태양열에너지 전망 - taeyang-yeol-eneoji jeonmang

세세의 신재생에너지 탐방기 #4 태양열에너지

-태양열에너지의 개념과 특징 그리고 국내외 현황-

태양을 이용한 신재생에너지에 대해서는 다들 한 번쯤 들어보셨을 정도로 많이 알려진 에너지원인데요, 세세의 신재생에너지 탐방기 네 번째 소개해 드릴 신재생에너지는 지난 번 소개해 드렸던 태양광에너지와 함께 태양을 활용하는 ‘태양열에너지’입니다.

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1. 개념

태양열에너지는 태양으로부터 방사되어 지구상에 도달하는 열을 이용하는 에너지로 태양열의 흡수, 저장, 열변환 등을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 기술을 말합니다.

태양열에너지 시스템은 집열부, 축열부, 이용부, 제어장치로 구성되어 있으며, 집열부는 태양으로부터 에너지를 모아 열로 변환하는 장치로 태양열에너지 시스템의 핵심적인 부분이기도 합니다. 축열부는 모아진 열을 저장했다가 필요할 경우 다시 사용하기 위한 저장 탱크 역할을 하며 이용부는 태양열을 효과적으로 공급하고 사용량이 부족할 시 보조열원에 의해 공급되는 장치입니다. 마지막 제어장치는 위 과정들을 효과적으로 공급할 수 있는 조정장치입니다.

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태양열에너지 시스템은 다른 신재생에너지 설비에 비해 설치가 간단하고 저가에 공급되어 현재 보급률이 높은 상태로 그 중에서도 가정용 온수 및 난방을 위한 시스템 보급률이 압도적인 비율을 차지하고 있습니다.

태양열에너지는 태양을 활용하는 신재생에너지라는 점에서 ‘태양광에너지’와 혼동하는 경우가 많이 있는데 태양광에너지는 태양의 빛을 활용한 에너지원이고 태양열에너지는 태양의 복사열을 이용하여 에너지를 만드는 방식이기 때문에 이 둘은 엄연히 서로 다른 에너지원이라고 할 수 있습니다. 그렇지만 두 신재생에너지 모두 온실가스 없는 무공해 및 무한정 에너지자원이라는 공통점을 가지고 있습니다.

2. 특징

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태양열에너지는 앞서 이야기한 것과 같이 화석연료와는 다르게 이산화탄소 배출이 없기 때문에 환경오염 없는 무공해 에너지자원으로 최근 전 세계에서 촉각을 세우고 있는 환경규제에 효과적으로 대응할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 에너지 소비 및 수급 특성상 우리나라 여건에 필수적인 신재생에너지 산업이라고 할 수 있습니다.

다만 한 곳에 밀집되어 열이 가해지지 않아 에너지 밀도가 낮고 생산이 간헐적이라는 점과 일사량 조건에 의해 에너지 생산이 이루어지기 때문에 지속적인 수요에 대한 안정적 공급이 어렵다는 것이 단점으로 꼽힙니다.

3. 국내 태양열에너지 시장 및 보급 현황

태양열에너지는 국내 신재생에너지 중에서 가장 오랜 역사를 가지고 있는 에너지원 중 하나이지만 그 역사에 비해 시장규모 및 발전 현황은 매우 낮은 상태입니다. 1990년대 태양열 온수기 붐이 일어났을 때만해도 높은 보급률을 기록했으나 2000년대 들어서면서 보급량이 급격히 감소하였습니다. 또한 2015년 기준으로 세계시장 보급량 1%도 안 될 정도로 점점 태양열산업이 성장 중인 세계시장 비해 매우 대비되는 모습을 보이고 있습니다.

이러한 현상이 나타나게 된 이유로는 계절마다 다른 일사량으로 인한 에너지 불균형과 타 열원과 연동해야 하는 번거로움, 건물의 미관 손상 등을 들 수가 있습니다.

하지만 최근 세계적으로 지구온난화와 이산화탄소 감축에 대한 중요성이 높아지면서 우리나라도 태양열시스템 보급 확산을 계획하고 있는데 2020년까지 매년 11.6%, 2030년까지 매년 6.9%의 증가량을 기록할 것으로 전망하고 있습니다.

4. 해외 태양열에너지 현황

전 세계적으로 경제가 불황임에도 불구하고 태양열에너지 시장은 지난 10년간 꾸준히 성장해 왔으며, 2000년부터 매년 평균 17%이상 성장하고 있는 추세입니다. 세계적으로 보았을 때 가장 많은 태양열에너지 시스템을 보급량을 나타낸 국가는 중국으로 최근 몇 년 동안 급격한 성장과 함께 태양열 온수 용량 및 신규용량에서 가장 높은 순위를 차지하면서 태양열에너지 산업에서 다년간 정상의 위치를 유지하고 있습니다.

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해외 국가들의 태양열에너지 시스템 대부분은 가정용 온수기로 활용되며, 일반적으로 소비량의 40~80%를 차지하고 있습니다. 이외 호텔, 학교 등 대규모 단지에서는 대규모 온수 시스템을 도입하고 있으며, 유럽 최대 태양열 설치 국가인 독일은 온수와 난방을 병행하는 콤비 시스템(Combi systems)이 40% 이상의 비중을 차지하고 있습니다. 2014년 말 기준으로 유럽 국가에서 227개의 태양열 지역난방 발전소(Solar Thermal District Heating Plants) (551MWth)가 가동 중인데 이중 최근 유럽 11개 신규 발전소는 모두 덴마크에 설치되었으며, 기존에 비해 43%가 상승한 61개 발전소로 총 389MWth 를 기록했습니다.

또한 태양열 냉방 시장은 아직까지는 미미한 수준이지만 2004년 이후 연평균 40%를 초과하는 성장률을 기록해 오고 있습니다. 태양열에너지를 활용한 냉방 시장은 피크 전력수요를 낮추는 잠재량이 있으며, 냉방수요가 높은 국가에 필요한데 2014년 남아공의 첫 태양열에너지를 활용한 냉방설비 사업이 요하네스버그에서 이루어졌고, 세계 최대의 설비가 미국 애리조나주의 학교에 완공되었습니다. 뿐만 아니라 소규모 태양열 냉방 설비의 경우 중부 유럽과 타 지역에서 주목을 받고 있기도 합니다.

<참고자료>

-한국에너지공단, 신재생에너지센터 (2015 재생에너지 현황 보고서, 신재생에너지 이슈리포트)

-에너지 신산업

-투데이 에너지

<이미지 출처>

-그림1, 한국에너지공단 신재생에너지센터

-그림2, 한국에너지공단 신재생에너지센터

-그림3, 한국에너지공단 신재생에너지센터

-그림4, 한국에너지공단 신재생에너지센터