마지막 石炭火力發電所 中斷…屋上 太陽光 世界 1位
알리스터 스프라울 UNSW 敎授가 4月 15日 이 大學의 太陽光 硏究施設을 取材陣에게 案內하고 있다. 주영재 記者
[주간경향]
“全 世界 太陽光 모듈의 90% 以上이 퍼크(PERC) 技術을 採擇하고 있죠. 이곳에서 開發한 技術입니다. 太陽光 市場을 꽉 잡고 있는 中國 業體 中에도 이곳 出身들이 세운 會社가 많아요.” 지난 4月 15日 濠洲 시드니 뉴사우스웨일스대학(UNSW) 太陽光産業硏究施設(SIRF)에서 만난 알리스터 스프라울 敎授의 말에서 自負心이 느껴졌다. 퍼크는 太陽光 셀 後面에 保護膜을 씌우는 方法으로 빛을 여러 番 再活用해 發展 效率을 크게 높인 技術이다. 이날 함께 만난 대니 알렉산더 UNSW 에너지硏究所 最高經營者는 바나듐 레독스 플로 電池(VRFB)도 이곳 硏究陣이 開發했다고 덧붙였다. VRFB는 리튬이온電池를 代身해 初場期間, 大容量으로 前歷을 貯藏할 수 있는 次世代 배터리로 評價받는다.
스프라울 敎授가 이끄는 SIRF는 太陽光 셀 硏究開發 施設로 太陽光發電의 첫 段階인 웨이퍼부터 마지막 段階인 셀과 모듈까지 모든 것을 生産할 수 있는 實驗室을 갖추고 있다. 業界가 生産한 前 段階 生産品에 새 技術을 適用하는 데 焦點을 맞춘다. 太陽光 모듈과 셀의 效率, 不良 狀態를 測定할 수 있는 이미징 檢査 裝備도 이 硏究施設에서 開發했다. 더 값싼 代替 素材를 쓰면서도 發展 效率을 높인 次世代 太陽光 電池 開發이 이곳 硏究陣의 目標다.
스프라울 敎授는 “太陽光 需要가 急增하면서 素材의 供給 問題가 불거질 수 있다. 一例로 太陽光 셀이 만든 電氣는 핑거(fingers)라는 線을 따라 傳達되는데, 핑거의 主材料가 銀이다. 全 世界에서 生産되는 銀의 20%가 핑거 生産에 使用되고 있고, 앞으로 더 많이 必要하다. 또 하나 挑戰課題는 發展效率 向上이다. 現在 가장 높은 水準이 25% 程度인데, 理論上 太陽光 效率은 80~90%까지 可能하다. 실리콘은 거의 理論的 限界에 다다랐다. 실리콘이 아닌 다른 素材로 그 너머의 可能性을 探究하는 것이 이 硏究所의 目的이다”라고 말했다.
■石炭·天然가스 輸出하는 나라서 再生에너지 電氣를 輸出하는 나라로
‘2050年 넷제로(炭素中立)’는 國際社會의 主要 目標가 됐다. 濠洲도 첫 段階로 2030年까지 溫室가스 排出量을 2005年 對比 43% 줄이기로 했다. 유럽聯合과 비슷한 水準으로 美國(50~52%), 中國(65%)보다는 弱하지만 韓國(2018年 對比 35% 減縮)보다는 剛한 目標다. 脫炭素가 相對的으로 쉬운 電力 分野에서 먼저 넷제로를 達成하려는 努力이 始作됐다. 濠洲는 2030年까지 戰力의 82%를 再生에너지로 만들 計劃인데 이미 相當한 進陟을 보였다. 2023年 4月 28日 뉴사우스웨일스주 머스웰브룩에 있는 2GW 規模의 마지막 石炭火力發電所가 稼動을 中斷했다. 이곳의 發電所 敷地는 太陽光 製造 허브로 開發된다.
濠洲의 屋上 太陽光 比率은 住宅 3곳 中 1곳으로 世界에서 가장 높다. 平均 設置 規模는 2011年 2㎾에서 2023年 8㎾로 增加했다. 現在 濠洲의 屋上 太陽光의 發電容量은 20GW에 이르는데 2054年까지 낮게 잡아도 3倍 以上 增加가 豫想된다. 값이 싸진 배터리를 結合해 太陽光發電을 더 安定的으로 活用할 수 있게 되면서 屋上 太陽光發電量은 急增할 것으로 展望된다. 스프라울 敎授는 “2023年 全體 電力 生産 中 太陽光 比率이 18%였다. 二重 11%가 住宅의 지붕 太陽光에서 왔다. 現在 濠洲 電力 生産의 約 40%가 太陽光과 風力, 水力 等 再生에너지로 이루어지고 있다. 鉏濠洲의 境遇 이미 100% 再生에너지로 電力 生産이 可能하고, 濠洲 南部에선 屋上 太陽光만으로 100% 電力 生産이 可能한 날도 있다”고 말했다.
屋上 太陽光 擴大엔 經濟的 動機가 크다. 스프라울 敎授는 “産業界는 내가 이런 말을 하는 걸 좋아하지 않지만 이제 補助金은 必要 없다고 생각한다. 設置費를 비롯해 여러 費用을 考慮해도 내가 直接 生産해서 使用하는 것이 電力網에서 供給받는 것보다 3分의 1에서 4分의 1 水準으로 더 싸기 때문에 補助金을 支給하지 않아도 充分히 設置할 誘因이 된다”고 말했다. 그는 自身의 집에도 10㎾ 容量의 太陽光을 設置해 家庭用 電氣, 電氣車 充電 用途로 使用하고 있다. 지붕 太陽光이 없다면 한 해 2000濠洲달러의 揮發油값과 2000濠洲달러의 電氣料를 내야 했을 텐데 太陽光 設置로 事實上 에너지 費用이 ‘제로’라고 했다.
AMSL의 職員들이 水素燃料電池 基盤의 드론에 設置할 裝備를 點檢하고 있다. 주영재 記者
濠洲의 모든 家庭이 10㎾ 規模의 太陽光을 設置했을 때 節約할 수 있는 돈은 每年 300億濠洲달러(藥 27兆1300億원·濠洲 全體 車輛 臺數 1500萬臺×2000號州달러)로 推定된다. 스프라울 敎授는 “全的으로 輸入에 依存하는 기름을 사지 않아도 된다는 點에서 貿易收支 改善에 큰 效果가 있지만 氣候變化에도 對應할 수 있고, 空氣가 더 깨끗해질 수 있다. 都市를 사람들이 더 잘살 수 있는 空間으로 만들 수 있고, 아이들이 더 健康할 수 있다”고 말했다.
2022年 原油 輸入에 約 1054億달러(藥 144兆원), 가스 收入에 568億달러를 쓴 韓國이 에너지 自立·安保 側面에서 귀담아들을 말이다. 스프라울 敎授는 “長期的으로 볼 때 再生에너지는 地球에 宏壯히 좋고, 費用的으로도 宏壯히 經濟的이다. 原子力의 境遇 廢棄物 問題를 어떻게 解決할 지에 對한 苦悶이 있어야 한다. 汚染이 됐을 때 누가 責任을 질 것인지의 問題도 있다. 再處理를 하지 않을 境遇 核發電 燃料價 相當히 빠르게 消盡될 것”이라고 말했다.
濠洲의 目標는 化石燃料發展을 재생에너지로 交替하는 水準을 훨씬 뛰어넘는다. 豐富한 資源을 活用해 經濟 成長과 新産業을 일궈내고, 그린 에너지 슈퍼파워가 되겠다는 것이다. 石炭과 天然가스를 輸出하는 나라에서 케이블, 間接的으로는 水素를 活用해 再生에너지 電氣를 輸出하는 나라가 된다. 主要 輸出品인 鐵鑛石 生産의 脫炭素를 이룬다. 綠色 鐵鋼, 綠色 알루미늄, 綠色 암모니아를 비롯해 再生에너지를 活用한 脫炭素 資源 輸出도 念頭에 두고 있다.
이 計劃을 위한 가장 重要한 課題는 太陽光 供給網 構築이다. 中國이 太陽光 供給網을 꽉 쥐고 있는 한 濠洲의 脫炭素 計劃이나 再生에너지 슈퍼파워가 되겠다는 野望은 沙上樓閣일 수 있다. 中國은 폴리실리콘(世界市場 占有率 91.4%), 잉곳·웨이퍼(98.5%), 셀(90.6%), 모듈(84.7%) 等 太陽光 供給網의 前 段階를 支配하고 있다. 中國 依存度를 낮추기 위해 濠洲 政府는 지난 3月 28日 ‘솔라 先숏(Solar SunShot)’ 計劃을 發表했다. 10億濠洲달러(約 9000億원)를 投入해 濠洲에 太陽光 供給網을 構築하는 게 目標다. 모듈 生産만이 아니라 폴리실리콘과 잉곳, 웨이퍼, 모듈 組立을 비롯해 太陽光 供給網 全般을 包含한다.
學界, 産業體가 함께 作成한 ‘실리콘에서 太陽光으로’라는 이름의 報告書가 솔라 先숏의 契機가 됐다. 이 報告書는 國內 供給網 確保가 太陽光 部品을 安全하게 確保할 수 있는 方便일 뿐 아니라 地域에 일자리를 만들고, 民間 投資를 늘리고, 潛在的인 輸出 機會를 만들어내는 長點이 있다고 强調했다. 앤서니 앨버니지 濠洲 總理는 솔라 先숏 計劃을 發表하면서 “濠洲는 濠洲의 發明品을 基盤으로 構築된 글로벌 供給網의 마지막 連結 고리여서는 안 된다”면서 “石炭發電所의 勞動者들이 高賃金의 安全한 일자리에 繼續해서 雇傭될 機會를 찾아야 한다”고 말했다. 알렉산더 CEO가 “깨끗하면서도 適正한 價格으로 接近할 수 있고, 信賴할 수 있으면서 平等하고 差別이 없어야 한다는 에너지轉換에서의 네 가지 挑戰 課題를 解決하는 데 硏究所의 目的이 있다”고 밝힌 것과 비슷하다.
■水素燃料電池 基盤 드론으로 헬기 代替
太陽光과 風力은 濠洲에서 가장 싸게 電力을 生産할 方法이 됐는데, 濠洲는 이 費用을 더 줄이려고 한다. 再生에너지를 使用한 綠色 水素 生産 價格을 1㎏黨 2號州달러(藥 1800원)까지 낮추기 위해서다. 超低費用 太陽光으로 只今보다 훨씬 低廉한 電氣를 提供하고, 綠色 水素를 통해 炭素 減縮이 어려운 産業, 運送 部門의 脫炭素를 支援한다는 計劃이다. 이를 위해 지난해 ‘2030年까지 太陽光 모듈 效率 30%, 와트當 設置費用 30센트를 達成한다’는 ‘30-30-30’ 計劃을 發表했다. 現在 모듈 效率은 22%, 와트當 設置費用은 1號州달러 以上인데 이 計劃을 達成하면 太陽光發電單價는 1메가와트視(㎿h)當 20號州달러(約 1萬8000원) 아래로 떨어진다.
UTS 테크랩에 있는 한 硏究室에서 麥酒 生産 過程에서 나온 二酸化炭素를 海藻類를 利用해 吸收하는 施設이 稼動되고 있다. 주영재 記者
濠洲에서 太陽光發電 單價의 下落 趨勢를 보면 不可能한 目標는 아니다. ARENA에 따르면 이 機構가 처음 大規模 太陽光 團地에 投資한 2016年 當時 太陽光發電 費用은 1㎿h에 140~178號州달러(約 12萬6000원~16萬원)였는데, 現在는 50~80號州달러(藥 4萬5000원~7萬2000원)로 떨어졌다. 2022年 基準 우리나라 太陽光發電單價(12萬8000원~15萬5000원)의 3分의 1 水準이다. 大規模 投資와 政策的 支援으로 費用이 下落했다.
再生에너지 價格이 떨어지면 綠色水素 生産도 쉬워진다. 이런 機會를 노리고 水素를 活用한 드론 開發에 나선 企業도 있다. 시드니 郊外 地域인 뱅크스타운에 있는 AMSL이다. 이 會社는 水素燃料電池를 利用한 드론을 開發해 2027年부터 濠洲 運送會社에 引導할 豫定이다. 濠洲는 땅이 넓어 航空 需要가 높은 便인데 特히 醫療用이나 山불 鎭火用으로 헬기가 많이 쓰인다. 헬기는 運用 費用이 많이 들고, 移動距離가 짧고, 速度가 느린 便이다. 이 會社가 開發하는 드론은 10分 充電해 3時間을 날 수 있다. 2t 程度의 무게에 500㎏의 사람과 貨物을 싣고 時速 300㎞의 速度로 1000㎞를 飛行하는 게 目標다. 배터리로는 最大 150~200㎞ 飛行만 可能해 水素燃料電池가 헬기의 强力한 對案이 될 수 있다고 본다.
막스 요크 AMSL 最高經營者는 지난 4月 15日 韓·濠洲 言論人 交流프로그램의 하나로 訪問한 韓國 取材陣에게 “人口 3萬名 以上의 都市 中 折半이 航空 서비스에 接近할 수 없어 이런 地域의 需要가 높다”면서 “우리 드론은 最小 價格이 300萬濠洲달러로 헬기의 4分의 1 水準이고, 2倍 더 먼 距離를 1.5倍 빠르게 移動할 수 있다. 事故가 나도 드론 全體에 落下傘이 퍼져 安全하게 着陸할 수 있다”고 說明했다. 그는 “特히 水素를 燃料로 해서 頉炭素에 寄與할 수 있다. 퀸즐랜드주 北쪽 地域에서 再生에너지 電氣로 물을 電氣分解해 水素를 生産하는 施設이 만들어지고 있는데 關聯 企業과 協業하고 있다”고 덧붙였다.
■麥酒 工程·슈퍼컴퓨터도 持續可能性 따져
國家 次元에서 再生에너지와 持續可能性을 强調하는 雰圍氣 속에서 興味로운 硏究도 進行되고 있었다. 지난 4月 16日 테크놀로지시드니대학(UTS) 테크랩에서 만난 아이번 초우 事業開發擔當매니저는 取材陣에게 UTS에서 가장 重要한 施設이라면서 麥酒 製造 施設로 案內했다. 濠洲의 한 麥酒會社가 脫炭素 麥酒를 만들기 위해 麥酒 製造 過程 中 어디에서 炭素가 만들어지는지를 밝혀달라고 硏究를 依賴해 곳곳에 센서를 달아서 感知하고 있었다. 製造 過程 中에서 나온 炭素를 海藻類를 利用해 吸收하는 施設도 갖추고 있었다. 初虞는 “工場에서 나오는 炭素를 現場에서 바로 除去할 수 있다는 點에서 (自身의 生産 現場이 아닌 다른 곳에서 減縮 活動을 해 實績을 認定받는) 炭素크레딧보다 훨씬 效果的이다”라고 說明했다.
이 大學의 韓國人 硏究者인 류찬열 博士는 指導敎授와 함께 最適 航路를 硏究한다. 濠洲 航空社 콴타스는 飛行機로 17時間이 所要되는 1萬4498㎞의 퍼스-런던 路線을 運營하고 있고, 追加로 19時間 以上 걸리는 런던-시드니 路線도 檢討하고 있다. 바람 等 氣象 條件과 非常時 10分 內 着陸이 可能한 空港의 位置 等을 分析해 實時間으로 最適 經路를 만드는 硏究가 뒷받침돼야 한다. 流 博士는 “에너지 效率이 가장 높은 飛行經路를 찾는 알고리즘을 開發해서 퍼스-런던 飛行도 可能해졌다”면서 “空氣의 흐름과 海流의 흐름이 비슷하다는 點에 着眼해 最近 濠洲 海軍의 프로젝트를 받아서 自律航行 海底 글라이더의 經路를 짜는 알고리즘을 開發하고 있다”고 말했다.
鉏濠洲 퍼스에 있는 포시 슈퍼컴퓨팅 硏究센터에 量子컴퓨터(앞)와 細土닉스 슈퍼컴퓨터가 配置돼 있다. 주영재 記者
지난 4月 23日 訪問한 鉏濠洲 퍼스의 포시(Pawsey) 슈퍼컴퓨팅 硏究센터는 ‘그린 컴퓨팅’에서의 優秀性을 强調했다. 이곳 슈퍼컴퓨팅 센터는 濠洲 硏究者의 硏究를 支援하면서 同時에 國際 天文學界의 巨大 프로젝트인 SKA(Square Kilometer Array)에 使用될 電波望遠鏡의 試製品에서 나오는 데이터를 貯藏하고 處理하는 業務도 擔當한다. 常溫에서 作動하는 量子컴퓨터度 갖추고 슈퍼컴퓨터와 量子컴퓨터를 同時에 活用할 수 있는 方案을 硏究하고 있다.
이곳에서 2020年 導入한 細土닉스(Setonix)는 2023年 基準 年産 能力은 世界 25位 水準이지만 에너지 效率에서는 世界 4位(Green500 基準)이다. GPU의 性能도 重要하지만, 冷房裝置 代身 地下水를 利用해 冷却하면서 電力을 아낀 것이 큰 寄與를 했다. 硏究센터에서 戰略協力을 擔當하는 마크 그레이 博士는 “地下水를 利用해 컴퓨터에서 나오는 熱을 除去하는데, 한해 700萬ℓ의 물을 使用한다”면서 “그린컴퓨터 順位에서 1·2位는 우리보다 規模가 작다. 크기가 커질수록 肥效率性이 커지기 때문에 우리 程度의 規模에서 順位를 따지면 事實上 1·2位라고 할 수 있다”고 말했다.
■로봇, 3D프린팅 等 尖端製造 育成
재생에너지 分野가 濠洲의 强占을 더 剛하게 한다면, 로봇을 비롯한 尖端製造 技術은 人力이 不足한 濠洲의 弱點을 克服하기 위한 代案이다. 빅토리아 州 멜버른에 있는 모나쉬대학의 ‘스마트 製造 허브’에서는 로봇과 3D프린팅 技術 開發이 한창이었다. 지난 4月 18日 이곳에서 만난 로봇 工學者 키넌 그랜랜드 硏究員은 ‘디지털 트윈’을 活用해 로봇을 遠隔으로 實時間 制御하는 技術을 선보였다. 物理的 環境을 똑같이 디지털로 具現한 디지털 트윈 技術로 로봇과 3D프린팅 機械 等 實驗室의 모든 시스템을 하나의 畵面에서 모니터링하고 制御할 수 있다. 原子力 發電所에서 廢棄物 處理를 擔當할 로봇도 紹介했다. 다리가 넷 달린 개 模樣의 로봇에 센서와 로봇 팔 等을 붙여 다양한 任務를 附與할 수 있다.
키넌은 “로봇 위에 3D스캐닝이 可能한 라이다 센서와 로봇 팔을 붙여 作業할 수 있다. 農場 收穫用으로도 硏究했다. 濠洲 農業은 外國 勞動者 依存度가 큰데 코로나19로 그분들이 들어올 수 없게 되면서 人力 不足이 큰 問題가 됐다. 그래서 果樹 農場에서 必要한 人力을 로봇으로 供給하기 위해서 收穫 로봇을 開發했다. 로봇은 하루 24時間 一週日 내내 일할 수 있는데, 데이터 蒐集이라는 長點도 있다. 사람은 그냥 謝過를 딸뿐, 데이터를 蓄積하지 않지만, 로봇은 따는 過程에서 生育 情報를 蓄積하고 이것을 向後 農作業에 使用할 수 있다”고 說明했다.
濠洲의 主要 에너지 企業의 하나인 우드사이드는 美國航空宇宙局(나사·NASA)과 協業해 로봇 技術을 開發하고 있다. 人間을 닮은 나사의 R5 로봇이 硏究를 위해 이곳에 있는데, 美國 外에 있는 唯一한 R5 로봇이다. 우드사이드는 奧地에 있는 工場에 事物인터넷(IOT) 센서를 달아 遠隔으로 感知하고, 檢事나 修理가 必要할 境遇 로봇이 擔當하는 方式을 開發하고 있다.
디지털 트윈을 活用해 사람이 一一이 現場에 가지 않아도, 많은 사람이 없어도 센서와 로봇으로 工場을 效率的으로 運營할 수 있다. 가브리엘 펜녹 우드사이드 에너지 技術 擔當 副代表는 “로봇과 센서를 活用해 人間보다 더 많은 情報를 把握할 수 있는데, 이런 로봇과 휴머노이드를 遠隔으로 操縱해 活用하는 世界 最初의 LNG 플랜트를 構築했다”고 말했다.
메탈 3D프린팅 亦是 注目받는 技術이다. 潛航하면 手中에 나오기 어려운 潛水艦은 故障이 날 때 部品을 潛水艦 안에서 自體 製作해야 하는데, 이때 金屬을 레이저로 녹여 3D프린팅으로 形象을 만드는 技術이 必要하다. 멀리 떨어져 部品 需給이 어려울 때도 3D프린팅을 利用해 만들어 쓸 수 있다.
우드사이드는 가스를 活用한 水素 生産에도 나서고 있다. 奧地에서 再生에너지를 活用해 水素를 만들 때 로봇이나 디지털 트윈, 3D프린팅 技術이 有用하게 活用될 것으로 보인다. 그린水素, 復生水素 生産을 擴大하려는 濠洲 政府 計劃에도 參與하고 있다. 포스코를 비롯해 韓國 企業과의 協業度 期待된다. 시몬 스펜서 鉏濠洲 政府 戰略國際關係 擔當 不매니저는 “風力과 太陽光을 活用해 2040年까지 200GW 規模의 水素를 生産할 計劃이다. 그린水素에 中心을 두고 있지만, 段階的으로는 가스를 活用한 블루水素도 活用하려 한다. 優先은 濠洲 國內 需要를 堪當하고, 長期的으로 日本과 韓國에 輸出할 豫定이다”라고 말했다.
※이 記事는 韓國言論振興財團과 濠洲 워클리財團이 共同 主催한 ‘2024年 한-濠洲 言論交流 프로그램’의 支援을 받아 報道됐습니다.