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재생에너지 LCOE 하락… 화석연료보다 가격경쟁 우위 점하는 시대 온다
IRENA, 2019년 에너지원별 발전비용 조사… 에너지전환 가속화 전망

[인더스트리뉴스 이건오 기자] 글로벌 최대 이슈로 손꼽히고 있는 기후위기에 대응하기 위한 세계 각국의 움직임이 빠르게 진행되고 있다. ‘그린(Green)’을 키워드로 미국의 그린뉴딜, 유럽 그린딜 등 친환경 경제 성장 정책이 단연 눈에 들어온다. 우리 또한 한국형 뉴딜 정책에 그린뉴딜을 포함하는 등 국제 흐름에 동참하고 있으며 가까운 중국, 일본 또한 그린뉴딜이라는 표현을 쓰지는 않지만 동일한 방향으로 나아가고 있다.

그린뉴딜에서 가장 관심이 집중되는 분야는 에너지다. 태양광·풍력·수소 등 신재생에너지로의 전환을 통해 기후변화에 대응하고 새로운 미래 산업을 준비하고 있다. 특히, 재생에너지 발전비용의 하락으로 에너지 전환이 더욱 가속화되고 있다.

세계 각국은 태양광·풍력·수소 등 신재생에너지로의 전환을 통해 기후변화에 대응하고 새로운 미래 산업을 준비하고 있다. [사진=utoimage]

최근 에너지경제연구원이 발표한 국제재생에너지기구(IRENA: International Renewable Energy Agency)의 자료에 따르면 기술진보, 규모의 경제 달성 및 시장경쟁 심화 등으로 2019년 신규 재생에너지의 56%가 가장 저렴한 신규 화석연료의 균등화발전비용(LCOE: Levelized Cost Of Electricity)보다 낮은 것으로 나타났다.

2019년 총 신규 발전설비 중 재생에너지의 비중은 72%(176GW)로 원별로는 태양광 97GW, 육상풍력 54GW, 수력 12GW, 바이오에너지 6GW, 해상풍력 5GW 순이다.

같은 기간 신규 대규모 태양광 설비의 40%(28GW 규모), 육상풍력 설비의 75%(41GW 규모) 및 수력발전 설비의 89%(10.7GW 규모)에서 가장 저렴한 화석연료 설비보다도 낮은 발전비용을 나타냈다. 화석연료의 발전비용은 $0.05~0.177/kWh로 중국 내 석탄광입지(Mine-Mouth) 화력발전소의 발전비용이 가장 낮다.

재생에너지 발전비용 감소, 코로나19 이후 경기부양 기대

태양광은 설치비용이 지속 하락함에 따라, 2019년 가동개시한 대규모 태양광의 가중평균 LCOE는 전년 대비 13% 하락해 $0.068/kWh를 기록했다. 또한, 2010~2019년 기간 전체 태양광의 LCOE는 79% 하락했는데 특히 신규 대규모 태양광 설비의 LCOE는 82% 하락했다. 더불어 가정용 태양광의 LCOE는 2010~2019년 기간 동안 42~79% 하락해 $0.063~0.265/kWh를 기록했다.

풍력은 설치비용의 지속 하락과 평균 설비이용률 향상으로 육상과 해상풍력의 가중평균 LCOE는 각각 전년 대비 9% 하락해 $0.053/kWh와 $0.115/kWh를 기록했다. 특히, 육상풍력의 LCOE는 2010~2019년 기간 동안 39% 하락해 2019년에는 화석연료의 최저 발전비용보다 6% 높은 수준에 그쳤다. 2010~2019년 기간 동안 해상풍력의 LCOE는 29% 하락했다.

2019년 재생에너지 가중평균 LCOE [자료=IRENA, 에너지경제연구원]

수력발전 기술은 이미 성숙해 2019년 LCOE는 전년 대비 4% 상승하고 2010~2019년 기간 동안 27% 상승해 $0.047/kWh를 기록했으나, 여전히 신규 석탄화력보다 낮은 수준을 유지했다. 2019년 가동개시한 태양열의 LCOE는 전년 대비 1% 하락한 $0.182/kWh, 지열은$0.073/kWh(1% 상승), 바이오에너지는 $0.066/kWh(16% 상승)를 기록했다.

재생에너지 발전비용 감소로 화석연료보다 가격경쟁에서 우위를 점하게 됨에 따라, 저탄소 에너지로의 전환이 가속화하고 코로나19 사태 이후 경기부양에도 도움이 될 것으로 전망된다.

대규모 태양광과 육상풍력 시장 더욱 커질 것

2019년에는 부품가격 하락으로 재생에너지 설비의 설치비용이 하락하고 재생에너지 자원이 풍부한 지역에서 설비가 증대해 이용률(Capacity Factor)이 상승한 것으로 파악된다.

태양광은 모듈 가격과 BOS(Balance Of System) 비용 하락으로 2019년 대규모 태양광의 가중평균 설치비용은 전년 대비 18% 하락해 $995/kW를 기록했으며, 이는 역대 최초로 kW당 1,000 달러보다 낮은 수치다. 또한, 태양광 자원이 풍부한 신흥시장에서의 태양광 확대 정책으로 태양광의 가중평균 이용률은 2010년 14%에서 2019년 18%까지 증가했다.

친환경 경제 성장 정책으로 그린뉴딜 정책을 펴는 국가들이 늘어나고 있다. [사진=utoimage]

BOS 비용은 태양광 모듈 이외에 인버터, 전선 등과 같이 태양광발전 시스템을 구축하기 위해 소요되는 모든 구성품의 비용이다.

태양광 모듈 가격은 종류에 따라 다른데, 2009년 12월부터 2019년 12월까지의 기간 동안 결정질 실리콘 가격은 87~92% 하락했다. 시스템 비용은 국가별 태양광시장 성숙도(프로젝트 개발자의 경험수준) 차이, 노동력·제조비용의 구조적 차이 등으로 모듈가격보다 하락률이 작은 편이다. 태양광설비 부품의 가격이 지속 하락했음에도 지역별 차이는 상존하고 있다. 인도 내 대규모 태양광의 설치비용은 $618/kW를 기록해 전 세계에서 가장 낮았고 러시아는 $2,117/kW로 가장 높은 수준을 기록했다.

2019년 육상풍력의 가중평균 설치비용은 전년 대비 5% 하락해 $1,473/kW를 기록했으며, 평균이용률은 전년 대비 5%p 상승해 35.6%에 달했다. 해상풍력의 설치비용은 풍력 터빈에서 규모의 경제 달성 및 운영·유지비용(O&M) 감소 등으로 2010~2019년 기간 동안 18% 하락해 $3,800/kW에 그쳤다. 같은 기간 해상풍력의 평균 이용률은 터빈 크기 증대와 기술 향상 및 프로젝트 개발경험 축적으로 2010년 36.8%에서 2019년 43.5%로 상승했다.

향후 가동예정인 재생에너지설비의 평균 PPA 및 입찰 가격이 지속 하락함에 따라, 신규 태양광·육상풍력 설비의 비용이 석탄화력 설비의 한계운영비용보다 낮아져 좌초 자산이 늘어날 가능성이 있다. 2021년 가동개시 예정인 대규모 태양광과 육상풍력의 평균 PPA·입찰가격은 $0.039/kWh와 $0.043/kWh로 가장 저렴한 화석연료 설비의 발전비용보다 낮다. 해상풍력의 경우 2023년 PPA 및 입찰 가격은 $0.082/kWh까지 하락해 화석연료의 발전비용 범위 내에 있다.

2021년 기준 신규 태양광 설비의 평균 입찰가격은 1,200GW 규모의 기존 석탄화력 설비의 한계운영비용보다 낮을 것이며, 신규 육상풍력설비의 경우에는 현재 가동 중인 850GW 규모의 석탄화력 설비 한계운영비용보다 낮을 것으로 예상된다.

중국, 인도, 우크라이나 및 폴란드 등에서 경쟁력이 가장 낮은 500GW 규모의 석탄화력 설비를 태양광과 육상풍력으로 대체할 경우 연간 최대 230억 달러를 절감할 수 있고, 2019년 총 탄소배출의 5% 수준인 1.8GtCO2를 감축할 수 있을 것으로 예상된다.

[이건오 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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