나노기술 및 정책 정보

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미국의 신재생에너지 정책은 에너지 위기 극복, 환경 친화, 그리고 경기 부양이라는 세 가지 과제의 해결과 
연결되고 있다. 화석연료의 고갈과 고유가로 대변되는 에너지 위기, 탄소배출량 증가로 인한 기후 변화 등 환경 
문제, 그리고 경기 침체 극복과 새로운 성장 동력의 확보라는 범지구적 과제에 대해 보다 적극적으로 대처하기 
시작한 것이다. 올해 초 출범한 오바마 정부는 2012년까지 미국 전체 전력생산량 중 10%, 2025년까지 25%를 신재생에너지로 충당하겠다는 계획을 발표한 바 있다. 그린 뉴딜의 일환으로 향후 10년간 총 1,122억 달러를 투자하고 이 중 70%를 2010년 내에 투입하는 방안도 마련하였다. 이 중 신재생에너지 개발 및 시장 육성에도 약 328억 달러가 배정될 예정이다. 이러한 의욕적인 정책으로 인해 미국의 신재생에너지 시장이 향후 어떠한 형태로 성장할 것이며 그에 따른 파급효과는 어떻게 나타날 것인지 주목된다.
 
미국의 신재생에너지 시장 현황
 
미국의 에너지 소비가 이루어지는 곳은 수송, 산업, 주택 및 상업, 그리고 전력발전, 이렇게 크게 네 가지 부문으로 나뉜다. 이 중 전력발전에 쓰이는 에너지 소비가 전체 에너지 소비 중 40.6%에 달해 다른 부문들을 압도하고 있다. 실제로 신재생에너지의 최종 소비 중 절반이 넘는 51%가 전력발전으로 쓰이고 있으며 그 비중은 계속 늘어날 전망이다. 전체 전력발전 중에서는 수력을 제외한 재생가능 에너지 3% 중 풍력이 절반에 가까운 42%의 비중을 차지하고 있다. 바이오매스의 경우 45.2%를 차지한다. 최근 바이오에탄올 등 바이오연료 부문의 투자가 활발하게 이루어지고 있기는 하지만, 근본적으로 바이오매스는 가공 과정에서의 화석연료 사용과 농업용 및 식용으로서의 본래 용도를 침해받는 등의 태생적인 단점을 가지고 있다. 또한 12.1%의 비중을 차지하는 지열의 경우 현재까지 미국이 다른 국가들을 모든 면에서 압도하고 있지만, 개발장비의 기술적 혁신 및 특수 재질이 요구되는 등 향후의 지속적인 성장을 위한 투자 대비 효율성은 떨어져 전폭적인 육성 가능성이 낮다.  따라서 주목받기 시작한지 얼마 되지 않아 미국 내 에너지 소비에서 차지하는 비중은 미약하지만, 지니고 있는 단점이 충분히 극복 가능하고 잠재력이 풍부한 풍력 및 태양에너지 등의 기타 재생 가능 에너지에 정책의 초점이 맞춰지고 있는 것이다. 
 
풍력시장, 정책효과로 단기간내 급속 성장 예고
 
신재생에너지 중 전력발전 용량의 비중이 가장 클 뿐만 아니라 최근의 증가세 역시 가속되고 있는 풍력은 현실적으로 비교적 단기간 내에 시장 확대의 가능성이 가장 높은 에너지원으로 평가받고 있다. 정부의 투자 지원 측면에서 보았을 때에도, 앞서 언급한 신재생에너지 개발 및 확대에 투자되는 금액의 절반 수준인 170억 달러를 배분 받는 등 현재까지 계획된 자금투입 규모에서 기타 신재생에너지 부문을 압도하고 있다. 
 
풍력의 또 다른 단점은 기술적 한계로 인해 서로 동떨어져 있는 공급 지역과 수요 지역 간의 전력 거래를 원활히 성사시키고 있지 못하다는 점이다. 미국은 바람이 많이 부는 지역이 나라 곳곳에 넓게 퍼져 있어 태생적으로 유리하기도 하지만, 인구의 대부분이 바람이 그리 많이 불지 않는 지역에 밀집되어 있어 생산된 전력을 어떻게 효율적으로 소비자들에게 조달할 것인지가 최대 관건인 것이다.  미국의 재생가능 에너지 협회(American Council on Renewable Energy)는 이러한 문제점을 극복하기 위해 미국의 지역적 특성을 고려한 풍력 발전 터빈의 성능과 기능 향상을 추진해야 한다고 지적한다. 실제로 미국 에너지성의 R&D 프로그램은 인구 밀집지역에 풍력에너지원을 원활히 공급하기 위해 두 가지 접근 방식을 취하고 있다. 첫 번째는 육상 풍력(on-shore)을 극대화시키기 위한 터빈 크기의 다양화 및 작동 속도 조절 등 풍력기기 자체의 효율성을 높이기 위한 연구이다. 두 번째는 해상 풍력(off-shore)을 극대화시키기 위해 수중 깊이가 30미터 이상인 지점에 설치되는 터빈이나 수면 위에 뜰 수 있는 터빈을 개발하기 위한 연구이다. 인구가 밀집되어 있는 대도시의 대부분이 해안에 자리잡고 있어 배관거리를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 바다를 가로지르는 바람이 육상의 바람보다 훨씬 더 강하고 강도의 변동성 또한 적기 때문이다.
 
풍력, 가격 경쟁력 측면 상당한 우위
 
풍력에너지의 가장 큰 장점은 낮은 발전단가이다. 지금의 발전단가인 kWh당 5센트가 그대로 유지된다고 해도 4.5센트 내외의 천연가스 등과 비교해 여전히 코스트 면에서 경쟁력을 확보할 수 있는 수준이다. 고무적인 것은 이 비용 안에 풍력에너지를 직접 소비자에게 공급하기 위한 新배관(new transmission lines), 그리고 실시간으로 전력의 공급과 수요를 조율하기 위한 운영상의 코스트까지도 포함되어 있다는 사실이다. 앞으로 이러한 부문에서의 기술 발전이 가시화되고 정책 효과가 본격적으로 나타날 경우 발전단가가 kWh당 3센트 수준까지 낮아질 가능성도 배제할 수는 없다.  
 
태양에너지, 잠재력이 가장 풍부한 에너지원
 
태양에너지는 미국의 전체 전력 발전 중에서 차지하는 비중이 0.16%에 불과하지만 장기적인 잠재력이 가장 풍부한 에너지원으로 평가받고 있다. 남서부 지역에만 최소 64만8,000평방킬로미터 정도의 대지에 잠재적으로 태양에너지 발전소 설치가 가능하다. 이곳에서 확보할 수 있는 태양에너지 중 약 2.5% 정도만 전력으로 전환해도 미국 전체의 에너지 소비를 충당할 수 있는 수준이다. 
 
태양에너지, 코스트 절감 위한 기술혁신이 관건 
  
따라서 미국 정부는 발전 단가를 낮추기 위한 기술 혁신을 촉진하는 정책에 주력할 것으로 보인다. 탄소나노튜브(CNT)를 이용한 저가격의 유기재료 계열 태양전지 개발이나 발전 비용을 크게 절감할 수 있는 새로운 분말합성법의 개발 등이 예가 될 수 있다. 과거의 추이를 볼 때 R&D 투자의 효과가 당장은 가시화되지 않을지라도 중장기적으로는 태양에너지 시장에 커다란 임팩트를 가져올 가능성은 충분하다. 실제로 태양광의 발전 단가는 20년 전인 1990년 당시 kWh당 60센트에 육박했었다. 미국 에너지성에 따르면 수년 내에 있을 효율적인 생산 기술 및 발전 장치의 개발, 그리고 새로운 나노 소재의 등장과 함께 발전 단가는 2025년까지 kWh 당 8센트 수준으로 낮아질 전망이다. 
 
인위적인 수요 창출 통해 태양에너지 육성 강화 
  
단기적으로는 풍력, 장기적으로는 태양에너지가 주도
 
결론적으로, 미국 신재생에너지 시장 규모의 가장 기본적인 척도인 발전용량에서 풍력과 태양에너지는 기타 재생가능 에너지를 압도할 전망이다. 하지만 시장 확대의 경로는 풍력과 태양에너지가 상이한 모습을 보일 것으로 예상된다. 풍력의 경우 시장 확대의 관건은 기술 진보 그 자체보다는 포괄적인 정책의 실효성인 반면, 태양에너지의 경우 정책의 포괄적인 시행과 함께 기술 혁신의 조기 도래가 시장 확대의 최대 관건이라고 할 수 있는 것이다.   
또한 시기적인 관점에서 보았을 때에도 풍력은 단기적으로, 태양에너지는 중장기적으로  시장의 성장이 극대화될 것으로 보인다. 풍력의 경우 정부의 전폭적인 지원에 힘입어 매년 30%이상 증가하고 있는 누적 발전용량의 확대 추세는 향후 더욱 가속화되어 단기간 내에 전체 전력 발전에서 차지하는 비중을 급속히 높일 수 있을 것으로 판단된다. 반면, 태양에너지의 경우 시장 확대의 관건은 발전 단가를 낮추기 위한 기술 혁신이 언제 도래하느냐에 달려있다. 따라서 전체 전력 발전에서 차지하는 비중은 한동안 미진한 수준에 머물러 있을지 모르나 일단 저가격의 태양전지 개발 등 기술 혁신이 일어난 이후에는 전력 시장을 거의 잠식할 정도의 압도적인 비중을 보일 것으로 예상된다. 

신재생에너지 시장의 잠재력을 극대화시킬 스마트그리드 
 
미국 신재생 에너지 시장의 특징은 그 잠재력에 비해 상당히 미미한 수준의 성장만이 이루어져 왔다는 점이다. 그동안 범국가적 차원에서 전폭적인 육성책을 강구해 온 유럽이나 일본과는 달리 미국은 에너지 문제에 대한 심각성을 국가 차원에서 깨닫기 시작한지 얼마되지 않았다. 따라서 미국 정부가 전폭적인 재정 지원 및 기술 지원책을 동원하여 신재생에너지 뿐만 아니라 스마트그리드 관련 시장 및 산업의 동반 성장도 노릴 경우 그 파급효과는 전세계적으로 상당할 수 있다. 결국, 미국의 신재생에너지 시장은 장·단기별로 주축이 되는 에너지원을 위주로 그 규모를 크게 확대시켜나갈 것으로 보인다. 이 과정에서 전력시장 활성화를 위한 각종 정책 요인 뿐만 아니라 발전단가를 획기적으로 낮추기 위한 저가격의 태양전지 개발 등 기술 요인도 중요한 역할을 할 것으로 판단된다.   
대외 에너지 의존도가 높은 우리나라로서는 미국과의 R&D 협력 및 정책 공조 등을 통해 신재생에너지 시장을 효율적으로 확대시켜 나가는 방안을 모색해 볼 필요가 있다. 동시에 신재생에너지 관련 각종 기자재 및 소프트웨어 등에서의 미국 시장 개척에 주력하면서 미국발 기술 혁신의 향방을 예의주시할 필요도 있다.