클린테크놀로지, 제주에 이런 것이 있었어?

1) 클린테크 개념

환경보호를 위한 첨단 기술인 클린테크놀로지(Clean Technology)를 줄여 클린테크라고 칭합니다.

클린테크놀로지는 다음 세 가지 요소를 고려합니다.

• 에너지 낭비를 없애고 절약하며 에너지 효율을 높인다. 
• 자원 낭비를 없애고 소비를 줄여 절약하도록 한다.
• 지구온난화, 대기오염, 수질오염, 토양오염 등 환경에 악영향을 미치는 오염물질의 발생을 근본적으로 없애거나 줄인다.

따라서 클린테크의 범위는 광범위하며 사실상 오늘날 개발하고 있는 첨단 기술이라면 대부분 이 방향이라고 할 수 있겠습니다.

탄소중립은 지속가능한 지구를 만들기 위한 가장 핵심적인 과제입니다. 인류가 생존하기 위한 불가피한 선택이죠.(알면서도 제대로 실천하지 않는다는 점에서 지구 혹은 인류는 멸망을 향해 가고 있는 듯도 하지만요.)

 

따라서 클린테크에서도 탄소중립과 관련된 기술이 비중있게 등장합니다.

 

2) 클린테크로 나아가는 미국

앞서 미국에서는 탄소 배출과 유해 물질 배출을 줄이기 위해 가스레인지를 규제하기 시작했죠. 미국의 IRA에는 전기차 보조금처럼 전자레인지 보조금 정책이 들어 있습니다. 우리나라 전자레인지 수출 기업도 기회를 잡아 좋은 실적을 내길 기원해 봅니다.

미국에서 가장 인구가 많은 캘리포니아주 의회는 2023년 '첨단 청정 자동차' 법안을 통과시켰습니다. 올해인 2024년부터 전기차 트럭으로 전환을 시작해야 하고, 2036년부터는 탄소 배출 제로가 아닌 트럭은 판매·운행될 수 없습니다. 교통 운송용은 물론 건설용, 농업용, 광산용, 조경용 차량까지 다 포함하기에 상당한 규모입니다. 더욱이 전기차 전환은 사람의 일손을 대신하는 자동화와도 긴밀히 연결되기에 여러 산업이 포함되는 엄청난 전환과 기회가 존재한다고 합니다. 머지않아 우리나라에도 벌어질 일이라고 예상할 수 있습니다.

 

3) 우리나라 클린테크 사례 소개

우리나라의 대표적인 클린테크로 제주도의 재생에너지 기술을 소개합니다.

화석연료를 사용하지 않고 재생에너지를 생산하는 탄소중립 기술, 

첨단 기술로서 블루배터리, VPP, R-ESS, ESS장치 등이 개발되었습니다.

아래에서 하나하나 알려드리죠.

 

▶기술 배경

제주도는 이미 2030 카본프리 아일랜드 정책과 2035년 탄소 중립 비전을 선포했습니다.

2030년까지 신재생에너지로 100% 자체 전력 생산하여 2035년 탄소 중립을 실현하겠다는 계획입니다.

 

이를 위해 화석연료 대신 태양광과 해상 풍력을 이용한 재생에너지 발전으로 에너지 자립을 도모하고 있습니다. 아울러 분산에너지 활성화 정책을 펼치고 있습니다. 분산에너지 활성화란 에너지원을 중앙집중식 대규모 발전소에 의존하는 것이 아니라 전력 수요지 근처에서 소규모 분산형 발전 설비로 생산·공급하는 것을 뜻합니다. 이렇게 되면 지역별로 전력 자립을 구축하기 쉬워집니다. 

제주도는 신재생에너지 비중이 19.2%로 내륙의 3배나 됩니다.  모두 풍력과 태양광으로 생산하고 있습니다.

그런데 재생에너지엔 단점이 있는데 바로 태양이 내리쬘 때, 바람이 불때 생산되는 것이라 공급과 사람의 수요가 일치하지 않는 경우가 생깁니다.  전력이 많이 생산되고 있는데 정작 그만큼 필요하지 않은 경우, 비가 내리고 날씨가 흐려 전력 생산이 부족한 경우 등... 그래서 과부하가 걸리지 않도록 종종 생산한 전력 전송을 중단하는 출력 제한을 걸게 됩니다. 이는 전력 공급 안정성을 해치고 전력이 낭비되는 문제를 낳죠.

그래서 재생에너지는 꾸준하게 전력을 공급하고 소비하는 구조가 어려워 전력 유연성을 확보하는 것이 중요합니다.

제주도는 이를 해결하기 위한 방법으로 다음과 같은 기술을 개발했습니다.

 

▶해결책 1) 블루 배터리

한국에너지기술연구원은 재생에너지로 생산한 에너지를 오래 저장할 수 있는 블루배터리 기술을 개발했습니다.  

블루배터리란 해수 내 염분을 양이온Na+과 음이온 Cl-으로 각각 분리해 에너지를 저장해 두었다가 필요할 때 다시 결합시켜 전기를 이용할 수 있는 기술입니다.

즉 바닷물의 염분을 이온에 따라 분리해 산성 용액과 염기성 용액에 저장하고, 염분이 제거된 바닷물은 담수가 되고, 이온이 결합하며 전력을 재생하면 저장 용액은 다시 깨끗한 바닷물이 됩니다. 해상 풍력 발전 단지 근처 해안가에 설치하고 해상 풍력 발전과 연계해 사용할 수 있어 제주도에 아주 적합한 기술입니다. 게다가 에너지 효율은 높고 에너지 저장 가격은 낮으니 에너지 효율과 경제성 두 마리 토끼를 다 잡았습니다.

한국에너지기술연구원은 2026년까지 250kW 규모의 블루베터리 시스템 개발한다고 합니다. 

 

▶해결책 2) P2H(Power to Heat) 

이는 전기에너지를 열에너지로 전환하여 저장하여 이용하는 기술입니다.

제주서부농업기술센터는 P2H(Power to Heat), 즉 과잉생산된 전력에너지를 열에너지로 변환하여 저장하고 활용하는 시스템을 운영합니다. 공기열 시스템과 지하수 열 시스템 - 이렇게 2가지 열원을 활용하고 있습니다. 

열을 저장한 후 시설 온실에 필요할 경우 열을 공급합니다. 남는 전기를 활용해 물을 데우고 비닐하우스에 온수 배관이 연결되어  온도를 효과적으로 관리해 줍니다.

앞으로 양돈과 기타 축산 시설에도 이 시스템을 도입할 예정인데 냉난방 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다고 합니다. 특히 푹푹 찌는 더운 여름날 축산 농가의 어려움이 컸다고 하는데 정말 고마운 기술입니다.

 

▶해결책 3) VPP 플랫폼

통합발전소(VPP- Virtual Power Plant)를 분산에너지 통합 관리 시스템으로 운영하면서 잉여전력 관리와 거래를 통해 출력 제한 문제를 해결합니다. 

출처: YTN 사이언스 유튜브

 

VPP플랫폼이란 가상통합발전 플랫폼으로 여러 개의 재생에너지 발전소를 하나의 큰 발전소처럼 운영할 수 있는 기술입니다. 잉여 전력 입찰 거래 서비스도 제공하기에 제주도 전역에서 전력을 효율적으로 사용하게 됩니다. 

방송에서 소개된 브이피피랩이라는 스타트업은 재생에너지 발전량 예측을 비롯해 실시간 전력 시장, VPP 등 수요반응 사업에 집중하고 있습니다.

여기서 전력량을 예측 관리하는데 AI기술도 활용됩니다. 기존에는 기상예보에 의존하여 전력 생산량을 예측하여 정확도가 떨어졌다고 합니다. 그런데 AI 기술을 활용한 정밀 데이터 예측 시스템을 도입해 정확도와 안정성을 높였습니다. 기존 기상 데이터에 환경 정보(태양광 패널의 각도, 풍력 발전기 터빈 고도·간격 등)를 더해 AI학습 훈련을 거쳐 통합적으로 분석하여 데이터 예측 정확도가 높아진 것입니다. 또한 15분 단위로 발전량을 예측해 전력망 안정성 유지에 더 도움이 됩니다.

또한 R-ESS(Reuse Energy Storage System)라는 잉여 전력 에너지 저장 시스템을 활용해 재생에너지의 변동성을 보완하고 전력 시장의 불확실성을 줄이는 역할을 합니다.

이렇게 예측가능성은 높이고 제어 능력을 활용하여 출력 제한 문제를 해결하고 있습니다.

 

해줌이라는 기업도 제주 재생에너지 입찰제도 급전지시 이행능력시험에 최초 통과하며 실력을 인정받았습니다. 자체 개발한 VPP 플랫폼인 ‘해줌V’를 활용해 출력제어부터 원상 복구까지 모든 급전지시 프로세스를 원격으로 제어할 수 있고, 유사시 즉각 대응할 수 있는 시스템도 마련했다고 합니다.

제주에는 이렇듯 여러 국공립기관과 스타트업이 VPP플랫폼 사업을 활발히 추진하고 있습니다.

 

VPP 사업을 하고 있는 브이피피랩 차병학 대표(좌)와 해줌 권오현 대표(우). 해줌 대표는 VPP 활성화 협의회 의장을 맡고 있기도 하다.

 

▶해결책 4) ESS장치

탐라해상풍력발전은 우리나라 최초의 해상 풍력발전단지로 2017년 본격적으로 운영하기 시작했다고 합니다.

이곳에서는 ESS(Energy Storage System) 보조 장치를 창의적으로 운영하고 있습니다. 잉여 전력을 전기차 폐배터리를 활용한 에너지 저장 장치에 보관한 뒤, 이 전력을 야간 조명에 사용하여 아름다운 야간 관광을 유치하고 있습니다.

 

출처: visitjeju.net 제주테크노파크 제공. 제주 야간경관 조명사진 공모전 수상작들

 

우리의 제주를 지키기 위한 노력이 우리의 지구를 지키는 클린테크로 연결되었습니다. 화석 연료를 사용하지 않는 탄소중립 기술, 에너지 효율을 높이는 기술, 폐배터리를 활용하는 자원 절약 기술이기에 클린테크라 칭할만한 요소를 모두 충족했습니다.

제주도는 이외에도 탈플라스틱과 그린수소 생산에도 힘쓴다고 하니 다음 번엔 이에 관해 다뤄보도록 하겠습니다.