적도 바다, 부유식 태양광 발전으로 전 세계 에너지 공급 가능할까?

지난 7월 27일 호주 국립대학교(Australian National University) 공과대학 연구진이 강한 파도와 바람이 일지 않는 적도 근처의 잔잔한 바다가 해상 부유식 태양광 발전에 최적이라는 연구 결과를 발표했다. 
논문에 따르면, 적도 인근 인도네시아의 바다를 활용한 부유식 태양광 발전으로 연간 35000TWh의 에너지 생산이 가능하다. 이는 현재 전 세계 전력 연간 생산량인 30000Twh와 비슷한 수치다.  

태양광 발전은 친환경적인 장점에도 불구하고 면적 집약적인 특성으로 인해, 토지 훼손의 주범이라는 비판을 받아왔다. 우리나라처럼 인구 밀도가 높고 가용 토지의 사용 용도가 제한된 국가에서는 제대로 활용하기가 어렵다. 

이러한 태양광 발전의 단점을 보완한 것이 수상 부유식 태양광(floating solar) 발전이다. 말 그대로 태양광 발전 장치를 댐이나 저수지, 호수 같은 잔잔한 물 위에 떠있도록 하는 것이다. 수면에서 생산된 전기는 수중 케이블을 통해 송전탑으로 보내진다.  

부유식 태양광 발전은 무엇보다 토지 활용율을 높이고 태양광 모듈의 열을 물로 자연스럽게 냉각시켜 높은 에너지 효율도 달성할 수 있다. 저수지에 설치할 경우 물의 증발도 막아주며, 태양광 패널 아래는 양식장으로도 활용 가능하다. 최근에는 댐이나 저수지를 벗어나 바다에서도 부유식 태양광 발전을 시도하려는 도전이 이어지고 있다.    

호주 국립대 공과대학 연구진들은 열대수렴대(ICTZ, Intertropical Convergence Zone)로 불리는 적도 인근의 해상 지역이 해상 부유식 태양광 발전에 이상적이라는 연구 결과를 발표했다. 

연구진은 1980년부터 2020년까지 40년 동안의 시간당 최대 풍속과 파도 높이 데이터를 분석했다. 논문에 따르면, 해상 태양광 발전의 최적지는 적도 인근 열대수렴대의 바다다. 이 지역은 평균 6미터 미만의 파도, 초속 15미터 미만의 바람이 이는 잔잔한 바다로 분류된다.

부유식 태양광 발전 업계는 바다에 진출하기 위해 높은 파도와 강한 바람을 견디기 위한 특수 장비 개발을 추진 중이다. 그러나 적도 일대 잔잔한 바다에서는 고비용의 추가 장비 없이도 태양광 발전이 가능하다. 

연구진에 따르면, 이 바다 위 면적을 활용한 부유식 태양광 발전으로 연간 100만TWh의 전력 생산이 가능하다. 이는 탄소 제로를 달성한 글로벌 경제 환경에서 100억 명의 에너지 수요를 충족시킬 수 있는 양보다 5배 더 많은 수치다.   

문제가 없는 것은 아니다. 해상 태양광 패널은 보통 육지와 가까운 얕은 바다에 설치된다. 부유체를 해저에 고정하기가 수월하기 때문이다. 또한 바다는 호수나 댐과 달리, 염분이 있어 부식의 위험도 있다.

연구진은 이러한 단점에도 불구하고 해상 부유식 태양광 발전이 적도의 잔잔한 바다 활용이 가능한 인도네시아, 나이지리아 같은 국가의 에너지 전환에 큰 영향을 끼칠 것이라고 분석했다. 논문에 따르면, 인도네시아 군도와 나이지리아의 기니만 일대는 부유식 태양광 발전에 최적화된 지역이다.  

한 예로, 2050년까지 인도네시아 인구는 3억1500만명을 넘어설 것으로 예상된다. 태양광 발전으로 탄소 제로 경제를 달성하려면 약 25000㎢의 토지가 필요하다. 인도네시아의 640만㎢에 달하는 바다 면적은, 인도네시아 미래 에너지 수요를 모두 태양광 발전으로 충당하는데 필요한 면적 보다 200배 더 크다.   

소식을 전한 클린테크니카는 매 90분 동안 비치는 태양빛은 지구 80억 인구의 1년 에너지 사용량과 비슷하다며, 해상 부유식 태양광 발전이 인류의 지속가능한 로드맵이라고 논평했다.  

한편 글로벌 시장조사 기관 마켓 리서치 퓨처(Market Research Future)는 보고서에서 부유식 태양광 발전 시장이 2022년 9억달러(약 1조1900억원)에서 2030년 43억달러(약 5조6858억원)로 연평균 24.4%씩 성장할 것이라고 전망했다.