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2020년 글로벌 재생에너지 LCOE 하락… 태양광, 전년 대비 7%↓
글로벌 태양광 설치비용, 재생에너지원 중 가장 저렴

[인더스트리뉴스 정한교 기자] 전 세계적인 코로나19 확산으로 대부분의 산업이 매출감소, 원자재 수급 등 사업 진행에 어려움을 겪고 있는 상황에서도 재생에너지 균등화발전비용(levelised cost of electricity, LCOE)이 지속적인 하락세를 기록한 것으로 나타났다.

에너지경제연구원 세계 에너지시장 인사이트에 따르면, 최근 국제재생에너지기구(International Renewable Energy Agency, IRENA)는 2020년에도 신규 재생에너지의 LCOE가 지속 하락하며, 기존 석탄설비를 대체하는 등 에너지전환을 가속화했다고 밝혔다.

△기술진보 △규모의 경제 달성 △시장경쟁에 의한 조달(competitive supply chain) △개발경험 축적 등 2020년에도 신규 재생에너지의 LCOE가 지속 하락한 것으로 나타났다. [사진=dreamstime]

코로나19 확산에도 불구하고 재생에너지 발전비용이 지속 하락할 수 있었던 데에는 △기술진보 △규모의 경제 달성 △시장경쟁에 의한 조달(competitive supply chain) △개발경험 축적 등이 작용한 것으로 나타났다.

전 세계가 에너지 전환을 위해 태양광, 풍력 등으로 대변되는 재생에너지설비 구축에 열을 올리고 있는 것도 재생에너지 발전비용 하락에 기여했다. 2010년 이래로 화석연료설비의 최저 발전비용보다 저렴한 재생에너지설비가 644GW 추가된 것으로 알려졌다. 2016년 전까지는 수력이 대부분을 차지했던 재생에너지설비였지만, 이후부터는 육상풍력과 태양광이 이를 견인했다.

또한, 운영 중인 석탄화력설비 중 810GW가 신규 대규모 태양광풍력설비보다 운영비용이 높아져 대체 가능한 것으로 분석됐다. 이는 연간 320억 달러가 절감되고, 2.97GtCO2 규모의 탄소배출 감축이 가능할 것으로 추산되는 수치다. 미국의 경우 149GW 규모(61%)의 석탄화력설비가 신규 대규모 태양광풍력설비보다 운영비용이 높았으며, 인도에서는 141GW(65%), 독일은 28GW, 불가리아는 3.7GW가 더욱 높았다.

태양광, 최근 10년간 LCOE 하락률 가장 높아

태양광은 설치비용이 지속 하락함에 따라, 2020년 대규모 태양광의 가중평균 LCOE는 전년 대비 7% 하락한 $0.057/kWh를 기록했다. 전 세계 에너지 전환의 선봉장 역할을 수행 중인 태양광은 LCOE 하락률에서도 가장 높은 수치를 보이고 있다. 2010~2020년에 재생에너지원 중 대규모 태양광의 LCOE 하락률(85%)이 가장 큰 것으로 나타났다.

정부 지원 정책과 민간부문에서의 투자 확대로 2010~2020년 기간 동안 태양광 설치비용이 급감함에 따라 대규모 태양광의 LCOE 하락률이 85%에 달했다. 같은 기간 전 세계 누적 태양광설비용량은 2010년 42GW에서 2020년에 714GW로 증가했다.

그러나 2020년에는 전 세계 대규모 태양광의 가중평균 이용률(capacity factor)이 낮아져 대규모 태양광 LCOE 하락세가 둔화된 모습을 보였다. 이는 전년보다 태양광 자원이 상대적으로 부족한 지역에서 설비가 확대됐기 때문인 것으로 분석된다.

2010년 기준 대규모 태양광의 LCOE는 가장 비싼 화석연료설비보다도 2배 이상 높았으나, 2020년에는 화석연료의 최저 발전비용 수준까지 하락했다. 2020년 G20 국가의 화석연료설비 LCOE는 $0.055~0.148/kWh에 달했다.

2020년부터 가파른 LCOE 하락세 보이는 풍력

2020년 기준 전 세계 육상풍력 및 해상풍력의 가중평균 LCOE는 전년 대비 각각 13%와 9% 하락한 $0.039/kWh와 $0.084/kWh를 기록했다. 이는 설치비용이 크게 낮아짐에 따라 2019년 LCOE 하락세보다 더욱 가팔라진 모습이다.

2010~2020년 기간 동안 육상해상풍력 LCOE는 각각 56%와 48% 하락했다. 누적 육상풍력설비용량은 2010년 178GW에서 2020년 699GW로 증가했으며, 해상풍력은 2020년에 34GW를 기록했다.

이러한 풍력발전이 가장 활발한 국가는 ‘중국’이다. 이로 인해 LCOE도 매우 낮은 수치를 보이고 있다. 신규 육상 및 해상풍력 설치비용이 전 세계 평균보다도 낮은 가운데, 중국에서 전 세계 신규 육상풍력설비의 2/3 수준인 69GW가 가동을 개시했다. 해상풍력의 경우에는 이 비중이 2019년 1/3에서 2020년에 1/2 수준으로 확대됐다.

원별 가중평균 설치비용이용률LCOE 추이 [출처=에너지경제연구원]

전체 재생에너지발전, 대부분 화석연료설비 보다 LCOE 낮아

태양광, 풍력을 필두로 전체 재생에너지발전도 LCOE 하락세를 보이며, 화석연료설비보다 낮거나 비슷한 수준을 형성했다. 집광형태양열발전(CSP)의 하락세가 눈에 띄었다. 2020년 CSP의 가중평균 LCOE는 전년 대비 49% 하락했다.

이는 매우 큰 폭의 하락으로, 오랜 기간 지연됐던 CSP 프로젝트 2개가 2019년에야 가동개시하면서 당시의 LCOE가 예외적으로 높았던 것이 주요 원인으로 나타났다. 지난 2년간으로 보면, CSP의 가중평균 LCOE는 연간 16%씩 하락한 것으로 나타났다.

2010~2020년에 CSP의 가중평균 LCOE는 68% 하락해 화석연료설비의 중간수준에 달했고, 2020년 누적 CSP 설비용량은 6.5GW를 기록했다.

2020년 바이오에너지와 지열의 가중평균 LCOE는 $0.076/kWh와 $0.071/kWh로, 화석연료설비 LCOE 범위 내에 있었다. 유일한 상승폭을 보인 수력발전의 경우 2010~2020년 기간 가중평균 LCOE는 18% 상승해 $0.044/kWh를 기록했다. 그러나 여전히 가장 저렴한 화석연료설비보다 낮은 것으로 나타났다.

이를 통해 2010~2020년 기간 동안 대부분의 재생에너지원에서 설치비용이 하락하고 이용률이 상승했으며, 대규모 태양광과 육상풍력의 전력구매계약(Power Purchase Agreement, PPA)입찰가격이 큰 폭으로 하락한 것을 알 수 있었다.

2020년 태양광 설치비용 $883/kW, 재생에너지원 중 가장 저렴

전 세계적인 에너지 전환 운동에 따라 태양광, CSP, 풍력 등 재생에너지 산업 기술이 고도화되며 설치비용도 하락했다. 원별 설치비용을 살펴보면, 2010년에는 대규모의 태양광 가중평균 설치비용이 육상풍력의 2.4배에 달했으나, 이후 가파른 하락세를 보이며 2017년 이후 육상풍력보다 낮아진 것으로 나타났다.

2010년 이래로 전 세계 대규모 태양광의 가중평균 설치비용은 81% 하락했다. 2020년에 $883/kW를 기록하며, 재생에너지원 중에서 가장 저렴한 설치비용을 시현한 것으로 나타났다. 같은 기간 육상해상풍력의 가중평균 설치비용은 각각 31%와 32% 하락하며, 2020년에 $1,355/kW와 $3,185/kW를 기록했다.

설치비용 하락과 적극적인 보급·확산 움직임은 이용률 상승이라는 결과를 불러왔다. 2010~2020년에 태양광 이용률은 14%에서 16%로 증가했으며, 육상풍력 이용률은 2010년 27%에서 2020년 36%까지 증가했다. 해상풍력은 40%, CSP는 42% 증가했다. 육상풍력 이용률이 CSP, 해상풍력보다 낮은 이유는 육상풍력이 지리적으로 넓게 분포하기 때문인 것으로 분석됐다.

원별 LCOE와 PPA입찰가격 추이전망(자료 : IRENA(2021.6월), Renewable Power Generation Costs 2020) [출처=에너지경제연구원]

PPA입찰가격도 재생에너지가 화석연료보다 낮아

2021~2022년 가동개시 예정인 재생에너지설비의 제3자 전력거래계약(Power Purchase Agreement, PPA)입찰가격도 화석연료의 발전비용 범위 내에 있거나 최저 발전비용보다도 낮은 것으로 나타났다.

2021~2022년 가동개시 예정인 대규모 태양광의 PPA입찰가격은 각각 $0.039/kWh와 $0.04/kWh로, 이는 화석연료의 최저 발전비용보다 낮은 수치이다. 동 기간 가동개시되는 총 대규모 태양광의 74%(33.8GW)가 석탄화력설비의 최저가격보다 낮아질 것으로 예상된다.

육상풍력 역시 화석연료의 최저 발전비용보다 낮았다. 2021~2022년에 가동개시되는 육상풍력의 PPA입찰가격은 $0.043/kWh 수준으로, 같은 기간 가동개시 예정인 총 육상풍력의 75%(44.4GW)가 석탄화력설비의 최저가격보다 낮아질 것으로 전망된다.

해상풍력의 경우 2023년 PPA입찰가격은 $0.084/kWh로 나타났다. 이는 화석연료의 발전비용 범위 안의 수준이다. 특히, 유럽의 해상풍력 PPA입찰가격은 $0.05~0.1/kWh까지 하락할 것으로 예상되고 있다.

이처럼 글로벌 재생에너지 시장은 활발한 에너지 전환과 함께 산업 고도화 및 LCOE가 하락세를 보임에 따라 지속적인 확대 성장을 예상케 한다. 에너지 전환이 향후 국가 경쟁력을 결정짓는 중요한 요소로 자리잡아가는 만큼, 국내 시장 역시 이러한 움직임 발맞출 필요가 있다.

지난 6월 30일 한국에너지기술평가원이 주재한 ‘국내 발전원별 LCOE 현황 및 전망’ 공개 화상회의에서 에너지경제연구원 조상민 팀장은 “전 세계적으로 태양광 및 풍력이 기존의 발전원을 제치고 발전원가가 가장 낮은 에너지원이 됐다”며, “우리나라 역시 태양광 가격경쟁력이 빠르게 향상되는 상황이지만, 해외 주요국과 비교하면 국내 재생에너지 발전원가가 2배 가량 높은 수준”이라고 현재 국내 재생에너지 산업의 경쟁력을 평가했다.

최근 우리 정부가 적극적인 재생에너지 산업 육성 및 시장 확대에 나서고는 있지만, 해외 선진국들의 에너지 전환 속도에 비하면 아직 턱없이 부족한 수준이다. 국내 재생에너지 시장 발전을 위해 더욱 적극적인 정책적 지원 및 국민적 노력이 필요할 전망이다.

[정한교 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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