Desertec와 태양열 에너지

유럽 연합 중에서 석유나 가스를 생산하는 나라는 노르웨이, 몰타 정도이다. 이걸로는 유럽 인구 전체의 에너지 공급을 못한다.

그래서 유럽은 주로 러시아에 에너지를 의존하며, 프랑스처럼 원전을 쓰거나, 독일처럼 여전히 석탄에 의한 화력 발전에 치중한다.

유럽 원유 생산과 소비

유럽에 주로 석유를 공급했던 나라는 리비아이다. 리비아 원유는 경질류로 정유가 용이하며 생산량도 한때 하루 200만 배럴에 이를 정도로 충분했다. 또 리비아는 이미 유럽과 파이프라인이 가설되어 있고 지리적으로 가까워 운송도 용이하다.

그러나 리비아 내전으로 공급량이 급감하면서 유럽은 러시아에 더 의존할 수 밖에 없었다.

만일 내가 엘론 머스크 같은 거부라면, 테슬러 같은 전기 자동차 시장에 몰두하지 않을 것이다. 오히려 북아프리카에 에너지 플랜트를 세우겠다.

태양 에너지를 신재생에너지로 쓰는 방법은 여러가지가 있지만, 현재 가장 널리 쓰이는 건 태양광 에너지이다. 태양광 에너지는 햇빛을 이용해 전기를 생산하는 방식이다. 솔라 패널을 이용해 전기를 만드는 건 쉽지만, 효율이 낮고 배터리를 통해 저장해야 한다는 문제가 있다.

(참고로, 태양광 에너지 문제 중 하나가 바로 오염 물질 배출인데, 태양광 패널 폐기 시 만들어지는 오염물질보다 더 큰 문제는 배터리 생산과 폐기에 의한 오염물질이다.)

엘론 머스크가 얼마 전 전기 생산을 위한 루프 타일(지붕재), 전기를 저장하기 위한 파워 월(Power wall)이라는 배터리 뱅크를 공개했다. 즉, 그의 이상은 태양광으로 전기를 만들고, 그건 파워 월에 저장해 두었다가 테슬러에 충전해 자동차를 돌린다는 것이다.

파월 월을 소개하는 엘론 머스크

그걸, 가정이라는 unit 단위로 이루어내겠다는 것이다. 가정의 단위로 스스로 에너지를 생산해 해결한다는 게 뜸금없어 보이지만, 효율의 문제일 뿐 충분히 가능하다.

이미 요트는 그런 방식으로 자체적으로 에너지 문제를 해결한다. 대양 항해용 요트 (그래봐야 길이 40피트 안팎이다)는 바람으로 대양을 건너지만, 전기는 스스로 생산해 써야 한다. 요트는 여러가지 방법으로 전기를 만드는데, 주로 솔라 패널을 이용한 태양광 에너지, 바람을 이용한 풍력에너지, 배 밑에 설치해 조류로 터빈을 돌려 만드는 조류에너지 등이다.

요트에 장착된 태양광 및 윈드 터빈. 태양광만 540W/hr 전기를 생산

Sail Generator

물론 이걸로 에어컨, 가정용 대형 냉장고, 전기 세탁기 등을 동시에 돌릴 정도의 에너지를 만들 수는 없다. 그러나 기본적인 생활과 항해를 위한 전기, 전자 제품을 쓰는 건 충분하다.

이처럼 가정 단위로 스스로 에너지를 만들어 소비한다는 생각이 틀린 생각은 아니다. 그러나 여전히 배터리 뱅크로 에너지를 저장한다는 건 문제가 많으며, 오래 지속될 수 있는 에너지 저장법이 아니다. 그래서 배터리 뱅크가 아니라 수소라는 형태로 바뀌어야 하며, 바뀔 것이라는 것이 내 주장이다.

소규모 가정은 스스로 에너지를 해결한다고 해도, 여전히 공장, 산업체 등 많은 양의 전기를 필요로 하는 곳이 남는다.

이건 어떻게 할까. 물론 기존의 발전소들이 있으므로 거기서 전기를 받아쓰면 된다.

그러나 화석연료가 아니라 재생에너지로 이들 산업체의 전력을 공급할 방법도 있다.

바로 태양열 에너지가 그것이다. (태양광이 아니다.)

이른바 Solar furnace 혹은 Solar thermal power stations 이라는 건대, 말 그대로 태양열로 물을 끓여 증기를 만든 후 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 것이다.

태양열 발전 플랜트는 건설 비용이 적고, 전기 단가 역시 매우 저렴하다.

이론적으로는 그럴 듯한데 과연 가능할까?

가능하다. 이미 전세계에는 수십개의 solar thermal power stations이 만들어져 전기를 생산하고 있다. 가장 큰 규모는 미국에 있으며 약 400MW의 전기를 만든다. 모로코에 있는 발전소도 360MW 를 생산하고 있고, 200 MW 이상 발전소는 모두 7개 있다.

국내에도 1 기가 있으나 실험용이다.

태양광 에너지는 거울로 태양빛을 모아 solar tower의 한 부분으로 보내 고열을 만들 후 그 열로 물을 기화시켜 그 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산한다.

물은 100 도만 넘으면 끓게되지만, 태양광에너지에서 만들어지는 열은 최대 3,500 도에 이른다. 물이 3,500도의 고열과 만나면 수소가 발생되는 건 물론 나노물질이 만들어진다.

그러나 이렇게 고열을 만들 수 있는 곳은 흔하지 않다.

특히, 일년내내 맑은 날이 유지되는 곳도 많지 않다. 아래 그림에서 보듯, 연간 4천시간 즉, 하루 12시간씩 3백일 넘게 햇볕이 내리쬐는 곳은 사하라 사막, 미국 네바다 사막 인근 뿐이다.

북아프리카에는 연간 3600 시간 ~ 4천 시간 이상 햇볕을 쪼이는 곳이 광활하게 펼쳐져 있다. 주 소비처가 될 유럽과도 멀지 않다.

따라서 이곳에 태양열 에너지 플랜트 시설을 만들어 전기를 생산하고 이를 유럽으로 판매하면 된다.

실제 이 같은 개념의 프로젝트가 추진된 바 있다.

바로 Desertec 이라는 프로젝트이다. 이 프로젝트는 2009년 Desertec 재단이라는 비영리단체가 만들어지면서 본격적으로 활동을 시작했다. 현재 20개국의 회사들이 컨소시움을 구성한 상태이며, 2050년까지 3,000 테라와트 플랜트를 만들 계획으로 있다.