에너지
세계 최대 오염자가 진행하고 있는 청정 에너지 노력
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산업 성장과 청정에너지 전환
중국의 산업 성장은 석탄 사용과 대기오염, 온실가스 배출 증가를 동반했습니다. 중국은 시멘트, 철강, 알루미늄과 여러 제조업 분야의 주요 생산국입니다.
중국은 세계 최대 제조업 국가입니다. 다른 국가들과 비교할 때는 총생산과 부가가치, 해당 연도를 구분해야 합니다.
출처: CEPR
경제 성장의 환경 비용은 대기오염에서도 나타났습니다. 베이징 등 여러 도시의 심한 스모그는 건강 문제와 정책 대응을 촉발했습니다.
중국은 2013년 대기오염 행동계획을 발표했고, 리커창 총리는 2014년 3월 전국인민대표대회에서 오염과의 전쟁을 선언했습니다.
그는 빈곤과 싸우는 것처럼 단호하게 오염에 대응해야 한다고 말했습니다. 2018년에는 푸른 하늘을 지키기 위한 3개년 계획이 이어졌습니다.
수질과 토양오염도 중요한 과제입니다. 과거 조사 비율을 사용할 때는 조사 연도와 분류 기준을 밝혀야 하며, 이를 현재 전국의 상태로 일반화해서는 안 됩니다.
초기 성공을 기반으로
정책 시행 이후 여러 도시의 미세먼지 농도가 낮아졌지만, 지역별 차이와 남아 있는 문제가 있습니다. 대기오염 개선과 온실가스 감축은 관련되지만 동일한 지표는 아닙니다.
출처: Dialogue Earth
배출 규제, 산업·연료 구조 변화와 청정에너지 확대 등이 함께 작용했습니다. 전기차의 환경 효과도 전력 구성과 차량 생산을 포함해 평가해야 합니다.
중국은 태양광과 풍력, 배터리 생산 및 설치에서 큰 비중을 차지합니다. 최근의 주요 흐름은 다음과 같습니다.
- 2023년 태양광 신규 설치가 크게 늘었습니다. 세계와 비교할 때는 직류·교류 용량 기준과 집계 범위를 일치시켜야 합니다.
- 풍력과 에너지저장장치 설치도 확대됐습니다. 성장률은 비교 연도와 포함 기술에 따라 달라집니다.
- 중국은 태양광 패널과 폴리실리콘 생산에서 매우 큰 비중을 차지합니다. 생산량과 생산능력은 구분해야 합니다.
- 2024년 일부 월간 판매 통계에서 중국의 신에너지차 비중이 절반을 넘었습니다. 신에너지차에는 배터리 전기차와 플러그인 하이브리드 등이 포함되며, 모든 일반 하이브리드를 뜻하지 않습니다.
- 중국에는 세계 배터리 제조능력의 상당 부분이 집중돼 있습니다. 제조능력과 실제 생산량의 비율은 서로 다릅니다.
- 리튬 정제와 가공에서도 중국의 비중이 크지만, 특정 비율은 제품 범위와 기준 연도를 함께 확인해야 합니다.
- 녹색채권과 녹색금융도 확대됐으며, 2023년 발행 규모에 관한 추정은 채권 분류와 집계 기준에 따라 달라집니다.
출처: Yale
청정에너지 확대와 동시에 전력 수요와 석탄 사용도 중요한 과제로 남았습니다. 설비 증가가 곧바로 석탄 발전의 동일한 감소를 뜻하지는 않습니다.
외해 태양광 발전
인구와 산업이 밀집한 동부 해안의 전력 수요를 충족하려면 원거리 발전원뿐 아니라 지역 내 공급과 송전망도 중요합니다.
해상 태양광은 토지 이용 경쟁을 줄일 수 있지만, 파랑, 부식, 생태계와 선박 통항 등 새로운 제약이 있습니다.
중국은 산둥성 둥잉 앞바다에서 1GW 규모의 해상 태양광 사업을 추진했습니다. 둥잉은 둥양과 다른 지명입니다. 예상 발전량과 공급 가구 수는 이용률과 가구 소비량 가정에 따라 달라집니다.
출처: Examine China
사업은 해안에서 약 8km 떨어진 약 1,223ha 구역으로 소개됐습니다. 북쪽에 위치한다고 폭풍과 태풍 위험이 없는 것은 아닙니다.
대형 강철 트러스 지지구조와 약 60m × 35m 크기의 플랫폼이 사용되는 것으로 소개됐습니다.
출처: Electrek
이 사업은 태양광과 양식을 결합하는 방안도 포함합니다. 이는 수산양식과 태양광을 함께 이용하는 방식으로, 경제성과 환경 영향은 현장별 검증이 필요합니다.
초대형 풍력 터빈
중국의 해상풍력도 확대되고 있습니다. 골드윈드는 한 풍력터빈의 하루 발전량 기록을 발표했습니다.
해당 사례는 푸젠성 해상의 16MW GWH252 터빈에서 나왔습니다.
출처: Euronews
회사는 지름 252m의 회전자를 갖춘 터빈이 24시간 동안 384.1MWh를 생산했다고 발표했습니다. 이는 일정 시간의 발전량이며 터빈의 정격 출력 16MW와 다른 물리량입니다.
제어 시스템은 바람 조건에 따라 블레이드 각도와 출력을 조절합니다. 특정 폭풍 상황의 기록이 모든 태풍에서 계속 운전해도 안전하다는 뜻은 아닙니다.
골드윈드 측은 안전을 확인하면서 제어·피치 시스템과 발전기 등 핵심 부품을 감시하고 출력 제한을 조정했다고 설명했습니다.
2022년 해상풍력 누적 설비는 중국과 유럽에 집중돼 있었습니다. 이는 전체 풍력 발전량이나 모든 재생에너지의 지역 비중과는 다릅니다.
원자력 확대
태양광과 풍력의 변동성을 관리하려면 송전망, 저장, 수요 대응과 조정 가능한 발전원을 함께 고려해야 합니다. 원자력도 중국의 저탄소 전력 확대 전략 중 하나입니다.
원전은 발전량 대비 부지 면적이 작을 수 있지만, 냉각, 지질, 재해 위험과 안전 규제 때문에 원하는 곳 어디에나 설치할 수 있는 것은 아닙니다.
중국은 원전 건설을 확대하고 있으며, 향후 많은 신규 원자로 건설 전망이 제시됐습니다. 승인, 착공과 상업 운전은 서로 다른 단계이므로 승인 수를 바로 운영 원자로 수로 읽어서는 안 됩니다.
중국은 2023년 스다오완 HTR-PM을 상업 운전하기 시작했습니다. 이 시설은 4세대 원자로 기술의 상업화 사례로 소개되는 고온가스로입니다.
HTR-PM은 헬륨 냉각과 구형 연료를 사용하는 페블베드 방식입니다. 연료 내부의 피복 입자가 핵분열 생성물을 가두는 역할을 합니다.
운전 중 연료 교체가 가능한 설계이며 피복층은 방사성 물질의 방출을 제한합니다. 그러나 누출과 사고 위험이 절대 없다는 뜻은 아닙니다.
출처: CGTN
이 설계는 고온 운전과 수동적 열 제거 특성을 활용합니다. 일반적인 초고온 원자로 목표 온도인 약 1,000°C를 HTR-PM의 실제 운전 온도로 혼동해서는 안 됩니다. 안전성은 설계와 운전 조건에 따라 평가해야 합니다.
중국은 토륨을 활용하는 용융염 원자로도 연구하고 있습니다. 관련 사례로 냉각수 의존도를 줄일 수 있는 사막 지역의 실험용 설계가 소개됐습니다. 토륨 연료주기에서는 우라늄-233이 생성될 수 있으므로 핵확산 위험이 완전히 사라지지 않으며 안전조치가 필요합니다.
중국은 컨테이너선에 토륨 원자로를 이용하는 추진 개념도 검토했습니다. 이는 중국선박공업 관련 발표에 나온 개념으로, 운항 중인 상용 선박을 뜻하지 않습니다.
우주 기반 태양광
중국의 우주 활동도 확대되고 있습니다. NASA 및 SpaceX 등과 비교되는 발사·달 탐사 역량 (SPCX ) 이 주목받았습니다.
러시아와 협력하는 달 연구기지 계획도 발표됐지만, 단계별 일정과 발사체 개발에는 불확실성이 있습니다.
- 초기 단계에서는 과학 조사와 자원 탐사가 계획됐습니다.
- 후속 단계에서는 연구기지에 필요한 기반시설 구축을 검토합니다.
- 장기 단계에서는 유인 활동과 시설 확장을 구상하지만, 2045년 같은 목표 일정은 확정된 완공일이 아닙니다.
달의 현지 자원 이용은 장기 구상 중 하나입니다. 이는 대규모 우주 태양광 발전 계획과 연계해 논의되기도 합니다.
중국우주기술연구원(CAST)은 저궤도에서 고전압 전력 전달과 무선 송전 실험을 하는 계획을 제시했습니다. 2028년은 당시 발표된 목표 일정으로, 실제 임무 수행을 보증하지 않습니다.
출처: Space News
우주 태양광은 궤도에 따라 지상보다 긴 일조 시간을 활용할 수 있습니다. 모든 궤도에서 24시간 햇빛을 받는 것은 아닙니다. 수집한 에너지를 지구로 보내려면 마이크로파 등의 송전과 수신 설비 및 안전 검증이 필요합니다.
자세한 내용은 우주 태양광의 원리를 설명한 별도 기사에서 볼 수 있습니다.
당시 계획에는 10kW급 태양전지 배열을 사용하는 초기 시험이 포함됐습니다. 이는 계획 규모이며 실증 성공을 뜻하지 않습니다.
후속 1MW급 시스템과 궤도상 조립도 장기 목표로 제시됐습니다. 송전 방식과 조립 기술은 각 임무 설계에 따라 달라집니다. 중국 우주정거장의 이름은 톈궁입니다.
더 큰 10MW 및 2GW급 단계의 목표 연도로 2035년과 2050년 등이 제시됐습니다. 발전·송전 배열, 발사와 조립 비용 등 해결해야 할 문제가 많습니다.
관련 기술 구상은 다음 논문에서 설명됩니다: ”Retro-directive microwave power beam steering technology for space solar power station”.
중국의 녹색 에너지 전략 전망
이러한 사례는 중국이 여러 저탄소 기술에 투자하고 있음을 보여 줍니다. 개별 연구 계획을 하나의 확정된 국가 실행 일정으로 합쳐 읽어서는 안 됩니다.
2030년까지의 에너지 안보와 오염 저감에는 재생에너지, 전력망, 저장과 원자력 등 여러 수단이 관여합니다.
이후의 탈탄소화 속도는 실제 설비 건설, 석탄 사용, 수요와 정책에 달려 있습니다. 매년 일정 수의 원자로가 반드시 가동된다고 보장할 수 없습니다.
달 자원으로 우주 태양전지를 제조하는 것은 훨씬 장기적인 연구 과제입니다. 달 토양에 규소 등이 존재한다고 바로 사용 가능한 고순도 소재를 저렴하게 얻을 수 있는 것은 아닙니다.
출처: AnthroFuturism
우주 태양광이 대규모 전력원이 될 가능성은 연구할 가치가 있습니다. 그러나 무제한·무비용·완전한 신뢰성의 에너지원으로 입증된 것은 아니며 경제성, 송전, 안전과 환경 영향을 검증해야 합니다.
다른 국가와 기업도 관련 기술을 연구할 수 있습니다. 어느 접근이 성공할지는 실증 결과에 달려 있습니다.
우주에서의 전력 공급은 장기 탐사와 제조에도 유용할 수 있습니다. 레이저 추진 태양광 돛 같은 응용은 별도 기술·에너지 요구조건을 충족해야 합니다.
