신재생 에너지 소스 및 기술
지구 온난화가 우리의 일생에서 가장 큰 위협 중 하나임을 정부, 기업, 개인이 인식함에 따라 신재생 에너지 소스의 인기와 채택이 기하급수적으로 증가했습니다.
신재생 에너지란?
지구 온난화 및 기후 변화와 같은 맥락에서 “신재생 에너지”라는 용어가 언급되는 것을 들어보았을 것입니다. 그러나 신재생 에너지란 정확히 무엇일까요? 그리고 왜 중요한 것일까요?
신재생 에너지란 지속적으로 보충되거나 복제될 수 있는 천연 에너지 소스 또는 생산 공정을 말합니다. 예를 들어 바람과 햇빛은 절대 고갈되지 않을 것입니다. 실제로 풍력 터빈과 태양 전지판은 재생 가능 에너지의 주요 원천 중 하나입니다.
끝없이 사용 가능하다는 것 외에도 재생 가능 리소스(또는 “신재생 에너지”)는 재생 불가능한 리소스에 비해 오염을 덜 발생시켜 사람, 동물, 지구를 위한 더욱 건강한 선택이 됩니다. 따라서 글로벌 리더들과 환경 옹호자들이 보다 환경적으로 지속 가능한 미래를 구축하기 위한 핵심으로 신재생 에너지를 옹호하고 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
반대로 석유, 가스, 석탄과 같은 재생 불가능한 에너지 소스는 양이 제한적이고, 빠르게 보충할 수 없으며, 전 세계 모든 지역에서 사용할 수 있는 것도 아닙니다. 원유를 생각해 보겠습니다. 원유 생산국은 많지만, 미국 에너지 관리청(Energy Information Administration, EIA)에 따르면 다섯 개 국가에서 전 세계 원유의 절반 이상을 공급한다고 보고합니다. 그러나 가장 중요한 것은 이러한 탄소 기반 화석 연료와 같은 재생 불가능한 에너지 소스가 기후 변화의 가장 큰 요인 중 하나로 간주한다는 것입니다.
탄소 중립 추구
정부, 기업 및 소비자가 이제 지구 온난화와 기후 변화가 우리 삶의 가장 큰 위협 중 하나라는 사실에 직면하면서 재생 가능 에너지의 인기와 채택이 기하급수적으로 증가했습니다. 현대 기술의 도움으로 오늘날의 대체 에너지원은 화석 연료에 비해 신뢰성이 더욱 높아졌고 비용 효율성도 훨씬 개선되었습니다.
지구 온난화와 돌이킬 수 없는 기후 변화를 제한하기 위한 개인의 노력만으로는 충분하지 않다는 점을 인식하고, 세계 각국은 2016년 파리 협정에 서명했습니다. 이 국제 조약에서는 전 세계 정부가 2050년까지 이산화탄소를 배출되는 양만큼 지구 대기에서 제거하는 “탄소 중립 배출량”을 달성하기 위해 노력할 것이라고 규정합니다.
대기 중으로 온실가스를 가장 적게 방출하는 에너지 소스로 세계가 지속적으로 전환하는 것이 이미 우리 앞으로 다가온 파멸적인 환경 변화를 성공적으로 막을 방법입니다. 그리고 재생 불가능한 에너지보다 종종 “청정하고 친환경적인” 신재생 에너지가 이러한 노력의 최전선에 있습니다.
일반적인 신재생 에너지 소스
지구에 더 이상의 손상을 입히지 않으면서 신재생 에너지 소스를 개발하고 구현하기 위해 날마다 새로운 노력이 진행되고 있습니다. 가장 널리 사용되는 대체 에너지 소스를 몇 가지 살펴보겠습니다.
태양 에너지
햇빛을 전기로 전환하는 실리콘 또는 기타 재료로 만든 태양 전지 또는 태양광(PV) 전지로 구동됩니다. 저장 및 사용 가능한 태양 에너지 의 양은 하루 중 시간, 계절, 태양 전지의 지리적 위치에 따라 달라집니다. 미국 에너지부에 따르면 지구 표면에서 햇빛을 90분 동안 포집하면 일 년 동안 지구의 모든 에너지 사용에 필요한 전력을 공급하기에 충분하다고 합니다.
태양광 발전소는 땅에만 세울 수 있는 것이 아닙니다. 저수지 및 호수와 같은 수역에도 세울 수 있습니다. (이러한 태양 전지판을 부유식 태양광 발전 또는 플로토볼틱스(floatovoltaics)라고 합니다.) 책임 있게 배치하고 제조할 경우 태양광 발전 시스템은 대기 오염 물질이나 온실 가스를 생성하지 않으므로 환경에 부정적인 영향을 미치지 않습니다.
풍력 에너지
바람은 터빈의 블레이드를 회전시키며, 발전기는 이를 사용해 전기를 생산합니다. 풍력 에너지에 대한 가장 큰 불만 중 하나는 풍력 에너지를 생성하는 데 사용되는 거대한(그리고 종종 흉하다고 간주하는) 풍차가 엄청난 양의 땅을 차지한다는 것입니다.
해상 풍력 발전 단지는 육상 풍력 발전 단지의 인기 있는 대안입니다. 해상 풍력 발전 단지는 잠재적으로 불안정한 날씨, 거친 물에서 터빈을 작동해야 하는 점, 해저 아래에 전력 케이블을 설치하는 엄청난 비용 등의 단점이 있지만 무제한의 풍력 공급 덕분에 매력적인 자원으로 간주합니다.
지열 에너지
지구의 핵으로부터 마그마에 의해 가열된 물(미네랄과 가스의 용융 혼합물)을 추출하는 인공 우물에서 생성됩니다. 지표면으로 상승하면 물이 증기로 바뀌는데, 이것이 터빈을 활성화한 다음 발전기를 가동하여 전기를 생산합니다. 증기와 온수를 지구로 다시 보내면 지열 에너지로 인한 배출량이 감소하므로 이 열수 자원은 녹색 자원이 됩니다.
아이슬란드와 같은 세계의 특정 지역에는 쉽게 접근하고 이용할 수 있는 지열 자원이 풍부하지만, 다른 지역에는 자연적으로 발생하는 자원이 부족합니다. 또 다른 단점은 지질학적 핫스팟을 파고 우물을 만들 경우 환경이 크게 파괴되고 지진의 위험이 커질 수 있다는 것입니다.
수력 발전
물의 흐름을 제어하기 위해 건설된 댐 또는 장벽을 말합니다. 방향이 전환된 물은 발전기의 터빈 블레이드를 회전시켜 전기를 생성합니다. 소스의 신뢰성 때문에 수력 발전은 종종 태양열이나 풍력보다 더 안정적입니다. 이러한 신뢰성 덕분에 수력 발전은 미국에서 전기 생산을 위한 가장 큰 신재생 에너지 소스로 자리매김했습니다.
메가 댐이라고도 알려진 대규모 수력 발전소는 자연적인 물 흐름을 전환하고 감소시키기 때문에 재생 불가능한 에너지로 간주하지 않습니다. 인근의 동물과 사람은 자신들이 의존하는 물에 대한 접근이 일부 또는 전부 상실되어 고통을 받을 수 있습니다. 반대로, 설치 용량이 약 40메가와트 미만인 소규모 수력 발전소는 물 흐름의 일부만 전환하며, 신중하게 관리되는 수력 발전소는 환경 피해를 많이 일으키지 않습니다.
조력 발전
수력 에너지의 또 다른 예로, 이 자원은 터빈 발전기에 전력을 공급하기 위해 하루에 두 번 바다의 조류에만 의존합니다. 아직 초기 자원이지만 조력은 기본적으로 예측 가능성이 높기 때문에 매력적이고 지속 가능한 에너지 소스가 됩니다. 댐과 마찬가지로 일부 조력 에너지 방법은 야생 동물과 주변 환경에 해를 끼칠 수 있습니다. 예를 들어 조력 댐(tidal barrage)은 댐과 유사하게 작동하지만 바다의 만이나 석호에 있습니다.
바이오매스 에너지
전기를 생산하기 위해 증기 터빈에 동력을 공급하는 발전소에서 재료를 태워 발생하는 열을 말합니다. 바이오매스 에너지는 폐기물을 연료로 전환하여 생성됩니다. 폐기물을 에너지로 전환하므로 저렴한 재무 비용 및 환경 비용으로 전력을 공급할 수 있습니다.
예를 들어 제재소에서 나온 부스러기와 같은 폐목은 매립지에서 분해해 탄소 레벨을 높이는 대신 바이오매스 에너지로 사용할 수 있습니다. 그러나 많은 형태의 바이오매스는 화석 연료보다 더 높은 탄소 배출량을 생성하는 것으로 나타났기 때문에 청정에너지 소스로 간주하지 않습니다.
신재생 에너지 기술과 클라우드 컴퓨팅
개인 수준에서 태양열 및 지열 발전 주택과 같은 재생 가능한 에너지 소스를 구현하기 위한 조치가 올바르게 수행되어 왔지만, 산업 및 비즈니스 수준에서 기후 위기를 해결하는 것이 여전히 매우 중요합니다. 개별 소비자는 전기 자동차에 전력을 공급하기 위해 루프탑 태양 전지판으로 전환하는 움직임의 증가와 함께 발전하고 있지만, 청정에너지 솔루션을 지원하고 강화하기 위한 업계 수준의 발전에는 항상 클라우드 컴퓨팅의 환경적 이점이 포함됩니다.
디지털 기술은 더 적은 에너지를 필요로 하여 유해한 환경 영향을 줄이지만, 클라우드 컴퓨팅은 여전히 데이터 센터를 통해 지구에 “접지된” 상태로 남아 있습니다. 일부 클라우드 컴퓨팅 기술(예: 암호화폐 채굴)은 엄청난 양의 재생 불가능한 에너지를 소비합니다. 케임브리지 대학의 분석에 따르면 한 회사(비트코인)의 암호화폐 채굴에서 노르웨이나 아르헨티나 규모의 전체 국가보다 연간 더 많은 석탄 생산 전력을 사용합니다.
Microsoft와 같은 몇몇 클라우드 서비스 회사는 성능과 효율성을 개선하고 전력 소비를 줄여 물리적 데이터 센터가 환경에 미치는 영향을 최소화함으로써 신재생 에너지 기술을 지원하는 데 집중하고 있습니다.
클라우드 컴퓨팅 혁신.
클라우드 컴퓨팅의 환경적 이점에는 다음과 같은 혁신 기술이 포함됩니다.
- 액침 냉각: 이 서버 냉각 방법은 더 높은 처리 능력을 제공하는 한편 에너지와 물 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다.
- 그리드 상호작용형 UPS 배터리: 그리드 상호작용형 UPS 배터리 구현과 같은 작은 조치는 그리드에 대한 수요를 줄이는 데 도움이 됩니다.
- 예비 전력을 위한 청정 연료: 데이터 센터 백업 발전기에 기존의 디젤 대신 탄소 집약도가 낮은 연료를 사용하면 탄소 배출량을 줄이는 데 도움이 됩니다.
클라우드 컴퓨팅이 기후 변화를 해결하기 위한 보편적인 치료법이나 단일 솔루션이 될 수는 없지만, 신재생 에너지를 지원하는 흥미로운 디지털 기술이 많이 있습니다. 이러한 기술은 에너지 사용을 줄이고 좀 더 탄소 중립적인 그리드로 전환하는 데 도움이 됩니다.
전력 및 유틸리티 클라우드 혁신
전력 및 유틸리티 업계에서 혁신적인 클라우드 솔루션의 몇 가지 예는 다음과 같습니다.
지능형 또는 “스마트” 전력망
이러한 클라우드 기술은 회사의 에너지 관리를 최적화합니다. 이들은 전력망을 더욱 효율적으로 작동하기 위해 태양 전지판이나 전기 자동차와 같은 대체 에너지원에 의존하여 개별 고객이 사용하는 수백만 개의 센서에서 대화형 데이터를 사용합니다.
인공 지능 및 기계 학습
에너지 회사는 데이터와 AI를 사용하여 재생 가능한 에너지원을 수요와 공급에 지능적으로 일치시킵니다. 디지털 트윈과 같은 기술을 통해 회사는 부하 분산을 개선하고, 분산 에너지 리소스를 통합하고, 장치를 제어하고, 작업을 자동화하여 에너지 사용을 최적화할 수 있습니다.
IoT(사물 인터넷)
회사는 장치 센서와 예측 유지 관리를 사용하여 기계 및 기타 자산의 수명 주기를 관리하고 확장합니다. 이를 통해 새로운 생산이 필요한 전력과 자재의 재생 불가능한 자원 사용을 줄일 수 있습니다.
탄소 포집 기술
재생 가능한 에너지원 자체는 아니지만, 탄소 캡처는 굴뚝에서 배출을 캡처하고 저장하여 탄소 배출의 환경적 영향을 완화합니다. 심지어 공기에서 탄소를 추출한 다음 지하에 저장하거나 재활용하여 연료나 건축 자재와 같은 새로운 제품을 만들 수도 있습니다. 이러한 기술은 고급 배출 대시보드와 AI, IoT 디지털 트윈 기술을 사용하여 탄소 캡처와 저장을 개선합니다.
재생 가능 에너지 업계 추세
신재생 에너지 소스의 채택이 최고 기록을 경신하고 있습니다. 건전한 에너지 정책을 장려하는 29개국으로 구성된 에너지 포럼인 IEA(국제 에너지 기구)에 따르면 신재생 에너지 용량은 2024년 전까지 전 세계적으로 50% 확장될 예정입니다. 성장 측면에서 보면 태양 에너지가 앞장서고 있지만 풍력, 지열, 수력 발전도 크게 뒤처지지 않습니다.
태양 에너지로 편향됨
IEA는 또한 2025년 말까지 태양 에너지가 전 세계 신재생 에너지 업계 성장의 60%를 차지할 것으로 예측합니다. 중국, 벨기에, 네덜란드, 오스트리아, 호주, 미국이 각각 수백만 개의 태양열 설치를 추가하여 이를 주도할 것으로 예상됩니다.
태양 에너지 채택이 급증하는 이유는 무엇인가요? 무엇보다, 태양 전지판 설치 비용은 수년간 하락해 왔으며 계속해서 급락할 것으로 예상됩니다. 또 다른 이유로, 태양광은 풍력 및 수력 발전과 같이 특정 위치를 필요로 하는 에너지 소스보다 접근성이 더 뛰어나고 좀 더 자유롭습니다. 기후와 관계없이 햇빛은 지구 어디에나 있습니다.
채택이 증가함에 따라 태양광 업계에서는 날씨와 관계없이 가정과 기업이 계속 운영할 수 있도록 저장 기능을 확장하고 배전을 개선하는 데 집중하고 있습니다. 이러한 일관성의 증가는 더 많은 기업, 정부, 주민들이 태양광에 전력을 기울이도록 박차를 가할 것입니다.
풍력 에너지: 육상 및 해상
풍력 에너지 용량이 전 세계적으로 증가함에 따라 채택도 증가합니다. 지금은 중국이 주도하고 있지만, 유망한 법안 덕분에 미국과 일본이 따라잡고 있습니다.
미국의 바이든-해리스 행정부는 2030년까지 30기가와트의 해상 풍력 에너지를 배치하기로 약속했습니다. 일본의 국회의원들은 항구와 항만에서 터빈 건설에 박차를 가하고 개발자들이 근해 농장을 건설하도록 장려하는 규정을 만들었습니다. 일본은 원자로를 해상 터빈으로 교체할 수도 있습니다.
수력 발전의 주도 및 지열 발전의 상승
IEA에 따르면 수력 발전은 가까운 미래에 세계의 주요 신재생 에너지 소스가 될 것이지만, 태양광이나 풍력은 그 정도로 성장하지는 못할 것이라고 합니다. 비용 효율적인 적절한 위치는 이미 공급이 부족하므로 비용 증가의 원인이 됩니다.
아이슬란드 및 환태평양 지역 국가에서 이미 널리 퍼져 있는 지열 에너지는 2024년까지 28% 성장할 것으로 예상됩니다. 아시아 국가, 특히 인도네시아와 필리핀은 이미 용량을 늘리고 있으며 둔화의 징후는 전혀 없습니다.
“더러운” 에너지와 이별
신재생 에너지의 미래는 기존의 전력 소스에 어떤 의미인가요? 청정에너지 부문에서 비용이 절감되고 수요가 증가하면 주요 석유 및 가스 회사는 신재생 에너지에 대한 투자를 확대할 것입니다. 실제로 IEA는 “2025년에는 신재생 에너지가 석탄을 추월하여 전 세계에서 가장 큰 발전 소스가 될 것”이라고 예측합니다.
한편, 사우디아라비아와 같은 중동 국가들은 재생 가능성이 훨씬 뛰어난 에너지 소스인 햇빛 덕분에 석유에서 완전히 벗어날 수 있습니다. 에너지 저장 기술이 계속 발전하고 규제 기관이 올바른 법률을 통과시킬 경우 2040년까지 100% 신재생 에너지 시스템으로 이전할 수 있다고 전문가들은 말합니다.
North American Supergrid
세계가 신재생 에너지를 완전히 수용할 준비가 된 것처럼 보이지만, 현재의 전력 인프라는 이러한 전환을 효과적으로 지원할 수 있도록 구축되지 않았습니다. 예를 들어, 미국에서 현재 가장 큰 과제 중 하나는 국가 전역에 에너지를 효율적으로 전송하는 방법과 관련된 것입니다.
North American Supergrid에 들어가 보세요. 워싱턴 D.C.에 기반을 둔 비영리 단체인 Climate Institute에서 제안한 이 새로운 전력망은 신재생 에너지를 훨씬 더 쉽게 이용할 수 있도록 도와줍니다. 배치가 완료되면 미국은 남서부의 농장에서 북동부의 주요 도시로 태양 에너지를 이동할 수 있습니다.
이론적으로 노드형 고압 직류 송전(High-Voltage, Direct Current, HVDC) 네트워크는 기존의 지역 배전 시스템 위에 설치되므로, 가정과 기업에서 현재의 전기 사용 방식을 변경하지 않아도 모든 사람이 신재생 에너지에 액세스할 수 있습니다. 구현이 완료되면 이 슈퍼그리드는 화석 연료가 지배하는 시장에서 청정에너지의 경쟁력을 더욱 높여줄 수 있을 것입니다.
실제 신재생 에너지 혁신 및 사례
많은 기업, 산업 및 정부가 지능적이고 혁신적인 클라우드 기술을 재생 가능 에너지 노력과 통합하기 위해 바람직한 조치를 취하고 있습니다. 심지어 일부는 가까운 미래에 재생 에너지를 주로 또는 완전히 실행하겠다고 약속하기도 합니다.
Axpo
스위스 최대 재생 에너지 생산업체인 Axpo는 Azure Cognitive Search, Azure Maps 및 Power BI를 사용하여 그리드 엔지니어 및 유지 관리 팀이 각 그리드 자산의 상태에 대한 포괄적인 최신 데이터를 쉽게 찾을 수 있도록 지원하고 있습니다. 이렇게 하면 검색 시간이 최대 99%까지 단축되고, 문제 영역을 거의 실시간으로 더욱 쉽게 식별할 수 있으며, 여러 그리드 자산 관리 작업을 자동화할 수 있는 기반이 마련됩니다. 이 모든 것이 많은 운영 활동을 완료하는 데 필요한 시간을 크게 줄여줍니다.
SSE Renewables
신재생 에너지 분야의 또 다른 유럽 선두 기업인 SSE Renewables(전 세계 어느 회사보다 더 많은 해상 풍력 발전 단지를 건설함)는 AI, IoT, 클라우드 기술을 사용하여 주변 야생 동물과 생태계에 피해를 입히지 않기 위해 노력하고 있습니다. 예를 들어, 회사는 개별 동물의 활동과 활력을 추적하는 AI 지원 클라우드 시스템에 데이터를 업로드하는 원격 디지털 비디오 카메라로 주변 조류의 건강을 모니터링합니다.
Vattenfall
스웨덴 정부 소유 다국적 에너지 회사인 Vattenfall은 신재생 에너지의 또 다른 선구자입니다. Microsoft와 함께 이 회사는 신재생 에너지에 대한 즉각적인 수요와 즉시 사용 가능한 공급을 매칭하는 서비스를 만들었습니다. 일부 신재생 에너지는 기업에서 필요한 순간 항상 사용 가능하지 않을 수 있습니다. 언제나 햇빛이 비치고 언제나 바람이 부는 것은 아닙니다. 그러나 Vattenfall의 연중무휴 24시간 매칭 서비스를 사용하면 100% 화석 연료 없는 전기로 전환하고자 하는 기업이 그렇게 할 수 있습니다. 예를 들어 특정 시간에 태양열 전기를 사용할 수 없는 경우 이 서비스는 사용 가능한 신재생 에너지 소스와 기업을 매칭합니다.
National Fund for Environmental Protection and Water Management
정부 부문에서 폴란드의 National Fund for Environmental Protection and Water Management(환경 보호 및 수질 관리를 위한 국가 기금)는 클라우드 컴퓨팅을 사용하여 폴란드 시민들이 가정에서 에너지 효율성을 높이고 대기 오염 취약성을 줄이기 위해 보조금을 신청하고 받을 수 있도록 하고 있습니다. 이 조직은 보조금 신청 프로세스를 완전히 디지털화하여 인센티브 프로그램의 관리를 간소화했습니다. 따라서 시민들이 에너지 효율 보조금을 신청하고 조직이 이를 수여하는 업무가 수월해졌습니다. 조직에서 인센티브 프로그램을 현대화한 이후 215,000개 이상의 폴란드 가정이 이러한 에너지 보조금을 받았습니다.
영국 기상청
탄소 중립 추구의 글로벌 선두 주자인 영국 기상청(국가 기상 서비스)이 마침내 100% 신재생 에너지를 추구하는 과정에서 클라우드 컴퓨팅에 의존합니다. 날씨 패턴을 추적하고 예측하는 것은 매우 데이터 집약적인 업무로서 복잡한 시뮬레이션, 빅 데이터, AI, 강력한 분석을 활용합니다. 영국 기상청은 이러한 워크로드를 충족하기 위해 물리적 슈퍼컴퓨터에 의존하는 대신 지능형 클라우드 기반 슈퍼컴퓨팅 서비스를 사용하고 있습니다. 이 클라우드 서비스를 사용함으로써 7,415톤의 탄소를 줄일 수 있을 것으로 예측합니다.
지속 가능성 여정 가속하기
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재생 가능 에너지에 대해 자주 묻는 질문
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재생 에너지의 가장 인기 있는 공급원은 다음과 같습니다.
- 태양 에너지—햇빛을 전기로 변환하여 생성됩니다.
- 수력 발전—물 흐름을 제어하여 전기를 생성하는 댐과 같은 인간이 만든 장벽입니다.
- 풍력 에너지—풍력을 전기로 변환하는 풍차에서 생성됩니다.
- 조력 발전—해류에 의존하여 터빈 발전기에 전력을 공급합니다.
- 지열 에너지—지구의 중심부에서 가열된 물을 추출하는 인간이 만든 우물에서 생성됩니다.
- 바이오매스 에너지—폐기물을 연료로 변환하여 생성됩니다.
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많은 재생 가능 에너지원은 공급이 기본적으로 무한하기 때문에 매우 효율적인 것으로 간주됩니다. 여기에는 바람, 햇빛, 바다의 조수 등이 포함됩니다. 이러한 리소스가 얼마나 풍부한지 이해하려면 다음 통계를 고려하세요. 미국 에너지부에 따르면 지구 표면에서 90분 동안 햇빛을 포집하면 1년 동안 지구 전체의 에너지 사용량을 공급할 수 있다고 합니다. 당연히 태양광 발전은 전 세계에서 가장 빠르게 증가하는 재생 가능 에너지 형태 중 하나입니다.
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태양광 발전 시스템은 대기 오염 물질이나 온실 가스를 생성하지 않고 환경에 부정적인 영향을 미치지 않기 때문에 가장 안전하다고 주장할 수 있습니다.
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재생 가능 에너지는 화석 연료에 비해 많은 장점이 있습니다. 재생 가능 에너지는 풍력 및 물과 같은 천연 자원에서 생성되기에 화석 연료보다 더 풍부하고 안정적이며 비용 효율적입니다. 가장 중요한 것은 재생 가능한 에너지는 일반적으로 현재 기후 변화에서 가장 큰 원인 중 하나로 간주되는 화석 연료에 비해 오염이 적습니다.
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