태양광발전이 최근 코스트 경쟁력을 대폭 강화하며 성장을 가속화하고 있다.
국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면, 대규모 태양광발전 설비는 세계 평균 건설비용이 2009-2015년 62% 가량 감소했으며 2015-2025년에는 추가로 57%가 줄어들 것으로 예상되고 있다.
코스트 경쟁력이 대폭 향상됨에 따라 선진국 뿐만 아니라 중국, 인디아 등 신흥국에서도 전력 수요 증가에 대응하기 위한 중요한 전원의 하나로 태양광발전 도입을 가속화하고 있으며 2015년 글로벌 신규 설치량이 5060만kW에 달한 것으로 추정되고 있다.
Shell은 2013년 세계 에너지 시장 전망 보고서에서 중장기적으로 태양광발전이 최대 에너지원으로 부상하고 2100년에는 세계 1차에너지 공급량의 37.7%를 차지할 것으로 예측한 바 있다.
태양광발전의 눈부신 성장과 함께 파리협정 발효에 따라 세계 각국이 이산화탄소(CO2) 배출 제로를 목표로 내세우고 있다는 점에서 실현 가능성이 충분한 것으로 판단되고 있다.
태양광발전은 그동안 코스트가 높고 특별한 전원으로 여겨졌으나 최근에는 누구나 태양에너지를 쉽게 사용할 수 있는, 탈 탄소사회에 필수불가결한 사회 인프라로 변모하고 있다.
일본, 전체 전력 공급량의 4% 충당
일본은 신재생에너지 보급을 촉진하기 위해 독일이 2000년 도입한 고정가격매입(FIT) 제도를 2012년 7월 시행해 태양광발전 시장이 급속도로 확대됐다.
2010년경 태양광발전 설치량은 주택용을 중심으로 100만kW 수준에 불과했으나 메가솔라를 포함한 사업용 설비를 중심으로 시장이 확대되면서 2014년에는 900만kW으로 성장했으며 2016년 6월 3400만kW에 도달해 전체 전력 수요의 4% 정도를 충당하고 있다.
그러나 태양전지 모듈의 내수 공급은 2014년 928만kW로 최고치를 기록한 뒤 2015년에는 786만kW로 감소했다.
일본 정부는 FIT 제도를 통해 신재생에너지 사업을 지원함으로써 경쟁력을 강화하고 자립화를 촉진하기 위해 2017년 4월부터 FIT 제도 개정안을 시행하고 있다.
과거에 FIT 대상으로 인정받았으나 가동할 가능성이 없는 프로젝트가 상당수 존재해 전력계통에 대한 접속권리를 허위로 취득하는 폐해가 발생하고 있기 때문으로, FIT 제도 개정을 통해 가동할 가능성이 없고 후속 신규진출을 방해하고 있는 미가동 프로젝트를 정리하는 것을 목표로 하고 있다.
국민부담 줄이기 위해 설치 소극적…
일본 정부는 장기 에너지 수급 전망을 통해 2030년 신재생에너지가 전체 전원의 22-24%를 차지할 것으로 예측하고 있다.
태양광발전은 2030년 누적 설치량이 6400만kW로 2016년 6월에 비해 3000만kW 증가하고 전체 발전량의 7% 가량을 충당할 것으로 판단하고 있다.
IRENA는 2030년 누적 설치량이 1억3600만kW에 달할 것으로 전망해 일본 태양광발전협회(JPEA)의 예상치인 1000만kW를 3600만kW 가량 상회하고 있다.
일본 정부가 소극적인 자세를 나타내고 있는 것은 아직 비교적 고가의 신재생에너지를 급속도로 도입해 국민 부담이 늘어나는 것을 방지하기 위한 것으로 파악된다.
이에 따라 태양광발전이 직면하고 있는 전력 코스트 문제를 해결함으로써 국민 부담을 최소화하고 편익을 최대화하는 것을 시급한 과제로 파악하고 있다.
국민 부담을 최소화하기 위해 코스트 경쟁력을 계속 향상시키고 최종적으로는 제도적 지원에 의존하지 않는 자립화를 실현하며, 편익을 최대화하기 위해 FIT 매입기간 종료 후 장기적인 안정가동 등을 통해 화석연료 비용을 저감하고 CO2 배출량을 감축해야 할 것으로 판단하고 있다.
또 계통접속 문제를 해결하기 위해 계통 운용방식 등으로 용량이 부족한 로컬 계통 네트워크에 대한 접속 문제를 해결하고 계통 안정화 대책으로서 대량 도입할 때 전력 수급밸런스에 대한 영향을 최소화하는 것도 중시하고 있다.
해당 과제들을 해결하면 IRENA가 책정한 2030년 누계 1억3600만kW라는 높은 전망치를 달성할 수 있을 것으로 예상된다.
태양광발전 부과금 2020년을 정점으로…
일본은 태양광발전 등 신재생에너지를 통해 생산된 전기를 정부가 정한 고정거래가격으로 전력기업에게 판매하고 있다.
고정거래가격은 전력기업이 화력 및 수력 등 자사의 대규모 전원으로 발전하는 비용 및 전력 도매 거래소에서 현물로 매입하는 가격에 비해 높기 때문에 부과금으로 전기요금에 전가해 사용자가 부담하고 있다.
FIT 제도를 도입한 이래 신재생에너지 사용량이 증가함에 따라 부과금이 늘어나 2016년 전기요금은 kWh당 2.25엔에 달한 것으로 파악된다. 태양광발전이 약 80%를 차지했으며 2020년까지 1.3-1.5배 가량 증가한 이후 감소세로 전환될 것으로 예상된다.
FIT 매입기간이 종료되고 거래가격이 하락하고 있기 때문으로 10kW 미만의 주택용 태양광발전은 2019년부터 FIT 인정이 종료되는 설비가 잇따를 것으로 파악되고 있다.
이에 따라 태양광발전 거래가격이 매년 하락하고 있으며 중장기적으로 기존 대규모 전원의 발전비용과 비슷한 수준에 도달할 것으로 예측되고 있다.
파리협정 발효에 따라 일본에서도 2020년경부터 CO2 배출 감축에 가치를 부여해 부과금이 낮아질 것으로 예상되고 있다. 정부의 장기 에너지 수급 전망에 따르면, 석탄 화력의 2030년 모델 플랜에서도 CO2 대책비용이 kWh당 4엔으로 설정돼 있다.
FIT 인정을 받은 설비에 한번 적용되면 매입기간 종료 전까지 지속되기 때문에 인플레이션이 발생하면 물가가 높아지는 것과 대조적으로 FIT 거래가격은 상대적으로 저가를 형성한다.
일본은행이 목표로 하고 있는 인플레이션률 2%를 전제로 하면 10kW 이상의 설비는 매입기간이 종료하는 20년 후에 실질적인 거래가격이 약 32% 떨어지기 때문에 결과적으로 부과금도 감소할 것으로 예상된다.
2016년 6월 말 시점에서 가동을 멈추는 태양광발전 설비는 3400만kW에 달한다.
FIT 대상으로 2015년까지 인정된 미가동 안건 약 5000만kW 가운데 앞으로 가동하는 태양괄발전 설비(신규 FIT 전원)를 합친 도입량은 예측하기는 어려우나 신규 FIT 전원 도입량은 앞으로 정부의 정책 유도 및 민간의 노력에 따라 어느 정도 변경하는 것이 가능하다.
이에 따라 앞으로 FIT 대상으로 인정돼 가동하는 설비에 따른 편익과 부담 정도를 평가하는 것이 중요한 것으로 파악되고 있다.
전력 코스트 영향 평가 모델
전력 코스트 영향평가 모델은 발전 사업, 송배전 사업, 소매 사업, 도매시장 등 기존 전력계통 시스템과 신규 FIT 전원 및 수요 측을 하나의 영역에 포함하고 있다.
영역 밖으로 빠져나가는 돈이 증가하면 전력 코스트를 끌어올리는 요인(부담)이 되며 영역 밖으로 나가는 돈이 감소하면 전력 코스트를 떨어뜨리는 요인(편익)이 된다.
또 영역 안 코스트가 떨어지면 최종적으로 전기요금에 반영돼 전력 소비자에게 환원되는 구조를 나타내고 있다.
전력 코스트 영향평가 모델은 FIT 매입기간이 종료해도 가동을 지속한다는 것을 가정해 매입기간 종료 후도 평가 대상으로 파악하고 있으며 2016-2030년 동안 새롭게 FIT 인정을 받아 가동하는 FIT 전원이 포함돼 누계 설치량은 5000만kW로 추산되고 있다.
아울러 평가결과에 직접적인 영향을 미치지 않으나 2015년까지 FIT 대상으로 인정된 설비 가운데 최종적으로 가동하는 발전량을 약 5000만kW로 설정해 2030년 누계를 약 1억kW로 상정했다.
2030년경 발전량이 피크에 달해 전체 발전량의 약 6%를 충당하는 수준이다.
가동연수는 10kW 미만의 주택용을 25년, 10kW 이상 비주택용을 30년, FIT 매입기간 종료 후에는 주택용 15년, 비주택용 10년을 상정했다.
또 가동연수가 장기간이기 때문에 노후화를 고려해 발전량이 연평균 0.5%로 감소한다고 설정했다.
발전량 가운데 자가소비와 FIT 매입기간 종료 후의 전기에는 부과금이 발생하지 않고 연료비 절감과 CO2 배출량 저감의 편익이 전력 코스트의 저감에 크게 기여할 것으로 파악되고 있다.
이에 따라 전력 코스트가 2025년 1700억엔을 돌파한 이후 감소세로 전환되며 2032년경부터 코스트를 줄이는 요인이 커져 2048년경에는 3700억엔 이상 수준으로 떨어져 전체적으로는 코스트를 4조6000억엔 가량 떨어뜨리는 결과가 될 것으로 예측된다.
FIT 전원이 GDP에 미치는 영향
전력 코스트 영향평가 모델은 투자안건으로 간주하고 내부이익률(IRR)을 계산하면 6.2%가 되기 때문에 국가 프로젝트로 생각하면 결코 나쁜 안건이 아닌 것으로 평가된다.
문제는 투자에 따른 혜택을 받을 수 있는 것이 2032년 이후로 아직 멀었다는 것이다.
현세대에서 후손에 대한 혜택이라는 점을 생각하면 납득할 수 있을지 모르나 단기적으로도 기대할 수 있는 편익으로써 설비투자에 따른 GDP(국내총생산)에 대한 영향에 대해서도 간단한 평가를 실시했다.
GDP에 영향을 미치는 설비투자 및 연료 수입액 감소 등에 대한 전력 코스트 영향을 평가한 모델과 전제를 베이스로 검토했으며 전력 코스트에 대한 영향평가와 마찬가지로 2016-2030년 동안 FIT 대상으로 인정돼 가동한다고 상정한 누계 5000만kw의 신규 전원을 평가대상으로 삼았다.
검토 결과 태양광발전 설비 건설은 전력 코스트 관점에서는 부담이 되나 GDP에는 플러스 영향을 미치는 것으로 파악된다.
평가에서는 태양광발전 경쟁력 강화 연구회의 보고서를 바탕으로 2016년 kW당 건설 코스트를 비주택용 28만9000엔, 주택용 35만4000엔으로 설정했으며 2016년 이후는 연이율이 5.5%로 하락하는 것을 전제로 했다.
기타 태양전지 모듈의 수입액 및 파워 컨디셔너의 수입액 등 내수에 기여하지 않는다고 생각되는 금액은 설비 투자액에서 제외했다.
수입액은 JPEA의 출하 통계 데이터 및 일반 사단법인 일본 전기공업회의 출하량 동향 조사 보고 등을 참고로 추정했으며 2015년까지 인정돼 앞으로 가동하는 FIT 전원의 건설비는 포함하지 않았다.
결과적으로 2016년부터 약 3000억엔, 2020년경에는 약 6500억엔의 플러스 효과가 나타나는 것으로 파악된다.
해당 금액은 태양광발전 시스템 제조, 유통, 판매, 공사, 엔지니어링 등의 관련 산업에서 종사하는 사람들이 낳는 부가가치를 나타내고 있다.
일본은 화력발전 연료의 대부분을 수입에 의존하고 있기 때문에 신규 FIT 전원에 따른 연료 사용량 감소는 수입 연료 절감에 직접적으로 기여하며 피크 시에는 5000억엔 상당, 누계는 15조엔을 넘는 수입 절감 효과가 기대된다.
앞으로 일본이 해외에서 CO2 배출 크레딧을 구입하게 되면 CO2 대책비 절감 효과가 크레딧 구입액 절감으로 이어져 수입액 절감에 기여하게 된다.
태양광발전을 기간전원으로 육성하기 위해…
태양광발전 도입 확대에 따른 부과금은 늘어나게 되나 2020년경을 피크로 감소할 것으로 예상되고 있다.
코스트 경쟁력이 향상돼 장기 안정 가동이 가능하고 앞으로의 태양광발전의 도입은 부과금 등의 부담을 상회하는 편익을 가져와 전력 코스트를 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
또 설비 투자 등을 통한 GDP에 대한 기여도 큰 것으로 파악된다.
이에 따라 앞으로 새롭게 FIT 인정을 받는 태양광발전 설비를 더욱 확대하기 위해 2030년 정부 예상치인 6400만kW에서 설치량을 더욱 늘리기 위한 방안이 요구되고 있다.
국민 부담을 최소화하고 편익을 최대화하기 위해서는 코스트 경쟁력을 향상시키는 것 뿐만 아니라 자가소비 비율을 높이고 매입기간 종료 후에도 장기간 안정적으로 가동시키는 것이 매우 중요하다.
신재생에너지 도입을 통한 CO2 배출량 감축의 가치를 극대화하는 것은 국민 부담을 줄이고 신재생에너지의 자립화에 크게 기여할 것으로 판단되기 때문에 가치를 높여 유통시키는 체제 및 시장 창설이 요구된다.
태양광발전을 기간전원으로 육성하기 위해서는 계통접속이 물리적인 과제로 파악된다.
잔여 용량이 부족한 로컬계통에 대한 접속 문제를 해결하기 위해서는 계통 증설공사 등 설비투자에 한정하지 않고 코스트 효율적인 대책을 유연하게 도입해야 한다.
계통 문제에 관련한 또 하나의 큰 과제는 계통 안정화 대책이다. 출력이 변동하는 신재생에너지 전원을 대량 도입함으로써 수급밸런스에 대한 영향을 최소화해 계통 안정을 어떻게 유지하는가이다.
기술적으로는 신재생에너지의 출력 억제로 대응할 수 있으나 에너지를 대량 소비하게 되는 문제점이 있다.
잉여전력 발생 시의 수요 창출, 지역간 연계선의 활용을 통한 철저한 광역 운용, 양수 발전 뿐만 아니라 축열기기, 축전지, 전기자동차 등 전력계통에 이어지는 조정력을 총동원하는 등 코스트 효율적인 대책을 우선적으로 추진하는 것이 요구된다.
최종적으로는 국민 부담의 최소화와 편익의 최대화, 아울러 계통문제를 효율적으로 해결함으로써 장래 태양광발전을 사람들에게 신뢰받을 수 있는 기간전원으로 육성할 수 있을 것으로 파악된다.
표, 그래프: <전력코스트 영향평가 모델, 일본의 평가대상 신규 전원 발전량, 일본의 연료 수입액 및 CO2 대책비용 절감, 일본의 전력코스트 영향평가 결과>
