4차 산업 혁명의 화룡정점, 에너지 혁명 – 천지 개벽이 일어난다

 

본지는 올해 초부터 4차 산업 혁명이 어떻게 진행되고 우리 삶에 어떤 변화를 가져다줄 것인가에 관심을 갖고 사물 인터넷으로 대변되는 4차 산업 혁명이 몰고 올 우리 사회 전반에 관한 변혁을 하나씩 짚어보고 있다.
사물의 의인화, 4차 산업 혁명이 선뜻 우리 옆으로 다가섰지만 아직은 해결해야 할 부분이 있다. 바로 그런 지능을 지닌 사물에게 제공하는 에너지 원이다. 모든 사물이 지능을 지니고 자체적으로 움직이며 우리가 할 일을 대신하기 위하여는 그 사물들에게 무한에 가까운 에너지를 공급하여야 하는데 아직 우리의 전기 에너지는 결코 누구든지 부담 없이 활용하기에는 어려운 가격이라는 것이다. 이는 전기를 공급하기 위해 가동되는 발전소를 건설하는 데는 천문학적인 자금이 소요되고 있기 때문이다. 이것을 해결하기 위하여 거의 무제한의 공급이 가능한 청정 에너지, 그중에서도 가장 큰 태양 에너지를 활용한다면 세상은 우리의 상상을 넘어선 변화가 쓰나미처럼 몰려들게 된다.
도대체 어떤 변화가 몰려 올까?
결론부터 얘기하고 가자. 거의 직업이 사라질 수 있다. 태양 에너지 외 다른 에너지 원을 사용하는 거의 모든 기술이 무용화되고 그런 제품을 만드는데 종사하는 사람 역시 직업을 잃는다. 무인 자동차가 도로를 덮고 주차장은 사라진다. 그 뿐이겠는가? 우리가 상상하는 것 이상의 엄청난 변화가 분출 직전의 마그마처럼 끓어대고 있다. 그 마그마의 분출이 먼 훗날의 일이 아니다. 길어야 15년, 짧은 경우 10년이면 충분하고 남는다. 그대가 앞으로 살아갈 시간이 20년이라도 남았다면 이것에 관심을 기울리라. 아차 하는 순간 뜨거운 용암에 휩쓸려 새시대의 낙오자로 생을 마감할 수 있다. 자, 그 충격의 현장, 기존의 모든 지식과 기술이 무용화되는 카오스의 세계, 그 세상을 함께 살펴볼 준비가 되었는가? (글: 한영민 주필, 자문: 김진철 박사)

 

세상을 바꿀 태양 에너지 (SOLAR ENERGY)

미국의 스탠포드 대학의 겸임 교수 토니 세바 가 쓴 <에너지 혁명 2030>, 최근 그는 이 책에서 그 누구도 예상하지 못한 에너지 혁명으로 인한 우리 사회의 충격적 변화에 대하여 기술하고 있다. 그는 자신의 책을 기술의 붕괴에 관한 것이라며 첫 마디를 던진다. 그런 기술의 붕괴에 의한 변화는 어떻게 일어나는가, 태양 에너지가 그 카오스의 시발점이다. 청정에너지 중에서도 가장 큰 태양 에너지를 값싸게 사용할 수 있다면, 이라는 전제로 모든 변혁을 예상하고 있는데 이 변화를 그는 기술의 붕괴, 에너지와 교통수단의 붕괴라고 구체적으로 제시한다.우리는 여기서 그 기술의 붕괴로 인한 우리 생활의 변화를 살펴보기 전에 대 전제, 무한에 가까운 청정에너지, 태양 에너지가 과연 우리가 손쉽게 사용할 수 있을 정도로 저렴한 가격에 사용이 가능할 것인가를 먼저 짚어보자.

 

태양 에너지가 어디까지우리에게 접근했는가?

태양 에너지는 열 에너지와 빛 복사(광) 에너지로 구분된다. 실생활에 아주 간단한 예를 들어 구분을 한다면 가정집 위에 열 집열판을 설치해 보일러나 물을 가열하는데 쓰이는 에너지는 열 에너지이고 조그만 계산기에 달린 전지를 대신하는 장치가 광 에너지이다.
태양열에너지의 경우는 활용이 제한되어 있어 우리 생활에 미치는 영향이 크지는 않지만 직류 전기를 생산할 수 있는 태양광 에너지의 경우는 사정이 다르다. 만약 인류가 태양광 에너지를 값싸게 이용할 수 있다면 인류의 생활은 그야말로 천지개벽이 일어난다. 사실은 이미 서서히 일어나고 있는데 아직 실감을 못할 뿐이다. 왜 태양에너지가 우리의 생활에 천지 개벽을 일으키는가 그 이유를 하나씩 짚어보자.

 

태양에너지의 전체 규모와 현재 시장 규모

아래 그림에서 보듯이 인류가 소모하는 소비에너지는 고작 15TW로 태양 에너지, 86,000TW 의 0.00017%에 불과하다. 그러니 우리가 태양에너지를 0,001%만 사용한다고 해도 인류에게는 다른 에너지 원이 필요 없게 된다. 하다못해 지구의 지열 에너지만 다 사용한다고 해도 현재 소비량의 2배 이상을 에너지가 생기고 풍력을 이용한 전기 개발 역시 다른 에너지 원이 불필요할 정도로 공급이 가능하다. 단, 이런 천연 에너지 생산 단가가 현재의 석유나 원자력을 이용한 전기 생산 단가보다 낮출 수 있다는 전제가 해결되어야 한다.
그런데 최근 들어 4차 산업 혁명과 더불어 시간적으로 거의 동시대에 태양광에너지를 생산할 수 있는 태양광모듈 가격이 떨어지면서 급격하게 태양광에너지에 대한 수효가 증가하고 있다. 또한 그 성능도 급격히 높아지면서 그 효율이 15% 수준까지 육박하자 이제는 상황이 달라졌다.
급격하게 떨어진 태양광모듈 가격은 태양광에너지 시장의 폭발적인 증가세를 몰고 와, 국제에너지기구(IEA)와 미국에너지정보청(EIA)의 예상 시장규모를 이미 훌쩍 넘어버렸다. 국제적인 에너지 전문기관조차 예상 못하는 증가세로 돌아선 태양광 에너지 시장은 50GW라는 IEA의 예상치를 깨고 이미 70GW를 돌파했다. 그리고 앞으로 어떤 식으로 더욱 더 확대될 것인지의 예상 역시 쉽지 않다.

저렴한 태양광 모듈의 공급이 상황을 앞당긴다!

글로벌 태양광 시장이 폭증한 이유는 태양광 모듈 가격 폭락에서 찾을 수 있다. 태양광발전소를 짓는데 필요한 제품인 태양광모듈의 가격은 2015년 와트(W)당 1달러 이하로 떨어졌다. 태양광모듈의 가격은 1977년에 와트당 76달러였다. 기하급수적으로 떨어진 셈이다. 현재는 와트당 35센트 수준이다. EIA의 예측도 IEA와 같이 틀렸다. EIA는 ‘공식 태양에너지 생산 계획’을 매년 발표해왔는데 현재의 상승 추세를 예측한 예측치는 없다. PV인사이트에 따르면 24일 현재 태양광 모듈의 평균 가격은 와트당 0.333달러다. 최저 0.30달러이며 최고 0.41달러에서 거래되고 있다. 이러한 태양광모듈 시장 상황은 태양광 기업들에게 기회가 되고 있다. 당장 태양광모듈의 폭락이 경영상황이 악화시킬 수 있다고 우려할 수 있지만 태양광 시장 확대가 태양광모듈 가격의 하락을 상쇄한다고 보고 있었다. 신성ENG 관계자는 “태양광 기업 입장에선 현재 태양광모듈 가격 하락이 걱정스럽지 않다. 떨어진 만큼 태양광 시장이 확대되기 때문이다. ‘태양광발전이 초기 투자비용이 비싸다’라는 편견에서 일반인들이 벗어나 값싼 가격으로 가정과 건물에 필요한 전력을 자급자족할 수 있는 도구로 태양광이 인식되기 시작해 기쁘다”고 말했다.

 

태양에너지, 15년 안에 에너지의 독점적 지위를 누린다.

 환경문제 이전에 경제적인 문제다. 

이렇게 태양 에너지를 활용한 값싼 전기 공급은 이미 준비를 마친 셈이다. 세계 최고의 에너지 연구기관들조차 예상 못한 태양광 에너지시장의 규모를 정확하게 예측한 유일한 사람이 바로 토니 세바 교수다. 그는 2030년까지 모든 에너지는 태양광 에너지가 차지 할 것이라고 단언한다. 앞으로 고작 17년 후의 일이다. 1970년대에 비해 이미 태양광 에너지는 석유에 비해 5000배 이상의 원가 개선이 이루어졌고 원자력에 비해도 1,500배 이상의 원가 개선이 이루어졌음을 지적한다. 앞으로 3년후 2020년에는 현재의 태양광 에너지가 지금에 비해 그 원가가 3분의 1로 줄어든다고 예상한다.
이렇게 싼 가격의 무 공해 에너지를 누가 사용하지 않겠는가? 이미 각국에서는 엄청난 준비를 하고 실제로 많은 적용의 예를 보여주고 있다.

< 현재의 적용 예 >

이미 2013년 호주의 태양광 에너지는 일반 전기 평균 소매가보다 40%가 저렴했고, 맑은 날이 많지 않은 독일에서도 이미 여름철에는 전체 전력수요의 50%를 태양광으로 충당하고 있다. 덴마크의 경우는 전체 전력 수요의 100%을 이미 풍력으로 충당하고 있다.

< 각국의 움직임 > 

이제 에너지 혁명에 대한 도도한 흐름에 대한 더 이상 저항은 무의미하다. 미국의 트럼프가 환경규제 철회 탈퇴를 선언하며 그 변화를 거부한다고 해도 세상의 큰 흐름은 막을 수는 없다. 왜냐하면 태양에너지의 사용은 환경문제가 아니라 경제 문제이기 때문이다. 아무리 트럼프가 자신의 지지자들을 위해 정부 정책을 조절한다고 해도 사기업들은 여전히 제 갈 길을 갈 것이고 또 그 지지자들 역시 값싼 에너지 사용에 망설일 필요가 없기 때문이다.
단지 그 흐름의 물고를 막는다면 더욱 큰 빅뱅을 맛보게 되고 자신들의 경쟁 국가에 큰 기회를 제공하는 이적 행위가 될 것이다. 이는 유럽 연합과 중국 일본 그리고 한국에게도 큰 기회를 제공하는 일이다. 이미 중국에서는 사막에 세계 최대의 태양광 에너지 판넬을 설치하며 시장을 이끌고 있고 중국에서 가동 중인 한화 그룹에서 제작되는 태양광 판넬은 W당 33센트로 세계 최고의 경쟁력으로 시장을 확대 시키고 있다. 한국의 경우 한국에너지관리공단의 신재생에너지센터가 발표한 <신재생에너지 백서>에 따르면, 우리나라 태양에너지 기술적 잠재량은 7451기가와트(GW)에 이른다.
원전 7451개와 맞먹는 양이다. 한국 역시 만만찮은 경쟁력을 지니고 있다. 수도권매립지관리공사(SL공사) 가 무려 100MW 규모 태양광 사업을 추진하는 등 활발한 움직임을 보이고 있다.
또한 유휴지나 산림지역에 개인이 태양광 판넬을 설치하는 경우 장기 저리 자금을 제공하고 생산되는 전기를 전량구매하는 등 민관의 적극적인 협력으로 그 공급을 증대시키고 있는 실정이다.

 

베트남은 어떻게 움직이고 있는가?

베트남 역시 조용하지만 수면아래로 발 빠르게 준비하고 있다. 이미 올해 4월 11일 베트남 총리는 태양관 발전 프로젝트 지원에 관한 결의안 11/2017/QD-TTg을 발표했다. 그 결의안에 따르면 베트남 전력 공사가 태영광 발전 사업자로부터 사들이는 가격을 9.35 센트로 결정했다.

그러나 다른 한편 각종 화력 발전소 건립을 발표하는 등 방향의 혼선을 보이고 있기는 하지만 이는 투자자와 일자리 확보를 위한 고육책으로 보이고 있다. 즉 일단 투자자들의 의사에 의해 발표는 했지만 그런 시대에 역행되는 발전소 건립은 실제로 이루어질 것으로 보이지 않는다. 그 실례로 태광실업이 2009년 3월 베트남 남딘 지역에서 1200㎿(메가와트)급 석탄화력발전소 건설과 운영권을 타냈지만 실제로 건설을 할 것인가는 의문이 따른다. 현재 보증 문제로 난항을 겪고 있는 것으로 보도되고 있다. 호치민이 돈득탄 대학에서는 베트남 전력 공사와 계약을 맺고 옥상에 태양광 판넬을 설치하여 전기를 생산 판매하고 있다. 김진철 박사는 이를 위해 그 대학에서 워크숍을 진행하였고 다음 주에는 빈증 대학에서 워크숍을 진행할 예정이다.
김박사는 2000여 킬로의 해안선과 높은 일조량을 유지하는 베트남이야말로 태양광 발전소를 건립할 수 있는 최적의 조건을 지니고 있는 곳이라며 한국 기업들의 적극적이 관심과 투자를 요구했다.

제 4 차 산업혁명과 에너지혁명이 만나는 꼭지점,- 전기자동차 –

“ 앞으로 십 수 년 후 2030년에는 모든 차는 전기차로 교체된다. 그리고 그 차들은 자율주행 또는 반 자율주행자동차로 바뀐다. 전기 자동차는 기본적으로 바퀴 달린 태블릿 컴퓨터다. 휘발유 컴퓨터는 결코 그들과 경쟁이 안 된다. 이런 자율 주행 자동차는 현재 4%에 불과한 자동차의 운행율을 90%로 끌어 올리게 될 것인데 그렇다면 세상의 주차장은 90% 이상 사라진다. 이런 변화에 따른 붕괴는 배터리의 성능개선으로 예상보다 더 일찍 올 것이다. “

그렇다면 누가 사라지는가?

전기 자동차의 등장은 산업 전반에 무지막지한 피 바람을 예고하고 있다. 한국의 현대 기아 차도 타 업체와 같이 이 흐름을 거부할 수가 없다. 가솔린 자동차의 부품은 2 만여 개에 움직이는 부품만 2000 여 개지만 전기 자동차는 움직이는 부품이 고작 18개다.
요즘 한 창 뜨는 전기 자동차업체 테슬라는 서비스를 자동차 수명이 다하는 80년 동안 무상으로 하겠다고 한다. 그렇다면 자동차 관련 부품업체의 대부분은 직업을 다시 찾아야 한다. 그렇다면 자동차 업계에 종사는 대다수의 사람들이 직업을 잃을 줄 도 모른다. 자동차 업계만 그럴까? 아마도 거의 모든 분야에서 빅뱅이 일어날 것을 어렵지 않게 예상할 수 있다.

 

또한 태양광 에너지 작은 단위로 작동이 가능하고 전기 축전기를 이용하여 각각의 집에 저장을 하고 사용을 한다면 전기회사가 사라질 수 있다. 현재는 전기 회사가 태양광 에너지를 이용하여 제작된 전기를 구입하지만 아마도 그 구입단가가 맘에 안 든다면 개인이 직접 축전기를 활용하여 자신이 필요한 전기를 공급할 수 도 있겠다는 생각도 든다. 이 경우 전력공급 회사도 사라질 수 있다.
이미 미국의 FTL 솔라사와 영국의 SOLAR CLOTH COMPANY 라는 곳에서 이미 실용화 단계를 거쳐 가정용 에너지 저장 창치를 만들어 내고 있다.

본 글을 작성하기 위해 자문을 해주신 김진철 박사는 서울대에서 항공공학을 공부하고 국방 과학연구소에서 로켓 개발에 참여한 인공위성 전문가로 한국의 정보통신산업진흥원에서 한국우주연구원으로 근무하다 2008년 정년 퇴직 후 ODA자금으로 지원하는 개도국 지원 봉사 활동의 일원으로 3년 전 베트남에 파견되어 현재 베트남 인공위성 자문 역할을 맡고 있다.