해외 시장 진출의 교두보 역할로 태양광산업 활성화 필요

	▲ 건국대학교 안형근 교수

[특별기고] 10여년 이상 경과한 국내의 태양광발전사업은 그동안 수많은 우여곡절을 거치며, kW당 1천만원을 넘던 초기 설치단가가 무려 80~90% 가량 감소한 가격대를 보이며 전 세계적으로 기존 화석연료 대비 이미 경제성을 확보한 지역이 서서히 확산되고 있다. 그동안 비싼 설치단가와 적절한 수익보장이 안 되는 사업구조는 국내 태양광산업을 해외로 눈을 돌리게 하는 계기를 제공했으며 이에 부응하지 못한 기업이나 발전사업자는 강제적인 구조조정에 직면할 수밖에 없었다.
이런 상황은 유럽과 미국 및 일본을 포함한 전 세계의 주요 국가들에게도 기반산업의 붕괴라는 혼란으로 연결되었다. 그러나 일반 소비자나 최종 발전사업자 입장에서는 저가화 경향이 바람직한 수익구조로 연결되고 있었으며, 이러한 산업과 일반 소비자 사이의 공백을 메워주는 것이 그동안 시행되었던 FIT 제도나 최근 진행 중인 RPS 사업을 포함한 중앙 및 지자체로부터의 보조 지원 사업일 것이다.
그동안 발전사업자에게 부과된 신재생에너지 의무생산량으로 인해 지금도 MW급 이상의 발전사업자와 중소규모의 태양광 발전사업자간의 많은 갈등과 이해관계는 정책을 담당하는 정부나 발전공기업에게 부담과 혼란을 야기시키고 있다.

	▲ 애리조나주 ASU대학의 총 88개소 설치물 중 주차장 옥상에 설치된 거대한 단축식 태양광발전설비

또한 이러한 국내 상황에 대한 혼란과 미래 에너지원에 대한 불확실성 및 장미 빛 인식은 결국 경제성 논리를 앞세우는 발전 기본계획을 수립하도록 강요함으로써 우리 인류가 빠르게 가야할 길을 우회해서 가도록하는 빌미를 제공했을 뿐 아니라 이로 인해 우리 후손에게 열악한 자연환경을 제공할 수밖에 없는 사실로 고착화 되어가고 있다. 이러한 사실을 확인하기 위해 굳이 우리의 하늘과 바람과 대기환경이 이전과 확연히 다르게 악화되고 있다는 사실을 기상청 데이터를 통해 상기할 필요가 없을 것이다. 이러한 원인을 제거하기 위해서는 몇 몇 국가만의 노력으로는 불가능한 것이며 지속가능한 지구환경을 보존하기 위하여 지난해 전 세계 대부분의 국가가 합의한 파리기후변화협약은 그 의무이행 여부도 중요하나 이의 심각성을 인식했다는 점에서 더 큰 의의가 있다 할 것이다.

햇빛새싹발전소, 국내 교육기관 태양광발전 사업 진행
최근 한전 및 6개 발전사업자가 공동 투자한 햇빛새싹발전소는 국내 중, 고등학교를 포함한 교육기관의 태양광발전 사업을 진행하고 있다. RPS 시행 초기에?대규모 발전소의 자체 건립이나 SPC 형태의 직접투자를 통한 경제성 위주의 발전소 건설로 인해 기존 국내 발전산업의 잠식과 국내산업의 기여도를 고려하지 않은 기자재 선택 등 많은 우려를 낳았으나 학교 태양광발전 사업을 국내 중소기업과 국내산업에 제공함으로써 그 불신을 종식시켰다.
기존의 공간적인 영역을 침해하지 않으면서 발전 사업에 참여하거나 그 공간을 임대함으로써 수익을 창출할 수 있는 이러한 사업구조는 가장 저렴한 전기요금을 정부정책에 의해 혜택 받는 교육기관으로서는 적극적인 참여가 당연시된다.

그동안 많은 중소기업들이 공공기관 및 교육기관을 포함한 수많은 유휴공간에 접근하여 사업화하기에는 그 기업의 신뢰도나 유지보수 운영과 같은 장기적인 운영 측면에서 많은 의구심이 들 수밖에 없었을 것이다. 이러한 취약점을 일거에 해소하며 국내산업을 활성화 시킬 수 있는 방안이 바로 학교 태양광사업이라고 판단된다.
그러나 이러한 정책적 의지에도 불구하고 교육현장에서 인식하는 학교 태양광발전사업에 대한 인지도는 지극히 낮음 또한 사실이다. 이는 그동안 신재생에너지와 관련하여 대국민 홍보를 포함한 태양광발전에 대한 정보가 교육현장에서 학생들은 물론 교사와 학교책임자에게까지 직접적인 전달이 이루어지지 못하는데 기인한다고 판단된다.

	▲ 캘리포니아주 UCSD대학의 독특한 구조물 형태

학교 태양광사업에 적극 참여해야
2011년부터 하절기나 동절기 등에 국가적인 전력 위기를 경험했기에 국가적으로 전력예비율을 충분히 확보할 필요성이 있었으며, 원자력이나 화력 및 가스복합발전 등 전통 발전용량을 늘려 이러한 위기가 발생하지 않도록 대처하고 있는 것 또한 사실이다. 그러나 그 위기를 자초한 배경에는 바로 대부분의 전기를 사용하는 산업용 전기 분야에서 고효율화된 전기기기에 대한 투자는 물론 대형 건축물 및 상업용 전기 사용에 대한 절약 인식 등이 부족했기 때문일 것이다. 상대적으로 낮은 일정한 전기요금율에 기인하는 무절제한 전기사용은 백화점과 같은 영업장소와 학습현장의 특성을 고려하여 국내에서 가장 낮은 전기요금을 부과받고 있는 교육기관에서는 반드시 재고되어야할 사항이다. 특히 그런 특혜에 대한 사회기여 방법이 있다면 학교 책임자는 이를 회피해서는 안 되며, 이런 학교 태양광사업에 적극 참여함으로써 에너지 생산과 절약을 직접 체험하고 교육받을 수 있는 환경을 제공해야 할 것이다.

교육기관은 건축물의 특성상 넓은 옥상면적과 운동장 등 태양광발전에 저해가 되는 음영이 발생할 여지가 그리 많지 않은 첫 번째의 장점이 있으며, 둘째는 여름철 태양에 의해 직접 가열되는 옥상에 태양광 판넬(모듈)을 설치함으로써 교실의 온도를 낮추고 따라서 가장 많은 전기를 소모하는 기기 중의 하나인 에어컨의 가동시간을 줄임으로써 전기료 절약은 물론 여름철 전력피크가 발생하는 국가적인 위기에 함께?대응할 수 있게 된다. 셋째는 이러한 위기 대응능력을 학습하고 그 친환경의 필요성을 인식한 미래의 주인공들은 본인의 일터나 가정에서 미래의 에너지원의 형태인 수많은 분산발전소를 운영함으로써 100% 신재생에너지 사회 구현의 달성시기를 앞당기는데 일조할 것으로 확신한다.
그러나 해외 교육기관에서 이미 활성화 된 학교 태양광발전의 경우에서 보여 지듯이 학교 공간의 특성상 다음과 같은 점들을 고려해야 할 것이다.

	▲ 애리조나주 ASU대학의 캠퍼스에 설치된 H빔 태양광 모듈

학교 태양광을 위해서 고려해야 할 사항
첫째는 안전에 관한 기준이다. 우리나라는 태양광발전의 특성상 모듈의 설치각도가 30도 전후일 때 연평균 최대의 출력량을 나타낸다. 그러나 학교건축물의 옥상에 설치하는 경우에는 그 설치각도를 20도 전후나 그 이하로 설치함으로써 순간 최대풍속 250km/h 이상인 자연환경 변화에 안전하게 대처할 수 있을 것이며 첨부하는 해외 교육기관의 사진과 같이 옥상 바닥면과 가능한 평행하도록 설치각도를 줄임으로써 풍압을 최소화할 수 있을 것이다. 따라서 이러한 설치환경 즉, 안전을 위하여 근거리 및 원거리 음영분석과 설치각도를 고려한 발전성능에 대한 정확한 시뮬레이션이 필수이다.

둘째는 유지보수 운영에 관한 기준이다. 학교 태양광발전의 특성상 전문 유지보수 인력이 상주할 필요는 없으나 이상발생 및 유지보수에 대응하기 위해서는 높은 수준의 모니터링과 운영능력의 지원을 명시하여야 한다. 태양광발전의 특성상 태양광 모듈자체의 모니터링도 필요하나 고장확률이 높은 전력변환기기인 인버터에 대한 상시 모니터링이 필수적이다. 그리고 대부분의 인버터업체들이 일반에 제공하는 보증기간을 포함하여 5년간의 무상보증을 제시하고 있으나, 최소 25년간 태양광모듈이 80% 이상의 출력을 보증하는 상황을 고려하면, 추가적인 보증비용을 부담하더라도 10년(5+5)의 보증기간을 제시하도록 하여야 할 것이다. 다만 이 경우에는 인버터업체의 부담을 줄이는 차원에서 50% 이하의 보증비용은 발전사업 자체 내에서 해결하도록 명문화할 필요가 있다고 판단된다.

셋째는 디자인에 관한 다양성이다. 많은 태양광발전소가 일률적인 설치각도로 북쪽에 높은 지지대를 설치함으로 디자인은 물론 풍압에 의한 안전문제가 발생할 확률이 높아진다. 이러한 경우 모듈의 직병렬 문제가 발생하지 않도록 어레이 배선을 한다면, 3~8%의 출력감소는 예상되나 낮은 높이와 15~45도 형태의 다양한 디자인도 가능하리라 본다.
넷째는 신재생에너지 전문교육의 필요성이다. 학교에 아무리 좋은 태양광발전 설치물과 홍보물이 있더라도 눈에 보이지 않는 전기의 발생과 에너지절약을 교육할 수 있는 기회가 없다면 아마도 태양광발전의 중요성을 인식시키기에는 무리가 있을 것이다. 따라서 이를 직접 체험하고 실제 응용할 수 있는 교육 프로그램의 필요성이 대두되며 이 경우 기업 자체보다는 이를 전문적으로 교육할 수 있는 기관과 연계하는 전략이 필요하리라 판단된다.

	▲ 캘리포니아주 USCD 대학 옥상에 설치한 태양광발전설비 전경

해외 학교 옥상 태양광 사례를 살펴보다
최근 미국 서부지역에서 가장 일사량이 풍부한 캘리포니아주와 네바다주 및 애리조나주의 학교태양광 사례를 살펴보았다. 대부분의 건물 옥상과 주차장, 심지어는 거리의 가로등까지 태양광 모듈이 설치되어 있다는 사실이다. UCSD(University of California, San Diego)와 ASU(Arizona Sate University) 등 해외의 두 대학의 태양광 발전설비를 살펴본 바 가장 눈에 띄는 점은 튼튼한 구조물과 낮은 설치각도 및 높이를 채택하여 안전을 제일 우선시 했다는 점이며, 둘째는?건물의 특성을 고려하여 다양한 디자인을 선택했다는 점이다. 또한 학교 옥상 태양광 설비에도 단축식을 채택하여 출력 증대를 꾀하고 모든 시설물에 모니터링을 위한 별도의 작은 모듈과 센서를 설치하여 유지보수 운영에 이용하고 있었다는 점이 특이했다.

	▲ 미국대학 최초의 Sustainability 프로그램을 도입한 ASU대학 슬로건

더욱 경이로운 사실은 ASU의 경우에 총 88개소에 81,424개의 태양광모듈을 설치하여 총 설치용량이 24.1MW로 태양광 21.8MW와 태양열 2.3MW로 구성되어 있으며, 2016년 41,305,722kWh의 전력을 생산하여 연평균 일사량이 4.7시간으로 측정되었다. 이는 미국 최초로 신재생에너지 프로그램(School of Sustainability)을 도입한 교육기관으로서 학교자체가 태양광발전소인 셈이다. 또한 특이한 점은 연구와 실제 발전에 기여하는 집광형 태양광발전(CPV) 8,640개와 태양열 집열장치 7,840개를 동시에 설치 운영하고 있었으며, 대부분의 주차장과 건물의 옥상에 설치되어 발전과 건축물의 온도상승을 막는 일석이조의 효과를 이루고 있다는 점이다. 지금도 ASU 캠퍼스의 신축건물과 기존건물에 태양광 설치공사를 하는 모습을 접하면서 하루 빨리 우리나라에도 학교 태양광사업이 활성화되어 국내 태양광산업의 발전은 물론 국민적 논란이 되고 있는 전통발전 방식의 추가 확대없이 국가적인 전력수급계획을 수립할 수 있는 시금석이 되기를 기대해본다.

학교 태양광발전사업의 활성화와 더불어 중요한 사실은 비용을 감수하더라도 기존의 전기에너지를 많이 사용하고 있는 기기들을 고효율 기기로 교체 운영할 수 있는 책임자의 결단력과 이를 지원할 수 있는 정책이 지금보다 더 확대되어 뒷받침 된다면 우리의 미래세대는 에너지 걱정에서 한결 자유로워지리라 확신한다. 그리고 기존의 전통발전 방식과는 유일하게 다른 100여년 전 아인쉬타인이 발명한 광전효과(Photoelectric Effect) 원리가 에너지 절약사업과 함께 진행된다면 1954년 4% 효율에서 시작한 태양광기술이 60여년이 지난 2017년 오늘?25%로 증가한 기술발전 속도에 비추어 앞으로 60년 후가 아니더라도 2030년에 예측되는 분산발전의 형태인 에너지환경은 우리가 상상하는 수준을 넘어서리라 확신한다.
끝으로 국내 태양광산업의 활성화를 위해 새로이 시작된 학교 태양광사업을 계기로 국내는 물론 해외 영업능력이 부족한 국내 산업계를 지원하여 이들이 해외 태양광 발전사업에서도 첨병의 역할을 할 수 있는 사업구조를 바탕으로 산학연관의 협력과 함께 조속히 태양광발전이 주요 수출산업화가 달성되는 날을 기대해 본다.

건국대학교 안형근 교수

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