The lurking threat to solar power’s growth

태양광 에너지 성장에 잠재된 위협

태양광 가격의 폭락으로 태양광 발전소 증축의 경제적 명분이 약해지면서, 기후 목표 달성에 난관이 예상된다.

지난 몇 년간, 태양광 산업의 가파른 성장에 제동을 걸 만한 근본적인 문제를 경고하는 학계 소수의 목소리가 있었다. 이 문제는 간단히 말해 전력망에 태양광 비율이 더 늘어날수록 그 가치가 떨어진다는 것이다.

태양광 패널은 햇볕이 잘 드는 한낮에 전기를 대량 생산한다. 그런데 필요량보다 더 많은 전력이 생산되면 가격이 낮아져 때로는 마이너스까지 하락하는 문제가 있다.

천연가스 발전소와 달리 태양광 발전소는 낮이든 밤이든, 일조량이 적은 겨울이라 하더라도 전기 발전 속도를 필요에 따라 조절하기 쉽지 않다. 단지 이용 가능할 때, 즉 햇빛이 비칠 때 쓸 수 있다. 이때는 다른 모든 태양광 발전소들도 최대 한도로 전력 발생을 차단한다.

‘태양광 가치 디플레이션(solar value deflation)’으로 알려진 이 현상이 태양광 발전에서 세계 최고 점유율을 자랑하는 캘리포니아주에서 이미 극심하게 진행되고 있다는 보고서가 새로 발표됐다.

7월 14일에 발간될 혁신연구소(Breakthrough Institute)의 분석에 따르면, 2014년 이후 캘리포니아주 평균 태양광 에너지 도매가격은 다른 에너지원의 전기 가격 대비 37% 하락한 것으로 나타났다. 다시 말해, 발전 패턴의 변동 탓에 전력회사가 다른 에너지원에 비해 태양광 발전소에 전반적으로 적은 비용을 지불하는 사례가 증가하고 있다.

도매가격은 기본적으로 전력회사가 가정과 기업에 공급하는 전력에 대해 발전소에 지불하는 금액이다. 전력회사는 매일 일 년 내내 오전, 오후 및 기타 공급량이 많지 않은 시간대에 맞춰 교대하면서 태양광 사업체를 지원한다. 그러나 점점 더 많은 발전소가 가동됨에 따라, 가격 하락을 야기하는 초과 공급 시간대가 앞으로 더 늘어날 예정이다.

소비자 입장에서 가격 하락은 좋은 소식으로 들린다. 그러나 이는 태양광 용량을 빠르게 늘려 기후 목표를 달성하고자 하는 세계의 염원에 문제가 발생했음을 시사한다.

개발사와 투자자의 이득이 감소하거나 심지어 손해를 볼 경우, 태양광 발전소를 계속 짓도록 설득하기는 어려워진다. 실제로 이 연구는 이미 2018년부터 저조한 캘리포니아의 태양광 건설을 주목한다. 하지만 청정에너지에 대한 야심 찬 목표를 달성하기 위해, 주 정부는 산업 개발을 대폭 강화해야 하는 실정이다.

이는 곧 더 큰 문제로 번질 수 있다.

“우리가 태양광 지분을 급격히 늘릴 경우 전 세계에 어떤 일이 닥칠지 캘리포니아의 사례로 알 수 있다.” 이 논문의 저자이자 혁신연구소에서 기후 및 에너지 총괄을 맡고 있는 지크 하우스파더(Zeke Hausfather)는 말한다.

이는 캘리포니아가 생산하는 전력의 약 19%가 태양광인 한편, 다른 지역도 태양광발전 패널을 빠르게 설치하고 있기 때문이다. 예를 들어 이 연구에서 네바다와 하와이의 태양광 발전 지분은 2019년에 약 13%에 이른 것으로 조사되었다. 이에 비해 이탈리아, 그리스, 독일은 각각 8.6%, 7.9%, 7.8% 수준이었다.

경쟁

지금까지는 태양광 발전에 주어지는 넉넉한 보조금과 개발 비용의 감소와 같은 요인이 캘리포니아에서의 태양광 가치(solar value) 하락을 상쇄했다. 현재 태양광 에너지 발전소를 개발 및 운영 비용이 역대 최저치에 달했기 때문에, 가치 디플레이션은 아직 문제시되지 않고 있다.

그러나 캘리포니아주의 태양광 발전 비율이 계속 증가함에 따라, 이 같은 전략은 갈수록 어려워질 것으로 보인다. 태양광 패널 설치 비용 감소가 차츰 줄어들면, 캘리포니아의 태양광 디플레이션은 2022년에 이르러 비용 하락과의 경쟁에서 앞설 것이며 이 시점부터 위로 오른다는 보고가 있다. 그 시점에 도매가가 캘리포니아 주의 태양광 보조금을 밑돌 것이며, 더 많은 설비를 시공하기 위한 순수한 경제적 근거가 약해질 것이라고 하우스파더는 지적했다. 

2018년에 통과된 캘리포니아의 SB 100법은 2045년까지 캘리포니아의 모든 전기가 ‘재생 및 탄소 제로 자원(renewable and zero-carbon)’에서 공급되도록 규정한다. 캘리포니아 에너지자원 모델에 따르면, 그 시점까지 주 전력의 약 50%가 태양광으로부터 공급될 수 있다.

한 획기적인 연구에서는 최소한 현재까지 설치된 전력망만을 고려하더라도 어느 시점에서는 태양광 발전소의 경제성이 떨어질 것으로 예측했다. 대략 태양광 가치, 즉 평균 도매가가 다른 자원과 비교했을 때 그 시점에서 85% 하락한 지점이다.

이 문제를 어떻게 해결할 것인가?

어느 하나도 만병통치약이 될 수는 없으나 이 효과를 늦출 몇 가지 방법이 있다.

먼저 태양광 비용 절감을 위한 방안을 지속해서 찾을 수 있다. 그러나 어떤 연구진들은 이럴 경우 가치 디플레이션을 앞지르기에 필요한 헐값 수준에 이르기 위해서는 새로운 재료나 기술로의 대대적 전환이 요구된다고 말한다.

또한 전력회사와 태양광 발전업체는 에너지 저장시설을 늘릴 수 있을 것이다. 실제로 그들이 실천하고 있는 방법이다.

이와 비슷한 연구가 지난달 ‘줄(Joule)’ 저널에 실렸다. 로렌스버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)에서도 광범위한 연구 끝에 캘리포니아에서의 태양광 가치 하락을 강조한 것이다. 하지만 그들은 수많은 모델링 연구을 통해 소위 리튬 이온 배터리와 결합한 ‘하이브리드 플랜트(hybrid plant)’를 포함한 ‘저비용 저장소(low cost storage)’를 세울 경우 문제를 극복할 수 있을 것으로 분석했다. 저비용 저장소를 세우면 가치 디플레이션이 완화되고 더 많은 재생에너지가 전력망 상에서 운용되는 효과를 얻을 수 있다는 것이다.

그러나 여기에도 한계는 있어 보인다. 한 후속 연구에 따르면, 재생에너지가 전력망 공급원의 대부분을 차지할 때 에너지 저장과 설비 비용이 급격하게 상승하는 것으로 나타났다.

미국 및 다른 국가들은 태양 에너지에 대한 보조금을 늘릴 수 있다. 해당 지역이 필요에 따라 청정 전력으로 전환할 수 있도록 장거리 송전선을 더 많이 설치할 수 있을 것이다. 또는 하루 중 태양광 발전이 활발한 때로 에너지 소비 시간대를 옮긴 소비자에 인센티브를 줄 수도 있다.

좋은 소식은 이들 각각이 다른 방식으로도 청정 전력원으로의 전환에 도움 될 것이라는 점이다. 하지만 이 모든 해법에는 상당한 시간과 비용이 따를 것이다.

캘리포니아 태양광 시장은 기후 변화의 시간은 흐르고 있다는 사실을 상기시켜준다.

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