2015년 대수력을 제외한 재생에너지 발전설비에 대한 세계 투자는 2,658억 달러에 달해 신규 석탄과 천연가스 발전설비 투자 1,300억 달러의 두 배가 넘었다. 중국, 인도, 브라질 등 개도국은 2014년에 비해 19% 늘어난 1,560억 달러를 재생에너지 분야에 투자하였다. 중국이 주도적인 역할을 했는데, 전년 대비 17% 증가한 1,029억 달러를 투자하여 전 세계 총액의 36%를 차지하였다.
재생에너지 투자 개요
2015년은 신규 설치량뿐 아니라 투자 면에서도 기록적인 한 해였다. BNEF의 평가에 따르면 전 세계 재생에너지 투자는 재생에너지 발전과 연료(바이오) 분야에 2,860억 달러(약 323.6조 원)로 역대 최고치를 기록하였다. 2014년에 비해 재생에너지 투자액이 5% 증가하였다. 대용량 수력(50MW 이상)을 포함하면 재생에너지 발전과 연료 분야 투자액은 3,289억 달러로 늘어난다. 여기에 포함되지 않은 재생에너지 냉난방 분야 투자까지 포함하면 총 투자액은 훨씬 더 증가할 것이다.
▲ 그림 1. 재생에너지 발전(대수력 제외)과 연료에 대한 세계 신규 투자
(2005~2015년)
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
2015년 대수력을 제외한 재생에너지 발전설비에 대한 세계 투자는 2,658억 달러에 달해 신규 석탄과 천연가스 발전설비 투자 1,300억 달러의 두 배가 넘었다. 대수력까지 고려하면 신규 발전설비 투자에서 재생에너지와 화석연료 간의 격차는 더욱 커진다. 2015년 사상 처음으로 개도국의 재생에너지 투자 총액이 선진국의 규모를 초과하였다. 중국, 인도, 브라질 등 개도국은 2014년에 비해 19% 늘어난 1,560억 달러를 재생에너지 분야에 투자하였다. 중국이 주도적인 역할을 했는데, 전년 대비 17% 증가한 1,029억 달러를 투자하여 전 세계 총액의 36%를 차지하였다.
▲ 그림 2. 재생에너지 발전과 연료에 대한 지역별, 국가별 투자 현황
(2005~2015년) *정부와 기업의 연구개발비 포함
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
재생에너지 투자는 인도, 남아공, 멕시코, 칠레에서도 상당히 증가하였다. 2015년 재생에너지 분야에 5억 달러 이상 투자한 다른 개도국으로 모로코, 우루과이, 필리핀, 파키스탄, 온두라스를 꼽을 수 있다. 대조적으로 선진국 재생에너지 투자는 8% 감소하여 1,300억 달러에 그쳤다. 가장 많이 감소한 지역은 유럽으로 전년 대비 21% 줄었지만 해상풍력 분야는 11% 증가한 170억 달러로 최고치를 기록하였다. 미국은 태양광 보급이 확대되면서 재생에너지 투자가 19% 증가하였다.
재생에너지 발전설비 투자는 태양광과 풍력 쏠림 현상이 심화되었다. 태양광은 투자 측면에서 재생에너지 시장을 주도하고 있다. 2014년에 비해 12% 증가하여 태양광 투자는 1,610억 달러에 달하였고 세계 재생에너지 총 투자의 56%를 차지하였다. 투자의 규모는 선진국과 개도국이 거의 비슷하였다. 다음으로 풍력 투자는 4% 증가한 1,096억 달러에 달했다. 태양광과 풍력을 제외하면 다른 기술 분야는 투자가 감소하였다. 특히 저유가의 영향으로 바이오매스와 폐기물 에너지 분야에 대한 투자가 42%가 감소하였다.
▲ 그림 3. 기술별, 그룹별 재생에너지 신규 투자, 2015년
*정부와 기업의 연구개발비 포함
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
한편, 2015년 재생에너지 일자리 수가 5% 증가하여 세계적으로 재생에너지 산업에 직간접으로 종사하는 사람은 810만 명에 이른다. 고용의 규모는 태양광, 바이오에너지, 풍력 순으로 나타났다. 재생에너지 시장이 크고 바이오에너지 분야가 발달한 중국, 브라질, 미국, 인도 등이 재생에너지 산업 관련 종사자 수가 많다.
▲ 그림 4. 세계 재생에너지 분야 일자리 현황
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
태양광발전(Solar PV)
설치 용량 기준으로 태양광 시장은 전년에 비해 25% 증가하여 2015년 50GW를 초과하였다. 세계 누적용량은 227GW를 넘겼다. 2015년 신규 설치용량은 10년 전 세계 태양광 누적용량의 거의 10배에 달한다. 몇 년 전까지 태양광 수요는 선진국에 집중되었는데 최근에는 가격경쟁력이 향상되면서 세계적으로 신흥 시장이 생겨나고 개도국 시장이 더 빠르게 성장하고 있다.
▲ 그림 5. 세계 태양광 누적 용량 및 연도별 추가량
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
중국(15.2GW), 일본(11GW), 미국(7.3GW) 세 나라가 2015년 태양광 신규 설치용량의 대부분을 차지하였다. 그 다음으로 영국(3.7GW), 인도(2.0GW), 독일(1.5GW), 한국(1GW), 호주(1GW), 프랑스(1GW) 순이다. 상위 15개국이 세계 태양광 신규 용량의 92%를 차지하여 아직 편중성이 큰 편이다. 태양광의 가격경쟁력이 향상되면서 세계적으로 신흥 시장이 확대되고 있지만, 아직도 태양광 잠재력을 활용하지 못하는 지역이 대부분이다.
▲ 그림 6. 세계 주요국 태양광 용량 및 2015년 추가량
자료 : REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
중국은 에너지 자립도 향상은 물론 대기오염 개선과 자국 태양광 산업 육성을 위해 지속적으로 태양광을 확대하고 있다. 중국은 태양광 총 설비용량(44GW)에서도 독일을 추월하여 세계 1위로 올라섰다. 신장, 내몽고, 간쑤 등 인구가 희박한 내륙지역이 태양광 보급을 주도해 왔지만 최근 중동부 지역에서 보급이 증가하고 있다. 하지만 태양광 보급 속도를 따라잡지 못하는 빈약한 전력망 인프라 때문에 기광현상(*송전망 접속 능력 부족, 전력공급의 불안정 등으로 완공된 태양광 발전소를 가동하지 못하는 놀리는 현상을 말함)이 심각한 문제로 대두되고 있다.
2015년 중국은 평균적으로 약 12% 태양광 설비를 활용하지 못하고 있으며 간쑤성의 경우 그 비율이 31%에 이르렀다. 중국은 대규모 태양광 설비의 비중이 총 용량의 86%를 차지했지만 분산형인 지붕 태양광의 비중은 낮은 편이다. 일본은 호황이 지속되면서 2015년에 태양광 11GW를 추가하여 총 용량은 34.4GW에 이르렀다. 시장은 주거용(0.9GW)보다 상업용과 대규모 사업 위주로 전개되었고 휴경지나 문을 닫은 골프장을 부지로 활용한 경우가 많았다. 태양광은 일본 총 발전량의 3%를 차지하였는데 여름철에는 일본 전력 수요의 10%를 공급하는 경우도 발생한다.
아시아에서는 또한 인도와 한국의 태양광 시장이 빠르게 성장하고 있다. 아시아를 벗어나면 나머지 20GW는 주로 북미와 유럽에서 설치되었다. 미국은 2015년 말 투자세액공제(ITC) 만료 이전에 태양광 사업을 완공하려는 개발 열기 탓에 태양광 확대가 사상 최고치를 기록하였다. 2015년 신규 태양광 용량은 신규 가스발전 용량도 능가하였다. 한편 오바마 행정부는 재생에너지 투자 촉진을 위해 다시 투자세액공제를 2021년까지 연장하였다. 유럽연합 시장은 3년째 감소하였는데 정책의 불확실성과 기준가격구매제(FIT) 축소가 영향을 미쳤다. 뒤늦게 FIT를 도입한 영국에서 태양광 보급이 가장 활발하였다.
2015년 말을 기준으로 22개국이 전력수요의 1% 이상을 태양광으로 충족하고 있는데 이탈리아는 7.8%, 그리스는 6.5%, 독일은 6.4%에 이르렀다. 태양광 산업의 회복세는 신흥시장이 계속 생겨나고 세계 수요가 늘면서 2015년에 더 가속화되었다. 대부분의 세계 일류 기업들은 시장 지위를 공고히 했다. 한편, 시장이 축소된 유럽에선 업계의 어려움도 지속되었고 기업들은 유지 관리나 외부 시장 진출을 통해 위기를 벗어나려고 시도하였다. 모듈 가격이 낮아져서 많은 박막필름 회사와 집중형 태양열발전(CSP) 산업은 계속해서 어려움을 겪었고 국제 무역 논쟁도 지속되었다.
모듈 평균 가격은 더 하락하여 다결정 실리콘 모듈 가격은 약 8% 떨어진, 와트당 0.55달러 이하에서 형성되었다. 산업은 지속적으로 장비의 최적화와 개량을 통해 설비 외적인 소프트 비용에 초점을 맞추고 있다.
2015년과 2016년 초까지 몇몇 지역에서 건설된 대규모 태양광 사업에서 기록적으로 낮은 입찰가(장기계약가격)를 보이면서 태양광은 가격경쟁력을 보여주고 있다. 대표적인 태양광 프로젝트의 입찰가격이나 장기계약가격은 두바이 58.5달러/MWh, 페루 48달러/MWh, 멕시코 45달러/MWh, 독일 80유로/MWh, 미국 35~60달러/MWh(세액공제 포함)를 기록했다.
결정질 전지와 모듈뿐만 아니라 박막 필름 생산량도 증가하였는데 중국 기업들이 태양광 모듈 생산을 주도하였다. 중국이 세계 총량의 3분의 2를 생산한 것을 비롯하여 아시아는 세계 모듈 생산의 87%를 차지하였다. 반면에 유럽의 비중은 6%로 하락했고 북미의 비중은 2%에 머물렀다. 세계적 모듈 제조사 중에서 트리나, 징코솔라, 자솔라, 잉리, SFCE(과거 선텍), 레네솔라 같은 중국 기업들과 캐네디언 솔라(캐나다), 한화큐셀(한국), 퍼스트 솔라와 선파워(미국) 등이 있다.
풍력발전
세계적으로 풍력설비는 역대 최고치인 63GW가 신규로 설치되어 세계 누적용량은 433GW에 이르렀다. 2014년에 비해 신규 설비량이 22% 증가하였다. 중국이 신규 설치를 주도하면서 비 OECD 국가들이 풍력 시장에서 더 큰 비중을 차지하였다. 아프리카, 아시아, 남미에서 새로운 시장이 등장하였다. 전력회사들은 신뢰할만한 저비용 발전이기 때문에 계속하여 풍력에 관심을 쏟지만 대규모 투자자들은 안정적인 투자비 회수를 기대하며 참여하고 있다. 해상풍력은 강한 성장세를 보여 3.4GW가 전력망에 연결되었는데 대부분 유럽에서 진행되었다. 2015년 풍력은 유럽과 미국에서 신규 발전용량 중 가장 비중이 크며 중국에서는 두 번째 큰 비중을 차지하였다. 풍력은 점점 더 많은 나라에서 전력수요를 충족하는 데 중요한 역할을 하고 있다. 덴마크는 수요의 42%를, 독일의 4개 주는 60% 이상을, 우루과이는 15.5%를 풍력이 담당하였다. 중국이 무려 30.8GW를 신규로 설치하며 세계 시장을 주도했고 다음으로 미국(8.6GW), 독일(5.7GW), 브라질(2.8GW), 인도(2.6GW) 순이었다. 세계 10위권에는 캐나다, 폴란드, 프랑스, 영국, 터키가 포함된다.
▲ 그림 7. 세계 풍력 용량 증가 추이 및 연도별 추가량
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
2015년 풍력산업은 기록적인 신규 설치용량 덕분에 호황을 누렸다. 대부분의 일류 터빈 제조사들은 설치 기수 측면에서 사상 최대의 실적을 기록했다. 설비 이용률의 향상, 규모의 경제, 금융 개선 등을 통해 가격이 낮아져서 많은 지역에서 육상풍력은 화석연료와 직접 가격 경쟁을 할 수 있는 수준에 이르렀다.
▲ 그림 8. 세계 주요국 풍력 용량 및 2015년 추가량
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
그런데, 송전 인프라의 부족과 전력망 연결 지연은 육상과 해상풍력에 큰 장애요인이 되고 있다. 전력망의 제약으로 완공된 풍력단지에서 전력을 전력망으로 보낼 수 없는 발전량 축소가 문제가 되고 있는데 특히 풍력단지가 엄청나게 건설된 중국에서는 기풍현상이라 불리며 심각한 문제로 등장하였다. 2015년 중국에서 풍력 발전량 축소로 인한 비용은 27억 7천만 달러에 달했다. 중국 정부는 이 문제를 해결하기 위해 북서부 지역에 에너지 집약형 산업을 유치하고 풍력 전력을 난방용으로 활용하려고 하고 있다.
물론 새로운 송전망이 건설 중이고 양수발전 설비도 계획 중이다. 한편, 새로운 송전선로가 완공되면서 텍사스 주에서 풍력 발전기를 놀리는 문제가 극적으로 해결되고 있다. 풍력터빈 제조분야는 정부의 집중적인 지원 속에서 광대한 내수시장을 확보한 중국 기업들이 유럽과 북미의 전통적 강자를 넘어서 시장 점유율을 높이고 있다. 세계 10대 풍력터빈 제조사가 63GW 세계 터빈 시장의 약 69%를 차지하였는데 그 중 중국 기업은 5개사나 포함되었다. 시장점유율에서 중국의 골드윈드가 세계 1위를 차지했고 베스타스, GE윈드, 지멘스, 가메사 등이 유럽과 북미 시장을 기반으로 다음 순위를 유지하였다. 하지만 부품은 다양한 나라에서 공급되었다.
풍력 수요가 증가하면서 세계 곳곳에서 새로운 공장이 건설 중이거나 완공되었다. 또한 터빈제조사, 개발회사, 서비스회사 간에 합병이 급증하여 미국의 GE가 프랑스 알스톰의 풍력 부문을 인수하였고 독일의 노르덱스가 스페인의 악시오나 풍력을 인수하였다. 베스타스는 독일과 미국의 서비스회사를 인수하였고 EDF 재생에너지는 미국회사를 사들였다.
▲ 그림 9. 세계 상위 10대 풍력 제조사의 시장 점유율
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
▲ 그림 10. 최종 에너지 소비 중 바이오매스의 비중과 최종 소비 부문별 비중,
2014년 자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
바이오에너지
바이오에너지는 다른 어떤 재생에너지보다도 1차 에너지 공급에서 큰 비중을 차지한다. 2015년 바이오매스 에너지는 약 60 엑사줄(EJ)이 공급되었다. 2015년 몇몇 국가에서 에너지 수요 증가와 환경적 고려에 대한 대응으로 바이오에너지 생산이 증가하였다. 하지만 바이오에너지 분야는 저유가와 일부 시장에서 정책의 불확실성이라는 도전에 직면하여 어려움을 겪었다. 에너지용 바이오매스 소비는 2010년 이후 매년 2%정도 증가하고 있지만, 비중은 2005년 이후 정체되어 있다.
▲ 그림 11. 세계 지역별 바이오에너지 발전량 증가 추세
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
바이오에너지는 세계 최종 에너지 소비의 14%를 차지하고 있다. 바이오에너지는 열, 전력, 수송 등 세 가지 주요 에너지 소비 부문에서 역할을 한다. 최종 소비 부문별로 살펴보면 건물 난방에서 29.7%로 비중으로 가장 높고 산업용 열에너지의 7.2%, 수송의 2.8%, 전력의 2%를 담당하였다. 건물 난방의 대부분은 개도국에서 고체 바이오매스를 직접 연소하는 재래식 바이오매스 이용이 차지한다.
고체 바이오매스는 열과 전력 생산용 바이오매스 중 가장 큰 비중을 차지하고 액체 바이오연료는 수송부문에서 가장 비중 있는 바이오 에너지원이다. 고체, 액체, 가스 등 다양한 형태의 바이오매스가 취사나 난방용 열을 생산하기 위해 직접 연소되거나 현대적 설비에서 연소된다. 주로 땔감과 목탄을 직접 태우는 전통적인 바이오매스 이용은 소비량을 추정하기 어렵지만 31EJ로 추정한다.
현대적 바이오에너지 열 소비는 14.4EJ로 추정되는데 산업용 소비의 비중이 컸고, 주거 및 상업 부문에서 난방과 취사용으로 사용되었다. 건물과 산업용 바이오에너지 열 생산은 2015년 상대적으로 낮은 성장세를 보였다. 산업용 열을 공급하기 위해 바이오매스를 주로 사용하는 지역은 아시아와 남미 지역이다. 특히 브라질은 설탕 생산 과정에서 나오는 버개스(Bagasse)가 풍부하다.
건물 부문에서 현대적 바이오에너지 열 소비가 많은 지역은 미국, 독일, 프랑스, 스웨덴, 이탈리아, 핀란드이다. 유럽은 열 생산용 바이오매스 소비가 많은데 이는 유럽연합 재생에너지 지침에 따른 의무 목표를 달성하기 위해 유럽 각국이 노력을 기울이기 때문이다. 2년 연속으로 겨울 기후가 온화한 탓에 수요가 감소했지만, 유럽은 보일러용 목재펠릿 소비가 가장 많은 지역이다.
바이오에너지 발전용량은 5% 증가하여 106.4GW에 이르렀고 발전량은 세계적으로 8% 증가하여 464TWh에 달하였다. 바이오매스 발전을 주도하는 나라는 미국(69TWh), 독일(50TWh), 중국(48TWh), 브라질(40TWh), 일본(36TWh) 등이다. 2015년 중국, 일본, 독일, 영국에서 바이오에너지 전력 생산이 뚜렷하게 증가하였다. 2015년 미국은 바이오에너지 발전용량이 4% 증가하여 16.7GW에 달한다. 하지만 가스화력과 다른 재생에너지 발전의 비용이 감소하면서 경쟁력이 크게 떨어진 상태이다. 유럽에서는 바이오에너지 발전량이 점차 증가하고 있다. 독일의 바이오 발전설비(7.1GW)의 상당 부분은 에너지 작물을 투입하는 바이오가스 공급형 설비이다. 그런데 바이오가스 플랜트에 대한 재정적 지원이 감소하면서 바이오가스 발전용량이 늘어나 지 않고 있다. 중국의 바이오 발전용량은 10.3GW이다. 5개년 계획에 따라 2015년까지 바이오 발전용량을 13GW, 2030년까지 30GW로 증설하는 목표가 설정되어 있다.
하지만, 원료비용이 높고 기술과 경험이 부족하여 목표에 미치지 못하고 있다. 일본은 후쿠시마 원전 사고 이후 용량이 증가하여 바이오 발전용량은 4.8GW에 이르렀다. 주로 목재 펠릿, 목재 칩, 야자열매 껍질 등을 수입해서 연소하기 때문에 바이오매스의 수입 의존도가 높다. 브라질은 바이오 발전용량이 9.7GW에 달하는데 주로 사탕수수 잔재물인 버개스를 이용하여 바이오 전력을 생산한다.
2015년 세계 바이오연료 생산은 약 3% 증가하여 1,330억 리터에 달하였다. 주요 생산국인 미국과 브라질의 풍작에 힘입어 바이오연료 중에서 에탄올 생산은 세계적으로 4% 증가하였다. 바이오디젤 생산은 미국과 브라질에서는 증가세를 보였지만 아시아 시장에서 생산에 제약이 걸리면서 약간 감소하였다. 미국과 브라질이 바이오연료 생산의 72%를 차지하고 그다음 독일, 아르헨티나, 인도네시아 순이다. 세계 바이오연료 시장은 에탄올 67%, 바이오디젤 33%, 기타로 구성되어 있으며 생산은 미국이 46%, 브라질 24%, 유럽연합 15%를 차지하고 나머지 국가들이 15%를 담당하고 있다. 2015년에는 차세대 바이오연료의 개발과 상업화에 지속적인 진전이 있었다.
수력
2015년 기준 세계 수력 설비용량은 1,064GW, 연간 발전량은 3,940TWh에 달한다. 계속된 가뭄 탓에 아메리카와 동남아시아에서 수력 발전량이 감소한 바 있다. 설비 용량별 국가 순위를 보면 국토가 넓고 수자원이 풍부한 중국, 브라질, 미국, 캐나다, 러시아, 인도, 노르웨이 순이다. 이들 국가가 세계 수력 용량의 63%를 보유하고 있다.
▲ 그림 12. 세계 수력발전 용량, 세계 상위 6개국 비중과 나머지
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
한편, 세계 양수발전 용량은 2015년 2.5GW가 늘어나 145GW에 달하였다. 2015년에도 신규 수력발전 설비가 28GW 설치되었다. 중국이 16.1GW를 신규 설치하였고 그 다음이 브라질 2.5GW, 터어키 2.2GW, 인도 1.9GW, 베트남 1.0GW, 말레이시아 0.7GW, 캐나다 0.7GW, 라오스 0.6GW, 콜롬비아 0.6GW 순이다. 2015년 기준, 중국은 수력 총 용량이 296GW에 이르렀고 양수발전 용량도 23GW를 보유하게 되었다. 수력발전 용량은 5% 증가하여 연간 1,126TWh에 달하였다. 중국은 10.2GW 초대형 수력발전소를 건설 중이며 티베트 등 내륙지방에 좀 작은 프로젝트를 추진 중이나 환경적 요인 때문에 일부 프로젝트는 건설 허가가 반려되고 있다. 2015년 브라질은 수력 총용량은 91.7GW에 이르렀고 발전량은 382TWh에 달하였다. 2011년에 비해 설비용량이 11% 증가했지만, 가뭄 탓에 발전량은 15% 감소하였다.
▲ 그림 13. 수력 용량과 추가량, 2015년 신규 용량 상위 9개국
자료: REN21, Renewables 2016 Global Status Report, 2016년
터키는 수력 용량이 25.9GW로 증가했고 2023년까지 수력용량 34GW를 달성하겠다는 목표를 향해 진행 중이다. 기후변화 위기, 증가하는 전력수요, 변동하는 재생에너지 비중 증가에 대응하고자 수력 발전에 대한 수요가 증가하고 있다. 수력 산업은 현대화와 기존 설비의 개보수 및 증설을 통해 점점 효율, 유연성, 시스템 복원력이 향상되고 있다. 변동하는 재생에너지 비중 증가에 대응하고자 양수발전과 태양광과 풍력의 통합 운영이 강조되고 있다.
대표적인 수력 설비 공급자는 GE(미국), Andritz Hydro(오스트리아), Voith Hydro(독일) 이다. 이 세 회사가 세계 수력 산업의 1/2을 차지한다. Harbin(중국), Dongfang(중국), 파워머신(러시아)도 중요한 제조사들이다. 2015년 GE는 알스톰의 에너지부문을 106억 달러에 인수하였다. 중국 기업들은 자국 내 계약이 감소하면서 아프리카, 동남아시아, 남미 등 해외 사업으로 눈을 돌리고 있다.
이상훈 소장_녹색에너지전략연구소
