신재생에너지 뜻과 종류 총정리, 장단점까지 한 번에

기후변화의 주범인 화석 연료를 대체하고 에너지 고갈에 대비하기 위한 노력이 필요한 지금. 지속 가능한 미래를 위해 전 세계는 신재생에너지 개발과 보급에 총력을 기울이고 있습니다. 탄소중립 사회로 가는길에 필수적인 신재생에너지, 이번 기사에서 정확한 뜻부터 신재생에너지 종류별 작동 원리, 장단점까지 자세히 다뤄보겠습니다. 

신재생에너지란 무엇인가?

(사진출처: 에듀진)

신재생에너지는 ‘신에너지’와 ‘재생에너지’를 합쳐 부르는 용어입니다. 이 둘은 법적으로 구분되어 있는데요. 먼저 재생에너지 (Renewable Energy)는 태양, 바람, 물, 지열, 바이오매스 등 자연에서 지속적으로 얻을 수 있는 에너지원입니다. 자연의 순환 과정에서 스스로 생성되기 때문에 고갈될 염려가 없고, 화석 연료에 비해 환경 오염 물질 배출이 적거나 거의 없다는 장점이 있습니다. 신에너지 (New Energy)란, 기존의 화석 연료를 변환하여 이용하거나, 수소, 연료전지 등 새로운 기술을 통해 에너지를 생산하는 방식입니다. 재생에너지와는 달리 자연적인 에너지원 그 자체를 사용하는 것보다, 기술적인 변환 과정을 거치는 특징을 가진다고 볼 수 있습니다. 

신재생에너지 종류와 작동 원리

신재생에너지는 화석연료 대비 탄소 배출이 거의 없거나 적고, 자연 자원을 반복적으로 사용할 수 있다는 큰 강점이 있죠. 지역에 따라 자립할 수 있는 에너지 시스템 구축도 가능하고 기술 발전과 함께 에너지 효율성이 지속적으로 개선되죠. 그래서 단순히 신재생에너지를 환경보호 측면에서뿐만 필수적이라고 하는 것은 아닙니다. 에너지 안보와 미래 산업 경쟁력 확보에 있어서도 중요한 역할을 한다고 보는 것이죠. 신재생 에너지는 다양한 자원을 기반으로 하며, 각 방식마다 생산 원리와 특징이 다른데요. 크게 분류하면 재생에너지 8개 분야와 신에너지 3개 분야로 나눌 수 있습니다. 대표적인 신재생에너지 종류는 다음과 같습니다.

태양광 에너지

(사진출처: 한겨레)

태양전지(Solar Cell)를 이용해 햇빛을 직접 전기로 바꾸는 방식입니다. 태양전지 표면의 반도체 물질이 태양빛을 받으면 전자를 방출하여 전류를 만듭니다. 주택 옥상이나 공장 지붕에 설치된 태양광 패널로 전기생산이 가능데요. 비교적으로 유지관리가 쉽고 점점 설치 비용도 감소중입니다. 그래서 가장 보편적으로 사용되는 재생에너지 중 하나라고 보시면 됩니다.

풍력 에너지

(사진출처: 신재생에너지가이드)

바람의 운동에너지를 회전하는 날개(터빈)를 통해 기계적 에너지로 바꾸고, 이를 발전기를 이용해 전기로 변환합니다. 바람이 많은 해안가나 산간 지역에 대형 풍력 발전기를 설치하여 활용합니다. 대규모 전력 생산에 적합한 방식이지만 바람 세기나 방향에 따라서 발전량이 달라져서 안정적인 공급에는 한계가 존재합니다.

수력 에너지

(사진출처: 생각나무)

높은 곳의 물이 낮은 곳으로 떨어지는 힘을 이용해 터빈을 돌려 전기를 생산합니다. 물의 낙차를 활용한다고도 하는데요. 전통적인 발전 방법 중 하나로 안정적인 에너지 공급이 가능하다는 장점이 있습니다. 댐을 이용한 방식이 대표적이며, 대규모 전력 생산이 가능하지만 환경 파괴 논란이 있습니다.

바이오 에너지

(사진출처: KDI경제교육)

바이오매스(식물, 동물 배설물, 미생물 등)를 연소시키거나 발효시켜 얻는 에너지입니다. 온실가스를 줄일 수 있고, 폐기물 처리와 에너지 생산을 동시에 해결할 수 있다는 장점이 있는데요. 메탄가스나 바이오디젤 등을 생산하여 난방이나 발전에 사용합니다. 하지만 연소시 일부 오염물질 발생 가능성이 있고, 대규모 생산에는 한계가 있답니다.

지열 에너지

(사진출처: Microsoft)

지구 내부에서 발생하는 열을 이용하여 냉난방에 사용하거나, 증기를 생산해 터빈을 돌려 발전하는 방식입니다. 에너지 효율이 높고 24시간 안정적으로 에너지를 얻을 수 있다는 장점이 있습니다.

수소 에너지

(사진출처: HTWO)

물을 전기분해하여 얻은 수소를 연료로 사용하거나, 연료전지의 주 원료로 사용하는 방식입니다. 수소는 연소 시 물만 배출되므로 미래의 궁극적인 친환경 에너지원으로 주목받고 있습니다.

연료전지

수소와 산소를 반응시켜 물을 만들고, 이 과정에서 발생하는 화학 반응을 통해 전기를 생산하는 장치입니다. 화력 발전에 비해 효율이 높고 환경 오염 물질이 거의 배출되지 않는 깨끗한 에너지원입니다.

신재생에너지의 장점

신재생에너지는 지구 환경을 보호하고 인류에게 많은 이점을 제공하는데요. 먼저 장점에 대해 말하자면, 이산화탄소와 같은 온실가스 배출이 거의 없거나 적어 친환경적입니다. 또한 태양, 바람, 물처럼 자연에서 무한히 공급되는 자원을 사용해 자원 고갈 우려가 없는 거의 무한한 자원입니다. 지역 내 소규모 발전을 통해 외부 에너지 의존도를 줄일 수 있는 에너지 자립 가능성도 큰 장점으로 꼽힙니다. 또한 기술 발전과 함께 새로운 일자리 창출이나 산업 성장 가능성도 높은데요. 특히 국제 사회적으로 주목하고 있는 분야이기 때문에, 이 흐름을 잘 활용하면 ESG경영 및 탄소중립 관련해 글로벌 투자 유치 가능성도 높다는 의견도 있죠. 

신재생에너지의 단점

모든 기술이 마찬가지이듯이 신재생에너지도 단점과 한계는 존재하는데요. 먼저 태양광과 풍력은 날씨에 따라 생산량이 좌우되는 부분이라 전력 공급의 안정성 확보가 어렵습니다. 또한 초기 설치와 인프라 구축에 많은 투자비용이 드는 것도 사실이죠. 현실적으로 생산된 전기를 저장해두기 위한 배터리 기술(ESS, 에너지 저장 장치)가 아직 완전히 상용화되지 않은 부분이라 에너지 저장 측면에서의 한계도 분명 존재합니다. 일부 지역에서는 전문 인력과 기술 부족으로 공급 확대가 어려움이 있구요. 발전소 설치 관련해서 넓은 부지가 필요하기 때문에, 생태계 훼손우려와 해당 지역 주민들의 반발이 발생하기도 합니다. 

대한민국 신재생에너지 현황 및 미래 전망

(사진출처: 한국신재생에너지학회)

대한민국은 ‘2050 탄소중립’ 목표를 달성하기 위해 신재생에너지 보급 확대를 국가의 중요한 정책으로 추진하고 있습니다. 정부는 2024년 기준 전체 전력 생산량에서 신재생에너지가 차지하는 비율을 점진적으로 늘려나갈 계획인데요. 태양광 발전은 개인주택의 지붕부터 대규모 발전소까지 가장 활발히 보급되고 있고, 풍력 발전은 특히 해상풍력 발전을 중심으로 대규모 프로젝트들이 추진되는 중입니다. 대표적으로, RE100캠페인(기업의 100% 재생에너지 사용) 참여 확대 및 수소 경제 활성화를 위한 투자 등이 있는데요. 앞으로 전망을 살펴보면 아래와 같습니다.

기술 발전

에너지 효율을 높이고 발전 단가를 낮추는 기술이 지속적으로 발전할 것입니다. 특히, 신기술을 활용한 해상풍력 발전이나 도심형 태양광, 그리고 수소 생산 및 저장 기술의 발전이 기대됩니다.

ESS 기술의 발전

전력 생산의 불안정성이라는 고질적인 문제를 해결하기 위해 에너지 저장 시스템(ESS)의 성능과 안정성이 크게 향상될 것입니다.

정책적 지원 확대

정부는 신재생에너지 산업을 육성하고 민간 투자를 유치하기 위한 다양한 정책적 지원과 규제 완화를 추진할 것입니다.

결론

환경을 보호하면서도 지속가능한 자원으로 필수적인 신재생에너지는 기술 발전과 정책적인 지원이 함께 동반되어야 실현가능할 것입니다. 태양광, 풍력, 수소 등 다양한 신재생에너지 종류는 각각의 장단점을 가지고 있고, 기술 발전과 정책적 지원으로 그 한계를 극복하는 중입니다. 아직은 넘어야 할 산이 많지만, 꾸준한 기술 개발과 사회적 합의를 통해 다음 세대에게 더 나은 환경을 물려 줄 수 있도록 모두의 이해와 관심이 필요합니다.