[인더스트리뉴스 정한교 기자] 바이든 행정부 출범 이후 탄소중립 가속화를 위해 노력하고 있는 미국 에너지 시장에 향후 태양광발전이 막대한 영향력을 발휘할 전망이다. 이에 따라 미국 태양광발전 시장에 진출한 국내 기업들의 활약도 예상되고 있다.
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최근 에너지경제연구원 세계 에너지시장 인사이트에 따르면, 지난 9월 8일(현지시간) 미국 에너지부(Department of the Energy, DOE)가 2035년까지 미국 전력부문의 탄소배출을 크게 줄일 수 있는 태양광의 잠재력을 분석하는 동시에 2050년까지 전력화 확대를 통한 더 광범위한 에너지시스템 탈탄소화 방안을 담은 ‘태양광미래연구(Solar Futures Study)’ 보고서를 발간했다.
이번 연구는 3개의 시나리오를 포함하고 있으며, 그 중 2개는 미국 전력부문이 2035년과 2050년까지 각각 95%와 100% 탈탄소화를 달성하는 것을 가정해 구성됐다. 현재 시행 중인 연방 및 주정부의 청정에너지 정책을 포함하는 BAU 시나리오에는 전력망을 탈탄소화하기 위한 포괄적인 노력이 크게 반영되어있지 않기 때문이다.
이에 DOE는 전력부문 탄소배출을 2035년과 2050년까지 2005년 대비 각각 95%와 100% 감축하기 위한 정책을 포함시켰고, 탈탄소 시나리오와 유사하나 추가로 건물이나 수송 등 최종사용 부문에서의 대규모 전력화 계획을 포함시켰다.
2025년까지 매년 태양광 30GW 증설 필요
미국이 2050년 전력부문 탄소배출 감축을 위해 선택한 에너지원은 태양광이다. 높은 수준의 전력부문 탈탄소화를 달성하기 위해 2050년까지 전력의 45%를 태양광으로 공급해야 할 것이며, 특히 풍력을 비롯한 다른 무탄소 에너지원으로 나머지 전력을 생산해야한다.
또한, 2050년까지 전력부문 탄소중립을 달성한다는 가정 아래 태양광은 2035년과 2050년까지 전체 전력의 각각 40%와 45%를 공급할 것이며, 2050년에는 태양광발전 설비용량이 약 1,600GW에 달할 것으로 전망된다.
미국은 2050년까지 건물・수송・산업부문의 전력화를 통해 건물부문 에너지의 30%, 그리고 수송부문 에너지의 14%, 산업부문 에너지의 8%를 태양광으로 제공할 것으로 보인다.
2035년까지 전력부문의 95% 탈탄소화를 달성하기 위해서는 기존보다 더욱 태양광발전 설비용량 확대가 필요하다. 현재 태양광은 미국 전체 전력의 3%를 공급하는데 그치고 있다.
이에 따라 지금부터 2025년까지 해마다 30GW의 태양광발전 설비용량을 증설해야한다. 이후 2025년부터 2030년까지는 증설 규모를 60GW로 확대해야 목표 달성이 가능하다. 지난해 15GW 규모 신규 태양광발전설비가 설치된 바 있는 미국은 앞으로 태양광 확대를 더욱 가속화할 전망이다.
보고서는 “지속적인 기술 개발이 이루어진다면 2035년에는 전력 가격에 영향을 미치지 않고 전력부문에서 95% 탈탄소화를 달성할 수 있을 것”이라며, “기준 시나리오 대비 2050년까지 전력부문 탄소중립 달성 및 건물과 수송부문 전력화 확대에 소요되는 순증분비용(net incremental cost)은 약 2,100억 달러에 달할 것이나, 기후변화에 따른 피해 예방 및 대기질 개선에 따른 순절감액은 총 1.7조 달러에 이를 것”이라고 밝혔다.
DOE는 이번 보고서를 통해 구상한 수준으로 태양광이 성장한다면, 2035년까지 미국 태양광산업에서 추가적으로 50만~150만개의 일자리가 창출될 수 있을 것으로 전망했다.
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전력망 유연성과 탄력성 확보 위해 ESS도 2050년 1,700GW 확대 전망
추가로 본 보고서에서는 △전력망에 태양광 통합 △평등한 태양광 미래 보장 △태양광과 에너지저장설비(energy storage system, ESS)의 시너지 △필요한 기술 진보 △공급망과 환경 관련 고려 요소 △건물과 수송, 산업부문에서의 태양광 이용 등도 고려했다.
ESS와 고성능 인버터(advanced inverter) 등과 같은 전력망 유연성을 확대하기 위한 새로운 장치와 더불어 송전선 확대는 더욱 많은 태양광에너지를 제공하는데 도움이 될 것으로 보인다.
풍력과 태양광 전력은 2035년과 2050년까지 전체 전력망의 각각 75%와 90%를 공급하게 될 것이다. 이에 따라 현재 30GW 수준인 ESS의 규모는 2035년과 2050년까지 각각 400GW와 1,700GW로 확대돼 전력망의 유연성과 탄력성을 높일 수 있도록 보장할 전망이다.
계통형성 인버터(grid-forming inverter)와 예측(forecasting), 마이크로그리드 등과 같은 첨단장비는 재생에너지 비중이 높은 전력망의 안정성과 성능(performance)을 유지하는 데 중요한 역할을 수행할 계획이다.
보고서는 “태양광에너지의 비용을 더욱 절감하기 위해서는 탈탄소 정책과 기술이 필요하다”며, “탄소배출량 제한과 청정에너지 인센티브제도 없이는 미국 전력부문의 완전한 탄소중립은 불가능”이라고 조언했다.