‘경쟁력’ 갖춘 CSP기술개발 협력

광범위 태양열 응용분야 산업·상업용 발전 확대

2012-12-17     강용혁 CSP사업단장한국에너지기술연구원

에너지관리공단과 한국에너지는 국제에너지기구(IEA) 산하기구 중 에너지연구기술위원회(CERT) 산하 재생에너지실무그룹(REWP) 내 한국의 활약상을 소개합니다.

IEA REWP에서 활동 중인 국내 전문가들이 직접 필진으로 나서 IEA가 어떤 활동을 하고 있는지, 참여하려면 어떻게 해야 하는지 등 궁금증을 풀어드리고 현장에서 느끼는 시사점과 국제사회 이슈도 함께 전합니다.

신재생에너지 분야 글로벌 대표 협의체인 IEA 활동과 연계한 국내 신재생에너지 분야 연구활동의 방향을 제시하기 위해 마련한 이번 기획연재는 IEA REWP에 대한 이해를 높이고 역량있는 전문가들이 관심을 가질 수 있는 좋은 기회가 될 것입니다. 

에너지관리공단과 한국에너지는 국제에너지기구(IEA) 산하기구 중 에너지연구기술위원회(CERT) 산하 재생에너지실무그룹(REWP) 내 한국의 활약상을 소개합니다. IEA REWP에서 활동 중인 국내 전문가들이 직접 필진으로 나서 IEA가 어떤 활동을 하고 있는지, 참여하려면 어떻게 해야 하는지 등 궁금증을 풀어드리고 현장에서 느끼는 시사점과 국제사회 이슈도 함께 전합니다. 신재생에너지 분야 글로벌 대표 협의체인 IEA 활동과 연계한 국내 신재생에너지 분야 연구활동의 방향을 제시하기 위해 마련한 이번 기획연재는 IEA REWP에 대한 이해를 높이고 역량있는 전문가들이 관심을 가질 수 있는 좋은 기회가 될 것입니다. 
에너지관리공단과 한국에너지는 국제에너지기구(IEA) 산하기구 중 에너지연구기술위원회(CERT) 산하 재생에너지실무그룹(REWP) 내 한국의 활약상을 소개합니다. IEA REWP에서 활동 중인 국내 전문가들이 직접 필진으로 나서 IEA가 어떤 활동을 하고 있는지, 참여하려면 어떻게 해야 하는지 등 궁금증을 풀어드리고 현장에서 느끼는 시사점과 국제사회 이슈도 함께 전합니다. 신재생에너지 분야 글로벌 대표 협의체인 IEA 활동과 연계한 국내 신재생에너지 분야 연구활동의 방향을 제시하기 위해 마련한 이번 기획연재는 IEA REWP에 대한 이해를 높이고 역량있는 전문가들이 관심을 가질 수 있는 좋은 기회가 될 것입니다. 솔라PACES(Solar Thermal Power and Chemistry Energy System)는 국제에너지기구(IEA) 산하 REWP(Renewable Energy Working Party)내 태양열발전 및 태양화학시스템 관련 국제적인 전문가 네트워크로서의 리더십을 제공함으로써 기술개발, 시장형성 및 지속적, 안정적, 효율적이며 가격경쟁력이 있는 집광형 태양열기술을 위한 에너지 공동협력을 촉진하는 것을 목적으로 한다.

Solar PACES 프로그램은 1977년 소규모 태양열발전 시스템(SSPS) 개발을 위해 10개국의 참여로 시작된 이후 1990년에 프로그램 이름이 SSPS에서 Solar PACES로 바뀌었다.

현재 실험실 수준의 소규모 태양열 발전소에서 거의 상업용 대형발전소와 이를 위해 아직 수행해야 할 연구분야를 포함하는 광범위한 태양열 응용 분야로 확대되었으며, 연구개발 분야에서는 산업 및 적용분야에서의 시범실증 실험단계로 계획되고 진행되고 있다.

2012년 9월 기준 솔라PACES에는 한국을 포함해 독일, 스페인, 스위스, 미국, 호주, 오스트리아, EU, 중국, 프랑스, 이스라엘 등 20개국이 참여하고 있다.

이외에 일본의 미쯔비시가 후원업체 자격으로 회원이 되었고, 인도, 그리스, 터키, 요르단 등이 참가에 관심을 갖고 있다.

 

솔라PACES에는 집행위원회(ExCo)가 전체 프로그램을 관리 및 운영하고 있으며, 산하에는 6개의 태스크가 진행 중이다.

집행위원회는 연 2회 개최되며, 태스크 회의는 분야별 운영에이전시(OA)의 관할 하에 자율적으로 열린다.

2012년 현재 우리나라는 태스크 I 태양열발전, 태스크 II 태양열화학, 태스크 III 태양열집광기술 및 적용 분야에 참여하고 있다.

태스크 I에서는 CSP 성능예측을 위한 가이드라인을 작성하고 있으며 이를 ‘guiSmo’라고 명칭하고 있다.

성능예측이 태양열발전에서 중요한 의미를 갖는 것은 CSP의 발전량 예측이 각 기관별 다르게 개발되었고 이로 인하여 정확한 발전량 예측이 이루어지지 않기 때문이다.

따라서 새로운 기술인 태양열발전에 대한 신뢰성에 떨어뜨리며 투자자의 용이한 투자를 제한하게 되는 문제점을 야기하기 때문이다.

현재 진행 중인 ‘guiSmo’의 목적은 2012년까지 PTC(Parabolic Trough Concentrator)시스템과 프로젝트 엔지니어링급에 해당하는 중간급 품질의 완성도를 목표로 핸드북을 제작할 계획이며 2015년까지 모든 기술, 품질에 대한 핸드북을 작성할 계획이다. 이와 더불어 표준화 작업을 진행할 계획이다.

태스크 II의 경우 최근의 연구 경향은 수소와 같은 태양연료의 생산을 위한 기술개발에 보다 집중하고 있으며 주요 선진국들도 이와 관련된 다양한 장단기 전망과 계획을 수립하고 연구에 박차를 가하고 있다.

단기적으로는 저온(약 1000K)에서 응용이 가능한 기존의 화석연료 전환기술에 태양열을 적용하는 기술개발(Solar Enhanced Fuel)의 상용화에 주력하고 있으며, 중·장기적으로 다단계 열화학사이클 혹은 금속산화물을 이용하는 2단계 화학반응 물분해 사이클의 응용기술을 개발코자 노력 중이다.

2012년 태스크 III 미팅에서는 표준화와 관련된 중요한 사항으로 반사유리의 반사율, 반사판의 성능, 흡수기 성능 등에 대한 정의에 대한 논의가 있었다.

반사율에 대해서는 기존 표준방법에 대한 검토를 바탕으로 현재까지 진행된 활동에 대한 미 국립신재생에너지연구소(NREL)에서 요약 보고하였다.

용어 정의, 반사율 측정 장비, 측정 준비 사항, 측정 방법, 보고 방법 등에 대한 가이드라인 초안이 마련되었고 전문가 그룹의 추가적인 검토가 진행 중이다. 2012년까지 반사율에 대한 표준화된 성능평가 가이드라인이 마련될 것이다.

2011년 기준으로 약 1.2GW 용량의 태양열 발전소가 전 세계에 설치되었고, 스페인 582MW, 미국 507MW로 대부분을 차지한다. 현재 약 17GW 용량 발전소들이 건설 또는 계획 중에 있다.

미국 약 8GW, 스페인 4.46GW, 중국 2.5GW. 최근에는 이들 나라 외에도 중동, 북아프리카, 인도, 남아프리카 공화국 등 고일사지역의 후발 주자들도 태양열 발전에 적극적인 관심과 참여를 보여주고 있다.

미국, 스페인, 중국에서는 정부의 적극적인 지원으로 태양열발전 보급이 증가하고 있다.

미국은 2009년 정부보조금을 통해 설치비의 30%까지 세금감면을 해주는 정책을 2010년 말까지 시행하였다. 또한, 주 차원에서 장기적인 재생에너지 사용 목표를 선정하고 재생에너지 의무할당제(RPS)를 시행하고 있다.

한편 스페인 정부는 비록 50MW 이하 발전소만 적용이 되었지만, 0.27유로/kWh에 해당하는 매우 호의적인 발전차액제도를 2007년 법제화하였다.

특히 2008년 경제 위기와 재정 적자에도 불구하고 2009년 스페인 정부는 2013년까지 2340 MW 태양열 발전에 대해서는 발전차액제도를 보장하였다.

중국 정부는 2020년 까지 15%의 비화석 연료사용을 계획하였다. 이를 계기로 펑라이 일렉트릭은 미국 이솔라와 함께 2GW 규모까지 태양열 발전소를 중국 내륙에 건설할 계획이다.

국내의 경우 국내 보급보다는 수출을 위한 상용화 연구가 진행 중이다. 한국에너지기술연구원은 1996년부터는 접시형 기술에 주력하여, 스털링 엔진을 이용한 접시형 10kW급 시스템의 상용화 모델을 개발했다.

최근에는 타워형 태양열발전에 초점을 맞추어 고집광·고정밀 헬리오스탯, 공기식 흡수기 연구를 진행하고 있으며, 태양로(solar furnace)를 활용한 수소생산 국제 공동연구도 활발히 하고 있다.

2011년에 대성에너지는 국내 최초로 200kW 타워형 태양열발전소를 대구에 건설했다.