'터무니없이 싼' 태양광 발전, 전망 밝아

전 세계 옥상마다 설치된 중국산 패널이 대형 전력회사들의 기본 상식을 바꾸어가고 있다

런던의 Rachel Millard, 카라치의 Humza Jilani, 요하네스버그의 Monica Mark, 뭄바이의 Krishn Kaushik

파키스탄 중북부 차크왈의 황무지에서 Bestway Cement는 마른 흙밭과 올리브·복숭아 과수원을 태양광 패널의 숲으로 바꾸어 가고 있다.

회사 측은 이러한 노력을 통해 올해 말까지 6.34메가와트의 발전 용량을 추가하게 될 것이라고 밝혔다. 이는 현재 설치돼 있는 26MW 규모의 태양전지에 더해지는 분량이다. 이미 태양광은 이 회사 시멘트 공장을 가동하는 전력의 4분의 1 이상을 공급하고 있다.

“우리가 경쟁할 수 있는 유일한 방법입니다”라고 연간 300만 톤 이상의 시멘트를 생산하는 차크왈 공장의 총지배인 Abdul Waheed는 말했다. “경쟁사들은 이미 이 방향으로 나아가고 있습니다.”

Bestway과 그 경쟁사들은 중국에서 쏟아져 들어온 값싼 부품의 도움을 받아 지붕, 마당, 정원 및 기타 부지에 태양광 패널을 설치한 전 세계 수백만 개 기업과 가구 가운데 하나다.

에너지연구소(Energy Institute)의 세계에너지통계연보(Statistical Review of World Energy)에 따르면 2025년 말 기준 이러한 설비 용량은 전 세계적으로 거의 1.2테라와트에 달했다. 햇빛의 가용 여부에 좌우되는 태양광 발전의 특성상 이론적 잠재력의 일부만 생산하지만, 그 총량은 세계 원자력 발전 설비 전체 규모의 약 3배에 해당한다.

값싼 중국산 태양전지판이 가능하게 만든 태양광 혁명, 그리고 소규모 개인 발전의 부상은 개발도상국과 산업화된 국가 모두의 에너지 판도를 바꾸고 있다. 이제 가난한 나라들의 수백만 명이 대규모 설치 인프라에 의존하기보다 스스로의 노력을 통해 더 안정적으로 전기를 이용할 수 있게 됐다.

그리고 전 세계적으로 소비자들은 생활비 부담이 이란과 우크라이나 전쟁 탓에 무엇보다 끊임없는 걱정거리가 되는 요즘, 더 깨끗한 에너지를 쓰면서 요금도 낮추고 있다.

하지만 이렇게 대규모로 통제 불가능하게 유입되는 에너지에는 리스크도 따른다. 세계의 전력 인프라는 태양광 자가발전을 염두에 두고 설계된 것이 아니기 때문에, 그 결과 투자, 가격 책정 모델, 나아가 공급 안정성까지 영향을 받을 수 있다.

일부 국가에서는 이러한 가정용 발전의 확산이 발전과 송배전의 경제성을 위협하기 시작하고 있다 — 바로 전력회사들이 소비자에게 전력이 흐르고 소비자로부터 다시 전력이 흘러나올 수 있도록 그리드를 재구축하기 위해 막대한 투자를 해야 하는 시점에 말이다.

영국과 미국 여러 주는 유럽의 다른 지역에서 이미 널리 구할 수 있는 저렴한 ‘플러그 앤 플레이’ 태양광 패널의 판매를 이제 승인했다. 가정용 배선에 꽂기만 하면 되는 이런 장비가 이미 복잡한 전체 전력 수요 예측과 관리 업무에 더 큰 예측 불가능성을 더할 것을 우려하는 목소리도 있다.

이러한 과제는 지난해 스페인과 포르투갈 대부분 지역에서 하루 동안 이어진 정전으로 극적으로 드러났다. 임페리얼 칼리지 런던의 전력 시스템 전문가인 야누시 비아렉(Janusz Bialek) 교수는 최근 논문에서 태양광과 기타 재생에너지가 정전을 직접 일으킨 것은 아니지만, 스페인이 이들의 성장을 반영하도록 전력 시스템을 충분히 적응시키지 못했다고 밝혔다.

“많은 전력 시스템에서 재생에너지 비중이 급격히 높아지면서 전력 시스템이 작동하는 방식에 우리가 아직 완전히 이해하지 못하는 근본적인 변화가 일어나고 있다”고 그는 썼다.

S&P Global의 태양광·에너지저장 연구관리자인 요세핀 베르그(Josefin Berg)는 태양광의 성장이 “중앙집중식 구조에서 누구나 전력을 생산할 수 있는 형태로 시스템을 완전히 바꾸고 있다”고 말한다.

“배전망이 대규모 전력 유입을 감당할 준비가 항상 되어 있는 것은 아닙니다… 그리고 태양광과 배터리가 늘어날수록 전력망의 전력 판매가 줄어드는데, 그러면 전력망 사용료는 누가 내야 할까요?”라고 그녀는 덧붙인다.

K-Electric의 최고경영자인 사이드 무함마드 타하(Syed Muhammad Taha)는 이 문제를 너무나 잘 알고 있다. 파키스탄의 연안 대도시 카라치에서 2,000만 명에게 전력을 공급하는 이 전력회사에게 태양광 패널은 “저주이자 축복”이라고 그는 말한다.

그의 사무실 아래에 있는 카라치의 부유한 지역인 디펜스 하우징 오토리티(Defence Housing Authority) 동네의 콘크리트 빌라들은 태양광 패널로 덮여 있다. “이들이 내 최고의 고객인데, 태양광으로 갈아타고 있습니다”라고 그는 한탄한다.

새 천년이 바뀌던 무렵 태양광 패널은 발전 용량 1와트당 5~6달러의 비용이 들었다. 오늘날에는 와트당 12센트 남짓에 판매되고 있으며, 싱크탱크 엠버(Ember)의 공동창립자 데이브 존스는 이를 "터무니없이 쌀" 수준이라고 표현했다.

이러한 가격 하락은 전적으로 중국의 생산 능력 폭증에 따른 결과다. 조사기관 우드 매켄지(Wood Mackenzie)에 따르면 중국의 생산 능력은 약 1.36테라와트에 달하는데, 이는 베이징이 가격 디플레이션에 맞서기 위해 생산량을 억제하려 애쓰는 와중에도 이뤄진 수치다.

저렴해진 패널은 중국 본토에서의 대규모 보급을 가능하게 했으며, 태양광 발전이 탈탄소화를 추구하는 시장에서 주로 보조금에 의존해 설치되던 기술에서 전력이 부족하거나 비싸거나 불안정한 지역의 필수 전력원으로 진화하는 데 기여했다. 이러한 과정은 파키스탄, 브라질, 남아공 같은 국가에서 시작돼 현재는 아프리카의 다른 지역과 필리핀으로 확산됐다.

통관 데이터 분석을 바탕으로 Ember는 아프리카가 올해 약 17기가와트의 신규 태양광을 설치할 것으로 추산한다. 그 대부분은 공장이나 기타 사업장에서 이뤄지는 소규모 설치일 것으로 본다. “기업이라면 낮에 전기를 사용하기 마련이므로 태양광을 활용하기에 자연스럽게 적합하다”고 Jones는 말했다.

하지만 태양광은 가정에도 큰 혜택을 준다. “한 가정이 두세 개의 등유 랜턴을 태우던 상태에서 매일 켜는 20~40배나 밝은 조명으로 바뀐다”고 태양광·배터리 설치 비용을 가정에 대출해주는 케냐 기업 Sun King의 공동창업자 Anish Thakkar가 말했다.

필리핀에서는 Ember가 4월까지의 12개월 동안 옥상 태양광 설비 용량이 거의 두 배로 늘었을 것으로 추산하며, 이 회사의 계산에 따르면 주거용 태양광 패널은 이제 3년 조금 넘는 기간에 투자 비용을 회수할 수 있는 것으로 나타난다. 이 나라의 전력유통업체 Meralco는 올해 상반기 옥상 태양광이 372기가와트시를 발전했다고 밝혔다.

2024년 2월 현재 환율로 약 80억 달러 규모의 예산으로 출범한 인도 정부의 국가 보조금 옥상 태양광 프로그램은 지금까지 500만 가구가 넘는 주택에 태양광 패널을 설치했으며, 매달 약 50만 호씩 추가되고 있다고 Tata Power의 최고경영자 Praveer Sinha가 말했다. 그는 “이는 전기 사용의 민주화”라고 말했다.

미국-이란 전쟁의 여파로 영국에서 옥상 태양광에 대한 관심이 커지고 있다. 영국에서는 8월 말부터 가구가 슈퍼마켓이나 DIY 매장에서 800와트 태양광 패널을 구매해 집에서 플러그로 연결해 사용할 수 있게 됐으며, 정부는 이번 조치가 전기 요금에서 '숨 돌릴 여유'를 제공할 것이라고 밝혔다.

미국 여러 주에서도 가구가 같은 방식을 더 쉽게 활용할 수 있도록 조치하고 있다. 뉴저지주의 믹키 셰릴(Mikie Sherrill) 주지사는 이런 기기들에 대해 계량기 설치 요건을 면제하면서 "에너지 비용을 낮추는 데 레이저처럼 집중하고 있다"고 말했다. 플러그 앤 플레이(plug-and-play) 패널은 트럼프 대통령의 재생에너지에 대한 전반적인 반감과 옥상 태양광 시스템에 대한 세액 공제 폐지 결정에도 불구하고 미국에서 인기를 얻고 있다.

아프리카 최대 슈퍼마켓 그룹인 쇼프라이트(Shoprite)의 지속가능성 책임자 산지브 라구비르(Sanjeev Raghubir)는 2015년부터 남아프리카공화국과 나미비아에서 자사 지붕과 트럭에 설치해 온 패널로 "교외 하나 전체에 전력을 공급할 수 있다"고 말했다.

하지만 현재 약 43MW의 최대 출력 용량을 확보하고 배터리 저장장치도 검토 중인 쇼프라이트에 유리한 이 상황은 국영 전력공사 에스콤(Eskom)에는 문제로 작용하고 있다.

에스콤은 수년간의 계획정전에 대응해 주로 기업과 재정 여유가 있는 고객층이 설치한 옥상 태양광 패널과 배터리가 3월로 끝나는 회계연도 동안 11.7테라와트시 감소한 전력 판매량의 약 7%를 차지한 것으로 추산하고 있으며, 이는 높은 요금으로 한층 악화된 산업용 수요의 급감과 겹쳐진 결과다.

수익 감소는 에스콤(Eskom)이 전력망과 발전소의 유지 관리 자금을 조달해야 하기 때문에 발생한다. 전력망은 낮 동안 가정이 전력을 계통으로 내보낼 수 있게 해주며, 발전소는 밤이거나 흐린 날, 또는 배터리에 저장된 전력이 수요를 충족하기에 부족할 때 발전 공백을 메운다.

“주요 도시 어디에서나 옥상 태양광을 설치한 모든 사람은 여전히 전력망에 연결되어 있다”고 에스콤 최고경영자(CEO) 단 마로카네(Dan Marokane)가 말했다. 그는 “3주 전 … 온 나라가 3일 동안 에스콤 발전에 의존해야 했다”고 덧붙였는데, 이는 길게 이어진 흐린 날씨로 옥상 패널의 발전량이 크게 줄었기 때문이다.

이 회사는 전력망 비용과 에너지 비용을 구분하도록 요금 체계를 재설계하고 있으며, 분석가들은 이를 통해 요금이 보다 효율적으로 책정되고 시장이 공급 구조의 변화에 적응하는 데 도움이 되기를 기대하고 있다. 하지만 이 회사의 최우선 과제는 더 가난한 사람들이 결국 전력 인프라 비용의 더 큰 비중을 떠안게 되는, 파키스탄에서 나타난那种 '유틸리티 죽음의 나선(utility death spiral)'을 피하는 것이다.

카라치의 Defence Housing Authority에서 태양광 패널을 사용하지 않는 고객들은 리아리(Lyari) 같은 도시의 가난한 지역에 살고 있을 가능성이 더 높다. 인구 밀도가 높은 이 지역은 전기요금 미납률이 너무 높아, KE는 이 동네에 전력을 공급하는 데 지출하는 100루피당 30~40루피를 잃는다.

리아리에 사는 정비공 아젬 발로흐(Azem Baloch) 같은 고객들은 전국의 전력회사들이 과거 잘못 기획된 중앙집중식 발전용량 구축에 든 비용을 회수하려 하면서 치솟는 전기요금에 직면해 있다. 발로흐와 그의 가족은 낡고 퇴락한 다세대 주택의 플랫을 세 들고 있는데, 이곳에서는 옥상에 패널을 설치하기가 어렵다. “나는 수입의 절반 이상을 전기요금으로 쓰고 있다”고 그는 말한다.

타타 파워(Tata Power)의 신하(Sinha)는 “요금을 내는 소비자들이 떠나고 요금을 내지 않는 소비자들만 남는다면 문제가 된다”는 점을 인정한다. 하지만 인도는 저소득 가구에 지원을 집중함으로써 그런 리스크를 줄였으며, 회사는 태양광 패널 설치 사업을 통해 추가 수익을 창출하고 있다고 그는 말한다.

아프리카에서 옥상 태양광이 성장하면서 미래 에너지 인프라에서 전력회사와 전력망이 담당할 더 넓은 역할에 대한 근본적인 질문이 제기되고 있다. “더 많은 수요가 ‘계량기 뒤(behind the meter)’로 옮겨갈 것으로 짐작된다면 5년, 10년 뒤 전력망은 어떤 모습이어야 할까”라고 S&P의 버그(Berg)는 의아해한다.

“모두가 전력망에 대한 막대한 필요성을 두고 이야기하고 있다”고 Ember의 존스(Jones)는 말한다. “하지만 분산형 [에너지] 세계에서는 그 필요가 더 적을 것이다.”

태양광 발전의 과제는 재정적인 것뿐만 아니라 실무적인 측면도 있다. 호주에서는 소비자들이 전력망 대신 옥상 패널에서 전력을 공급받으면서 초고압 송전망 운영자들이 수요 부족 문제와 씨름해 왔다.

수요가 지나치게 낮으면 전체 시스템의 안정을 유지하는 데 필요한 특정 발전소의 가동이 어려워질 수 있다. 전력의 수요와 공급은 끊임없이 균형을 이루어야 하는데, 일부 주의 에너지 기업들은 낮 한가운데 생산된 잉여 전력을 문자 그대로 무상으로 내놓아야 하는 상황에 처해 있다.

지역 배전망에서 송전망으로 흘러들어가는 전력은 전압 상승을 일으킬 수 있으며, 이는 가정이 전력망에 보낼 수 있는 전력량을 제한한다.

광활한 국토 곳곳의 옥상에 설치된 수천 개의 태양광 패널의 발전량을 예측하는 일은 아무리 잘해도 매우 복잡한 작업이며, 설치 대수가 늘어날수록 예측이 빗나갈 위험도 커진다.

"예컨대 퍼스는 옥상 태양광으로 뒤덮여 있습니다"라고 멜버른대학교 전력시스템 석좌교수 피에루이지 만카렐라(Pierluigi Mancarella)가 말했다. "거대한 구름이 몰려오면 옥상 태양광 발전량이 너무 크게 떨어져서 사실상 원자력발전소 하나를 거의 잃은 것과 같은 상황이 벌어집니다."

그는 호주가 기상 예보를 다른 시스템 데이터와 연동하는 정교한 데이터베이스를 개발했다고 덧붙인다. 하지만 그는 이미 다루기 힘들 정도로 복잡해진 이 시스템에 플러그 앤 플레이(plug-and-play) 패널을 추가하는 것이 과연 타당한지 의문을 제기한다. “이것은 좋은 생각이 아닙니다”라며 그는 예컨대 100만 명의 소비자가 각각 1킬로와트 분량의 패널을 추가할 경우 그 효과가 누적된다고 강조한다. 그렇게 형성된 총 1기가와트의 발전 용량에 대해서는 시스템 운영자가 파악할 수 있는 것이 거의 없다고 그는 말한다. 대부분의 관할 지역에서 플러그인 태양광 패널은 등록이 의무화되어 있지만, 독일에서 진행된 연구에 따르면 상당수 설치가 등록되지 않은 것으로 나타났다.

옥상 패널에서 생산된 전력의 일부를 전력망으로 다시 보내지 않고 저장할 수 있게 해주는 가정용 배터리 역시 가격이 하락하고 있어 이 문제를 완화하는 데 도움이 될 것이다.

공급에 대한 가시성을 높이는 것 역시 문제 해결에 도움이 될 텐데, 많은 기업과 정부가 이를 위해 AI에 주목하고 있다. 영국 정부의 청정에너지 AI 챔피언인 루시 유(Lucy Yu)는 지난주 발표한 보고서에서 AI가 “전력망의 근본 구조”를 학습해 수요와 공급을 측정하는 계산 속도를 높이는 데 기여할 수 있다고 말했다. UK Power Networks는 전력망에 연결된 태양광 발전 용량을 더 정확히 추정할 수 있는 머신러닝 모델을 개발하기 위한 연구에 38만9,000파운드를 투입해 방금 완료했다.

태양광 발전 예보 기업 앰퍼론(Amperon)의 유럽 지역 총괄 존 에커(Jon Ecker)는 회사의 머신러닝 모델이 매시간 재학습을 거치며 전력망의 변화를 평가해 가장 정확한 예보를 산출한다고 말한다. “모델은 봄철에는 지난 1년간의 데이터보다 지난 한 시간 동안 일어난 일에 더 큰 비중을 두어야 한다는 것을 알고 있습니다”라고 그는 말한다.

호주에서 개발된 신기술은 전력망이 가정에서 흡수할 수 있는 전력량을 늘릴 수 있다. "엔지니어들은 [이러한 변화에] 대응하기 위해 매우 빠르게 움직이고 있습니다. 하지만 가장 중요한 교훈은 이것입니다. 마지막 순간까지 기다리지 마세요. 이런 변화가 다가온다는 것을 이미 알고 있잖아요"라고 만카렐라(Mancarella)는 말한다.

파키스탄에서는 전력회사들이 일몰 후 석유 등 화석연료로 전력을 생산하는 높은 비용을 완화하기 위해 대규모 태양광·풍력 발전소를 배터리 저장 인프라와 함께 구축할 계획이다. 또한 이 나라는 전력망 운영업체가 가정으로부터 잉여 태양광 전력을 매입할 때 지급하는 금액도 대폭 삭감했다.

에스콤(Eskom)의 수장 마로카네는 감소세에 있는 전력 판매를 반전시키기 위해 데이터센터와 비트코인 채굴업자 같은 대규모 전력 사용자들에게 주목하고 있으며, 동시에 중저소득층 가정과 기업을 지원하기 위한 새로운 요금 정책을 도입하고 있다. 하지만 그는 재생에너지를 뒷받침하기 위한 전력망 투자 비용이 “결국 전기 요금에 반영되고 말 것”이라고 경고했다.

한편 에스콤은 신규 태양광 설비에 대한 등록 수수료를 면제했는데, 이는 신규 설치 현황을 더 잘 파악하기 위한 조치이기도 하다. 마로카네는 “[태양광 채택이] 더 늘어날 것”이라며 “이 흐름은 멈추지 않을 것”이라고 말했다.

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