Tech Issue - 친환경 에너지 기술을 선도하고 있는 3가지 사례 - 친환경 에너지 산업의 전망
Tech Issue는 글로벌 기술 트렌드 및 해외 유망 기술을 소개하기 위해 (주)스페이스점프와 협력하여 게재하고 있습니다.
▲ 이형민 대표
(주)스페이스점프정부
신재생에너지가 새로운 성장 산업으로 급부상하고 있다.
최근 월스트리트저널은 개발에 따른 비용 부담 때문에 산업으로서 성장에 한계가 있었던 신재생에너지가 기술의 급속한 발전과 고유가에 따른 정부 및 민간의 투자 증가로 인해 경쟁력을 갖추어가고 있다고 보도했다.
향후 이러한 추세는 지구 온난화와 에너지안보 문제로 더욱 강화될 것으로 전망했다.
특히 풍력은 신재생에너지원 중 가장 성공적이라고 평가되는데, 풍력 발전비용은 1980년에 1kWh당 80센트 수준이었으나 현재는 3~4센트 수준으로 화석연료와의 경쟁 단계에 들어섰다.
또한 바이오연료 중 바이오에탄올은 수송부분에서 중요한 에너지원으로 부각되고 있다.
이에 따라, 신재생에너지를 위한 노력이 스페이스점프정부, 기업 등에서 다양한 방법으로 추진되고 있다.
한편, 국제에너지기구(IEA)는 총 에너지 소비 중 석유의 비중이 현재의 31.5%에서 2035년에는 27%로 줄어들 것으로 전망한다.
이는 화석연료에 의한 환경 파괴 우려와 함께 에너지 공급 및 수요 판세의 세계적인 변화를 의미한다.
미국, 중남미 등 비석유수출국기구 국가들의 석유 생산은 증가하는 데도, 전 세계의 석유 수요 증가세는 둔화되고 있다.
유럽연합(EU)은 집행위원회를 통해 온실가스 배출 및 신재생에너지 사용을 장려하는 'Energy Package Energy for a changing World'를 발표하며 에너지 산업 구조 자체를 개선한 새로운 산업경쟁력 확보의 필요성을 제시한 바 있다.
이를 위해 2020년까지 역내 전체 에너지사용량의 20% 이상을 친환경적인 신재생에너지로 충당하고 향후 7년간 친환경 에너지개발부문에 재정지출을 50% 이상 늘린다는 야심찬 전망을 내놨다.
특히 수송부분의 바이오 연료 사용 비중을 10%까지 끌어올린다는 계획이다.
미국은 이미 2003년 대통령 연두교서에서 ‘수소·연료전지 강국건설’을 선언한 바 있으며, 수소제조·인프라 구축(Hydrogen Fuel Initiative)에 12억 달러(2003∼2007년), 연료전지차(FreedomCAR)에 5억 달러(2002∼2006년) 등 총 17억 달러를 투자했다.
또한 수소경제국제파트너쉽(IPHE) 프로그램을 만들어 현재 한국, 일본, 캐나다 등 17개국이 참여하는 최대 국제협력채널을 운영하고 있으며, 수소스테이션과 연계한 수소 고속도로 건설, 수소관련 법규 및 표준화 작업, 경제성 분석 등을 추진함으로써 세계 수소 경제의 주도권을 선점하고자 적극적으로 움직이고 있다.
신재생에너지 사업은 세계적 기업의 투자를 이끌어 내는 매력적인 분야로 성장하고 있다.
미국의 실리콘밸리에서 신재생에너지에 대한 투자가 매년 크게 증가하고 있고, 뉴에너지 파이낸스에 따르면 벤처캐피탈과 사모펀드 투자도 크게 늘어난 것으로 확인되고 있다.
마이크로소프트의 빌 게이츠는 이미 바이오에탄올 공장 설립에 8,400만 불을 투자하였고, 골드만삭스, 모건스탠리, 지멘스 등 유명 기업들이 풍력 관련 기업을 사들이거나 투자를 확대하는 등 신재생에너지의 미래 가치가 점차 높아지고 있다.
전기차를 충전하는 ‘솔라 패널 도로’
우리가 흔히 보는 솔라 패널들(Solar Panel)은 아직까지 특정 위치에서만 발견할 수 있다.
태양광 발전소에서는 흔히 볼 수 있지만, 일반적으로는 친환경 하우스의 지붕이나 벽면에서나 볼 수 있었다. 그러나 현재 이러한 솔라 패널들이 다양한 장소에 적용되고 있다.
전자 기기를 충전하는 친환경 충전기 제품에도 적용되고 있고, 최근에는 반투명 솔라 패널도 개발되어 앞으로 건물의 유리창에도 적용될 수 있을 것으로 보인다.
미국 솔라 패널 전문기업 솔라 로드웨이(Solar Roadways)가 만들고 있는 친환경 솔라 패널 도로는 단순히 솔라 패널을 바닥에 깔아놓아 전기를 생산하는 수준에서 그치지 않는다.
자체 생산한 전기를 이용하여 도로 바닥에 있는 LED 전구들의 불빛을 밝혀 라인을 그려주고, 횡단보도, 정지선, 속도 지시 등 각종 사인까지 표시해줄 수 있다.
무엇보다 놀라운 것은 태양 에너지를 통해 생산된 전기에 무선 충전 방식을 이용하면, 전기자동차 충전이 가능하다는 점이다.
현재의 기술 수준으로 볼 때 주차공간 내에 전기차를 주차하기만 하면 자동으로 배터리가 충전되는 시스템 구축이 충분히 가능하다.
또한 추운 겨울에 도로의 특정 영역에 열선을 제공하여 눈이 쌓이지 않도록 실시간으로 녹여줄 수도 있다.
인도에 설치된 타일처럼 강화 유리섬유로 제작된 6각형의 솔라 패널을 서로 조립하면 되기 때문에 신개념 도로 구축 사업은 현재 큰 문제가 없는 것으로 전문가들은 평가하고 있다.
한편, 솔라 로드웨이의 솔라 패널 도로 구축 프로젝트는 미국 연방고속도로운영청의 기술개발자금을 지원받아 추진 중이고, 이미 2011년 GE가 개최한 'Ecomagination Challenge' 대회에서도 우승을 차지한 바 있다.
영국, 프랑스, 중국에서도 솔라 패널 도로를 도입하고 있다. 솔라 패널에 코팅처리를 해 내구성과 마찰력을 증가시켜 도로 바닥에 깔아 전기차 전용도로를 구축한다.
앞으로 솔라 패널 도로가 새로운 에너지 발전소로 각광받을 수 있을지 기대되는 대목이다.
배설물로 만든 에너지로 달리는 ‘바이오 버스’
최근 영국에서는 새로운 연료를 사용하여 운행하는 버스도 등장했다. 웨섹스워터의 자회사 젠에코(GENeco)사가 개발한 바이오 버스(Bio-Bus)가 그 주인공이다.
바이오 버스는 일반 버스와 달리 경유나 전기를 사용하지 않고, 사람의 배설물과 음식 쓰레기에서 나오는 바이오메탄가스만을 연료로 사용한다.
바이오 버스는 바이오메탄가스를 연료로 이용했음에도 불구하고 최대 속도가 무려 300㎞에 달한다.
사람 5명 정도가 약 1년 동안 배출하는 배설물이면 가스탱크 하나를 채울 수 있을 정도의 가스를 만들 수 있다.
실제로 이 버스에 사용되는 가스는 이 지역 주민들의 배설물로 만든 것이다.
바이오 버스 엔진은 기존 버스의 디젤 엔진과 유사하며 압축 메탄가스는 버스 지붕 위에 설치된 탱크에 저장된다.
40인승으로 제작된 이 버스는 최근 브리스톨 공항과 배스 시내 중심가 구간에서 운행하기 시작했다.
바이오 버스는 기존 디젤 엔진의 버스보다 이산화탄소를 30%나 적게 배출하며, 재생 가능하고 지속적인 에너지를 사용하고 있다는 점에서 큰 의미가 있다.
현재 매월 1만여 명의 승객이 바이오 버스를 이용하고 있으며, 바이오메탄가스에 대한 사람들의 관심도 크게 증가하고 있다.
에너지를 만드는 ‘솔라 페인트’
호주 멜버른에 위치한 RMIT 대학교의 연구진이 좀 색다른 페인트를 개발했다. 벽에 바르면 에너지가 만들어지는 솔라 페인트(Solar Paint)이다.
놀랍게도 솔라 페인트는 공기 중의 수증기로부터 무제한으로 에너지를 생산한다. 과연 솔라 페인트는 어떤 원리로 에너지를 끊임없이 만들어낼 수 있는 걸까?
그 핵심 비밀은 바로 페인트에 함유된 ‘실리카 겔(Silica Gel)’에 있다. 실리카 겔은 일반적으로 공기 중의 수분을 흡수하는 용도로 많이 사용되는 화합물이다.
솔라 페인트는 합성 몰리브덴 황화물과 산화 티타늄 입자를 포함하고 있으며, 화합물의 혼합과 태양열의 작용으로 인해 실리카 겔이 흡수한 수분이 산소와 수소로 분리된다. 그런 다음 수소는 재생 가능한 수소 연료로 수집되는 원리이다.
일반 태양 전지로 불리는 솔라 패널은 빛에 민감한 실리콘으로 만들어진 웨이퍼(wafer)를 사용해 만든다.
그런데 웨이퍼는 실리콘을 정제하는 과정에서 너무나 많은 비용과 인력이 필요하고, 유해한 화학물질까지 사용된다.
이에 비해 솔라 페인트는 기존 솔라 패널보다 생산하기가 훨씬 간편하다. 또한 유해한 화학물질이 전혀 필요 없으며, 정제 과정이 간단해 많은 인력도 필요하지 않아 매우 경제적이다.
RMIT의 선임연구원 Torben Daeneke는 솔라 페인트는 별도의 연료가 필요하지 않고 공기 중의 수증기와 태양열만을 이용해 수소 연료를 생산하기 때문에 매우 친환경적이라고 말했다.
솔라 페인트가 기존 솔라 패널과 비교해서 에너지 효율성이 다소 떨어진다는 단점만 보완한다면, 또 다른 대체 에너지가 될 수 있을 것으로 예상된다.