년 중단되었다. 2019년 8월 마우이 전기회사는 지역사회의 의견을 수렴한 뒤, 약 4MW의 태양 에너지 또는 3.6MW의 풍력 에너지를 목표로 하고, 특히 100KW 이하의 터빈을 갖춘 에너지 저장장치를 몰카이 섬에, 최대 9.5MW의 태양 에너지를 갖춘 에너지 저장장치를 라나이 섬에 목표로 하는 계획을 수립했다. 이 프로젝트는 2022년에 실행되리라 전망하고 있다.

 

5) 마이크로그리드

 

<마이크로그리드 추진 배경>

 

  하와이 주는 지리적 특성으로 인하여 사용하는 에너지의 100%를 화석연료의 수입에 의존하고 있어 석유에너지의 가격변동에 민감하고 에너지 가격이 매우 높은 경제구조를 지니고 있다. 이러한 취약성으로 인하여 하와이 주는 지속적으로 재생에너지 사용과 에너지 효율성 고취를 위해 노력해 왔다. 하와이 주는 태양광 보급을 촉진하게 되었고, 전력 및 운송 등 에너지사용 전반에 Clean Energy 사용 확대 정책을 적극적 추진하고 있으며 급증하는 신재생에너지 사용의 안정적 운영을 위한 마이크로그리드 추진에 용이한 여건을 형성하고 있다.

 

  여기서 마이크로리드란, 일정 지역 안에서 자체적으로 전기를 생산하고 소비하는 전력망을 의미한다. 사실 하와이가 재생 에너지 개발의 국가적인 선두주자이지만 마이크로 그리드 사업자와 하와이 전력 회사 및 공공기관 간에 서비스 가치에 관한 조건 부족 등 여러 가지 요인에 의해 마이크로그리드 개발은 거의 이루어지지 않았었다. 하지만 2018년 하와이 의회는 마이크로리드(HB 2110) 개발을 장려하는 법안을 통과시킴으로써 본격적으로 마이크로리드를 추진하게 되었다. 이에 전기비용을 절감시킬 수 있을 뿐 아니라 재해나 비상시 단독 혹은 섬을 운영하여 필요한 전력을 제공할 수 있게 되었다.

 

<하와이 주의 마이크로그리드 추진 현황>

 

1. JUMP Smart Maui 프로젝트

  2015년 일본의 신에너지산업기술개발기구(NEDO)와 하와이 주가 공동으로 추진하는 전기차를 핵심으로 한 가상발전소 실증 프로젝트로, 마우이 섬에서 약 380여 대의 전기차와 30여 가구가 자발적으로 프로젝트에 참여할 예정이다. JUMP Smart Maui의 목표는 재생 에너지의 효율적인 사용을 가능하게 하고 섬 지역의 저탄소 사회 인프라 시스템 구현에 기여할 스마트 그리드 기술을 입증하는 것이다.

 

                                                                                             [JUMP Smart Maui 프로젝트의 전기차]

출처: MauiCounty

 

2. UH Manoa MG 프로젝트

  하와이 대학 중 마노아 캠퍼스는 2012년 ‘UH Manoa SEP(Strategic Energy Plan)’을 발표하고 에너지 효율향상과 신재생 분산전원 확충으로 에너지 비용 절감을 위한 노력을 지속하고 있으며, UH Manoa MG 프로젝트도 같은 맥락을 같이 하고 있다. UH Manoa MG 프로젝트는 캠퍼스 에너지비용 절감을 주요 목표로 에너지 효율향상, 분산에너지자원 운영, 관리 및 제어 관련 시스템 기술 실증을 위한 25MW 규모의 망 연결형 마이크로그리드 프로젝트이다.

 

 

 

하와이 주의 신재생에너지 산업에 참여하고 있는 우리나라 기업들

 

  다음으로 하와이 주의 신재생에너지 산업에 참여하고 있는 우리나라의 몇몇 기업들에 대해 알아보자.

 

1) 한화

 

 첫 번째 주인공은 한화에너지인데, 미국 하와이 전력청(HECO)이 주관한 태양광+에너지저장장치(ESS) 발전소 건설 및 운영사업 입찰에서 태양광 발전 52MW + ESS 208MWh 연계 사업 최종 계약자로 선정됐다고 21일 밝혔다. 조금 더 간단히 말하자면 이번 계약을 통해 한화에너지가 미국 하와이 오와후(Oahu) 섬에 52MW 규모의 태양광 발전과 ESS 배터리 용량 208MWh를 연계한 발전소를 20년간 운영하게 된다. 전 세계적으로 이번 ESS사업에 7개의 기업이 수주되었는데, 우리나라 기업이 참여한다는 것에 큰 의의를 두고 있으며, 우리나라 역시 신재생에너지 기술력에 앞장서고 있다는 것을 보여주는 계기가 되었다고 평가받고 있다.

                                                                        [한화에너지가 진행하는 태양광과 ESS 발전소 건설 프로젝트 위치도]

                                                                                                                                                                                                                                   출처 : news1

 

2) 삼성

 

  그다음 소개할 기업은 ‘삼성’이다. 삼성SDI가 미국 하와이에서 진행되는 28MW 규모의 태양광 발전 프로젝트에 ESS(에너지저장장치) 모듈 1만3000개를 공급한다고 한다. 시장조사기관인 B3가 2018년 발표한 전 세계 ESS시장 전망에 따르면 삼성SDI는 2017년 시장 점유율 38%로 1위를 차지했으며, 하와이주의 100% 신재생에너지사용에 크게 기여할 할 것으로 전망된다. 미국은 지진이나 노후화된 송배전시설에 의한 대규모 정전이나 고품질의 전력을 사용하기 위해 ESS배터리 산업을 확대하고 있는 추세이다. 현재 삼성은 하와이 주 뿐만 아니라 캘리포니아에도 ESS 모듈을 공급하고 있으며, 미국의 노후화된 송배전시설의 대안책이 되고 있다. 앞서 캘리포니아에서 삼성SDI는 240MWh규모의 ESS배터리를 납품했는데, 이 정도의 규모는 2016년 미국 전력용 ESS시장(480MWh)의 절반에 해당하는 양으로 2만여 가구가 사용 가능하다. 이 사업을 계기로 중국에 ESS배터리 공장을 설립하였으며, 미국뿐 아니라 중국, 일본, 캐나다에 우리나라의 ESS배터리를 공급하고 있다.

 

  사실 ESS배터리가 대두되기 시작한 이유 중 하나는 스마트폰용 소형 배터리와 전기자동차 배터리의 약세 덕분이다. 스마트폰용 소형 배터리는 한국에서의 성장이 주춤한 상태이고, 전기자동차 배터리 역시 다른 나라들의 견제에 의해 경쟁이 쉽지 않아 전기자동차 배터리에서 바로 양산가능한 ESS배터리가 주목받기 시작했다. 기업의 발 빠른 전환 덕분에 우리나라가 ESS배터리 분야에서 앞서나갈 수 있는 계기가 되었다.

 

  위의 기업들 사례만 보아도 알 수 있듯이 ESS분야가 빠르게 성장하고 있다. 많은 환경운동가, 각국 정상들이 기후 위기를 선포했으며, 대안책으로 자연스레 신재생에너지가 거론되고 있다. ESS 배터리 역시 신재생에너지의 일환으로 볼 수 있으며, 시장조사업체 내비건트 리서치에 따르면 세계 ESS시장은 작년 61억 달러(약 6조8600억 원)에서 2025년 420억 달러(약 47조 2000억 원)로 커질 것으로 예상된다.

 

                                                                                            [내비건트 리서치에 따른 세계 ESS시장 성장추이]

출처 : 조선일보

 

  우리나라는 기업들이 관심을 쏟았었던 전기자동차에 중국 정부의 견제가 들어가면서 당분간은 실적을 내기가 쉽지 않은 상황이다. 이때, ESS라는 분야를 개척하고, 발전시켜나가면서 한국은 현재 ESS배터리 분야에서 세계가 주목할 만한 기술력을 보유하고 있고, 무섭게 성장하고 있다. 미국 하와이 주 뿐만 아니라 ESS배터리가 필요한 많은 나라에 한국이 참여하고 있으며, 앞으로도 신재생에너지가 필요한 나라에 적극적인 참여를 하겠다는 녹색다짐도 보여주고 있다.

 

 

우리나라에도 신재생에너지 섬이 존재할까?

 

  현재 제주도는 2030년까지 도내 전력사용량 100%를 신재생에너지로 대체하기 위해 신재생에너지 보급에 힘쓰고 있다. 보급 신재생에너지 중 90%이상이 풍력발전과 태양광 발전에 집중되어있으며 바이오중유, 폐기물에너지, 연료전지 등 다양한 사업들도 추진 중이다.

 

  특히 제주도에서는 풍부한 바람을 이용한 풍력발전이 발달하였으며 제주탐라해상풍력발전소, 가시리 국산화 풍력발전단지와 같은 국내 최대 규모 풍력단지가 조성되어있다. 제주탐라해상풍력발전소는 100% 국산 기술과 순수 국내 자본으로 이루어져 풍력 산업 수출의 토대를 마련했다는 평가를 받고 있으며, 가시리 국산화 풍력발전단지는 서귀포시 표선면 가시리 일대에 위치해 전국에서 처음으로 공모를 거쳐 선정된 주민참여형 국산화 풍력 단지이다. 이처럼 대규모 풍력단지뿐만 아니라 태양광발전 보급에도 힘쓰고 있다.

 

  지난 2018년 서귀포시 강정마을과 우도, 애월, 안덕마을 등에 태양광발전시설 3,972kW와 더불어 42㎡규모의 태양열이용시설을 설치했다. 또한 올해에는 강정마을과 대정읍, 제주해녀마을, 동백산 연계 에너지자립마을 조성 등을 위해 태양광발전시설 2,555kW, 태양열발전소 128㎡, 지열발전소 87.5kW를 추가 보급할 계획이다.

 

  제주도는 2021년까지 전체 시내버스의 30%~40%를 전기버스로 보급하기로 했다. 이에 따라 시내 간선·지선버스 389대 중 143대(38%)가 전기버스로 전환될 예정이다. 앞서 동서교통은 국내 운송업계에선 처음으로 2016년 59대의 전 노선버스를 전기버스로 교체하였다. 해당 전기버스는 서귀포시지역의 시내버스로 투입됐다. 이를 위해 대규모 전용 충전스테이션과 정비센터까지 갖췄다. 승용 전기차 24대를 동시에 급속 충전할 수 있는 규모의 100㎾급 급속충전기 6기와 200㎾급 3기를 구축했다. 충전스테이션은 버스 주행 후 배터리 방전 시 사전에 충전이 완료된 배터리로 교환하는 무인 자동시스템이다. 40초 이내, 승객 승·하차 시간 동안 배터리가 자동 교환된다. 이 때문에 충전 시간 등 배차 지연 없이 일반 버스와 동일하게 운영된다. 버스 운행에 따른 회전률이 기존 버스와 비슷하다. LG화학 등 국산 배터리를 장착해 한번 충전으로 85㎞를 주행할 수 있으며 240㎾급 유도전동기를 사용해 주행 성능을 높였다.

 

                                                                                       [동서교통이 서귀포시 지역에서 운행 중인 전기버스.]

출처 : 제주新보

 

  그리고 제주도의 섬 중의 하나인 가파도는 제주도의 친환경적인 “탄소 없는 섬”이란 슬로건의 대표적인 예시가 될 수 있다. 실제로 가파도에는 현재 기본적으로 시간당 최대 250kW의 전력을 생산하는 풍력발전기 2대가 해안가에 설치되어 있으며 섬 전체 94가구 중 48가구에 각각 3kW 용량의 태양광발전용 패널이 설치돼 있다. 또 150kW짜리 발전기 3대와 3,860kW급 ESS도 갖추고 있다. 즉, 계산해보면 풍력(500kW) + 태양광(144kW) + ESS(3,860kW) + 디젤(450kW), 이렇게 약 5MW의 발전설비가 가파도에서 운용되고 있다.

 

                                                                                                        [가파도의 태양광 패널과 풍력 발전기]

출처: 한국전력 블로그 굿모닝 KEPCO!

 

  여기서 디젤발전은 상시 가동이 아니라 신재생 에너지 발전과 ESS 용량이 떨어지면 마이크로 그리드 운영센터에서 자동으로 작동시키는 구조이며 이런 가파도의 전력설비들은 가파도의 주요 건물들과 설비, 주택 등에 공급이 되고 있으며 이러한 시스템은 가거도의 에너지 자립, 즉 마이크로 그리드로 향하는 핵심이 되는 부분이다.

 

  제주도는 친환경 에너지 지역으로의 긍정적인 방향의 변화를 도모하고 있지만, 간헐적인 신재생에너지의 특성상 출력이 날씨, 주변 환경과 자연에 영향을 많이 받기에 제주도는 2030목표에 비해 현재 10% 정도의 낮은 수치를 가지고 있다. 즉, 제주도는 현재 계획대로의 에너지 전환을 이루어내는 데 어려움을 겪고 있다. 이런 제주도에 2040년까지 화석연료를 퇴출하고 하와이에서 소비하는 전력의 100%를 신재생으로 공급하기 위해 RPS제도를 상향조정을 한 하와이는 좋은 예시가 될 수 있다.

 

  하와이는 지붕형 태양광의 보급과 전력망 전체를 세밀하게 살펴볼 수 있는 아일랜드 퍼스 시스템과 리뉴어블와치와 같은 모니터링 시스템 도입으로 소비자와 전력 생산, 소비 관련 정보를 공유할 수 있는 기반을 구축하고 있다. 이러한 정책으로 분산형 태양광발전의 폭발적 성장을 이끌었고, 하와이 태양광 발전 설비용량(493.2MW) 중 분산형 태양광발전의 비중이 98.7%에 육박하게 되었다. 이에 더불어 하와이 정부는 수송부문 원유소비 감소를 위해 2045년까지 전기차 10만대 보급목표를 설정하고 전기차 전용 계시별 차등요금 등 보급 촉진 정책도 적극적으로 추진 중이다. 전기차를 상용화하기 위한 방안으로 전기차 충전소 대중화를 추진 중이며 급속 충전소 확대 보급을 위한 대규모 투자도 진행 중이다. 마이크로그리드의 핵심 요소 중 하나인 전기차 보급 확대로 전기차를 활용한 EV DR(Demand Response, 수요반응) 및 V2G(Vehicle to Grid) 자원이 확대될 전망이다. 이 뿐만 아니라 하와이 주의 전력 특성망에 안전성에 대한 우려로 신설되는 신재생 에너지 발전소에 ESS를 연계시킴으로서 전력망의 안전성을 확보해 신재생 에너지 100% 계획을 추진 중에 있다.

 

  하와이의 신재생에너지 정책의 추진이 2040년까지 신재생에너지 전환 100% 달성에 기대가 모이고 있는 가운데, 친환경 에너지로의 변화를 도모하고 있는 많은 지역에서 좋은 선례이자 참고서가 될 것이다.

 


참고문헌

 

1. 이재협 외, “미국 하와이 주정부의 재생에너지 전환 법정책 연구”, 한국환경법학회, 환경법연구 381, 239-278 page, 2016.04, http://kiss.kstudy.com/thesis/thesis-view.asp?key=3432647

 

2. 박시원, “미국 오바마 행정부의 기후변화 에너지 정책”, 환경법연구, 371. 2015.

 

3. 윤경호, “미국 에너지정책의 변천과 신재생에너지 확대에 관한 연구”, 지역발전연구, 8권 제1, 2008.

 

4. “태양열 발전 메카로 떠오른 하와이”, The Science Times, 2018.08.29.,

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7. “하와이대, 재생에너지 활용 박차”, The Science Times, 2019.03.11.,

https://www.sciencetimes.co.kr/?news=%ED%95%98%EC%99%80%EC%9D%B4%EB%8C%80-%EC%9E%AC%EC%83%9D%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80-%ED%99%9C%EC%9A%A9-%EB%B0%95%EC%B0%A8

 

8. 송용진, “[녹색정책] 2010년 그린스테이트 향한 하와이주 행보”, Kotra 해외시장뉴스, 2010.01.16.,

https://news.kotra.or.kr/user/globalAllBbs/kotranews/album/604/globalBbsDataAllView.do?dataIdx=95151&column=&search=&searchAreaCd=&searchNationCd=&searchTradeCd=&searchStartDate=&searchEndDate=&searchCategoryIdxs=&searchIndustryCateIdx=&page=935&row=60

 

9. 곽노필, "[에너지] 하와이, 2045년 화석연료 퇴출", 미래창, 2015.05.14.,

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10. 김기봉, “하와이에 부는 신재생에너지 열풍”, YTN, 2011.09.11,

https://www.ytn.co.kr/_ln/0102_201109110621216000

 

11. 한유리, “미국 하와이주 마이크로그리드 추진 배경과 사례 분석”, 전기저널, 2017.01.11.,

http://www.keaj.kr/news/articleView.html?idxno=1193

 

12. KEHAULANI CERIZO, “Lanai, Molokai focus of renewable energy projects”, The Maui News, 2019.08.15.,

https://www.mauinews.com/news/local-news/2019/08/lanai-molokai-focus-of-renewable-energy-projects/

 

13. Lee Imada, Molokai, "Lanai renewable energy bids solicited", The Maui news, 2019.12.07.,

https://www.mauinews.com/news/local-news/2019/12/molokai-lanai-renewable-energy-bids-solicited/

 

14. "The New Smart Grid in Hawaii: JUMPSmartMaui Project", HITACHI, 2015.04.18., https://social-innovation.hitachi/en-us/case_studies/the-new-smart-grid-in-hawaii-jumpsmartmaui-project/

 

15. "Renewable, resilient microgrids in Hawaii’s future", Blue planet, 2018.05.03.,

https://blueplanetfoundation.org/renewable-resilient-microgrids-in-hawaiis-future/

 

16.강두순,“한화에너지, 하와이 태양광발전 수주”,매일경제, 2018.07.18

https://www.mk.co.kr/news/business/view/2019/01/43649/

 

17. 강동철, “한국 배터리 기업들, ESS에서 돌파구 찾는다”,조선일보, 2018.07.18.

https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2018/07/17/2018071703385.html

 

18. 정진호,“한화에너지, 하와이 태양광+ESS 발전사업 수주”, ZDnet Korea,2019.01.21.

http://www.zdnet.co.kr/view/?no=20190121145839

 

19. 박한신, 하와이서 볕드는 한화에너지 태양광, 서울경제, 2019.01.21.

https://www.sedaily.com/NewsView/1VE4G09GKU

 

20. 한유리, 미국 하와이주 마이크로그리드 추진 배경과 사례 분석, 전기저널, 2017.01.11

 

21. 김들풀, '탄소없는 섬' 제주도, 신재생에너지 미래인가?, upi뉴스, 2019.01.28

 

22. 한국전력, 에너지 자립 섬 가파도, 낱낱이 파헤치다!, 2018. 7. 5

 

23. 제주, 제주의 신재생에너지 산업, 2019.06.17

 

 

 

댓글5

  • 자료 1에 따르면 하와이의 지열 발전 잠재력이 상당한데, 태양광과 풍력에 포커싱이 된 이유는 무엇인가요?
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    • 답변이 늦었습니다. 특히 하와이섬에 지열이 상당한데 지열로 인한 에너지 효율은 낮아 대다수의 사람이 거주하고 있는 하와이 섬의 전력 공급을 충당하지 못하고 있습니다. 따라서 다른 섬에서 전력 공급을 얻어야 하는데 다른 섬에선 태양광과 풍력 에너지로 인한 전력 생산이 이루어지고 있습니다. 또한 지리적으로도 유리하고 효율이 보다 높은 태양광과 풍력을 이용하여 주민들도 쉽게 자가전력 생산하는 방법을 하와이 주와 지역 주민들이 보다 선호하고 있는 것으로 알고 있습니다.

    • 친절한 답변 감사드립니다. 잠재성만 보고 가치를 크게 평가하면 안됨을 느꼈습니다

  • 기사를 살펴보다가 너무 좋아서 로그인하게 됐습니다! 하와이의 재생에너지 활용 잠재력 뿐만 아니라, 다양한 실제 프로젝트들, 국내 기업들의 진출 사례와 국내 재생에너지 섬 사례까지 정리해 주셔서 너무 좋았어요. 스크롤을 내리면서 계속 "오오오"하면서 읽었습니다! 특히 하와이의 태양광발전단가를 디젤 발전단가와 비교해주셔서 그리드패러티가 달성 됐다는 게 눈에 보여서 좋았구요.. 석유를 수입해야만 하는 점 생각해보면 일리가 있는 것 같습니다. 현업에 있는 사람 입장을 위해서는, 현재까지 누적 설치량 (MW단위로), 연간성장률(%), 건설 중인 사업들, 개발 진행 중인 사업들 관한 정보까지 있다면, 열거해주신 하와이내 자연자원, 원유수급상황, 발전단가, 지원정책과 함께 과거와 미래(사업 기회)가 한 눈에 보여서 더 좋았을 것 같아요!(이건 어디까지나 저 같은 독자의 경우입니다. 관련 내용은 제가 별도로 서칭해보고 확인했습니다.) 잘 정리해 주신 참고 문헌도 추가 조사를 하는 데 크게 도움이 될 것 같습니다. 좋은 기사 감사합니다!
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    • 답변이 늦었습니다🤣🤣초대단장님 댓글을 써주시다니... 비록 저널기사는 되지 못했지만 저희 팀원들이 매우 뿌듯해 하네요 ㅎㅎ 앞으로도 알찬 기사를 기대해주세요!!