미국, 2050년 전력의 45% 태양광 비중 목표… 설비용량 1,600GW 전망

美 에너지부, 태양광 중심의 미래 전력시스템 청사진 담은 연구 보고서 발표

[인더스트리뉴스 정한교 기자] 바이든 행정부 출범 이후 탄소중립 가속화를 위해 노력하고 있는 미국 에너지 시장에 향후 태양광발전이 막대한 영향력을 발휘할 전망이다. 이에 따라 미국 태양광발전 시장에 진출한 국내 기업들의 활약도 예상되고 있다.

미국이 2035년과 2050년까지 전력부문의 각각 95%와 100% 탈탄소화 달성을 목표로 태양광발전 확대를 추진한다. [사진=utoimage]

최근 에너지경제연구원 세계 에너지시장 인사이트에 따르면, 지난 9월 8일(현지시간) 미국 에너지부(Department of the Energy, DOE)가 2035년까지 미국 전력부문의 탄소배출을 크게 줄일 수 있는 태양광의 잠재력을 분석하는 동시에 2050년까지 전력화 확대를 통한 더 광범위한 에너지시스템 탈탄소화 방안을 담은 ‘태양광미래연구(Solar Futures Study)’ 보고서를 발간했다.

이번 연구는 3개의 시나리오를 포함하고 있으며, 그 중 2개는 미국 전력부문이 2035년과 2050년까지 각각 95%와 100% 탈탄소화를 달성하는 것을 가정해 구성됐다. 현재 시행 중인 연방 및 주정부의 청정에너지 정책을 포함하는 BAU 시나리오에는 전력망을 탈탄소화하기 위한 포괄적인 노력이 크게 반영되어있지 않기 때문이다.

이에 DOE는 전력부문 탄소배출을 2035년과 2050년까지 2005년 대비 각각 95%와 100% 감축하기 위한 정책을 포함시켰고, 탈탄소 시나리오와 유사하나 추가로 건물이나 수송 등 최종사용 부문에서의 대규모 전력화 계획을 포함시켰다.

2025년까지 매년 태양광 30GW 증설 필요

미국이 2050년 전력부문 탄소배출 감축을 위해 선택한 에너지원은 태양광이다. 높은 수준의 전력부문 탈탄소화를 달성하기 위해 2050년까지 전력의 45%를 태양광으로 공급해야 할 것이며, 특히 풍력을 비롯한 다른 무탄소 에너지원으로 나머지 전력을 생산해야한다.

또한, 2050년까지 전력부문 탄소중립을 달성한다는 가정 아래 태양광은 2035년과 2050년까지 전체 전력의 각각 40%와 45%를 공급할 것이며, 2050년에는 태양광발전 설비용량이 약 1,600GW에 달할 것으로 전망된다.

미국은 2050년까지 건물･수송･산업부문의 전력화를 통해 건물부문 에너지의 30%, 그리고 수송부문 에너지의 14%, 산업부문 에너지의 8%를 태양광으로 제공할 것으로 보인다.

2035년까지 전력부문의 95% 탈탄소화를 달성하기 위해서는 기존보다 더욱 태양광발전 설비용량 확대가 필요하다. 현재 태양광은 미국 전체 전력의 3%를 공급하는데 그치고 있다.

이에 따라 지금부터 2025년까지 해마다 30GW의 태양광발전 설비용량을 증설해야한다. 이후 2025년부터 2030년까지는 증설 규모를 60GW로 확대해야 목표 달성이 가능하다. 지난해 15GW 규모 신규 태양광발전설비가 설치된 바 있는 미국은 앞으로 태양광 확대를 더욱 가속화할 전망이다.

보고서는 “지속적인 기술 개발이 이루어진다면 2035년에는 전력 가격에 영향을 미치지 않고 전력부문에서 95% 탈탄소화를 달성할 수 있을 것”이라며, “기준 시나리오 대비 2050년까지 전력부문 탄소중립 달성 및 건물과 수송부문 전력화 확대에 소요되는 순증분비용(net incremental cost)은 약 2,100억 달러에 달할 것이나, 기후변화에 따른 피해 예방 및 대기질 개선에 따른 순절감액은 총 1.7조 달러에 이를 것”이라고 밝혔다.

DOE는 이번 보고서를 통해 구상한 수준으로 태양광이 성장한다면, 2035년까지 미국 태양광산업에서 추가적으로 50만~150만개의 일자리가 창출될 수 있을 것으로 전망했다.

미국 태양광발전설비 증가 전망(2020~2050년) [출처=에너지경제연구원]

전력망 유연성과 탄력성 확보 위해 ESS도 2050년 1,700GW 확대 전망

추가로 본 보고서에서는 △전력망에 태양광 통합 △평등한 태양광 미래 보장 △태양광과 에너지저장설비(energy storage system, ESS)의 시너지 △필요한 기술 진보 △공급망과 환경 관련 고려 요소 △건물과 수송, 산업부문에서의 태양광 이용 등도 고려했다.

ESS와 고성능 인버터(advanced inverter) 등과 같은 전력망 유연성을 확대하기 위한 새로운 장치와 더불어 송전선 확대는 더욱 많은 태양광에너지를 제공하는데 도움이 될 것으로 보인다.

풍력과 태양광 전력은 2035년과 2050년까지 전체 전력망의 각각 75%와 90%를 공급하게 될 것이다. 이에 따라 현재 30GW 수준인 ESS의 규모는 2035년과 2050년까지 각각 400GW와 1,700GW로 확대돼 전력망의 유연성과 탄력성을 높일 수 있도록 보장할 전망이다.

계통형성 인버터(grid-forming inverter)와 예측(forecasting), 마이크로그리드 등과 같은 첨단장비는 재생에너지 비중이 높은 전력망의 안정성과 성능(performance)을 유지하는 데 중요한 역할을 수행할 계획이다.

보고서는 “태양광에너지의 비용을 더욱 절감하기 위해서는 탈탄소 정책과 기술이 필요하다”며, “탄소배출량 제한과 청정에너지 인센티브제도 없이는 미국 전력부문의 완전한 탄소중립은 불가능”이라고 조언했다.