한국의 '태양광 발전'
전 세계적으로 신재생 에너지에 대한 관심이 집중되고 있는 가운데, 한국도 지금까지 축적된 세계적인 반도체 기술을 활용하여, 태양광 발전 기술을 개발하는 데 많은 힘을 쏟고 있다. 한국은 에너지 수입 의존 국가이자, 경제 규모에 비해 에너지 사용량이 높은 에너지 소비대국이다. 따라서 그 어느 국가보다도 에너지의 자급자족이 중요하다.
'한국의 태양광 발전'은 미래의 모델이자 해외 진출의 교두보 역할을 할 수 있는 시스템이 될 것으로 기대된다. 한국의 지역 곳곳에서 이루어지고 있는 '태양광 발전 자립 모델'에는 어떤 것들이 있을까?
0. 목차
- 에너지 자립섬
- 에너지 자립 고속도로
- 에너지 자립 마을
- 제로 에너지 하우스
- 한국의 태양광 발전 기술
- 한국의 신재생 에너지 보급 정책
1. 에너지 자립섬
한국의 지역 곳곳에서는 '에너지 자립섬'이 뜨고 있다. '에너지 자립섬(energy self-sufficient island)'이란 송전선·배전선이 육지와 연결되지 않은 독립된 섬에서 태양광·풍력 같은 신재생 에너지로 필요한 전기를 만들어 쓰는 '자급자족 섬'을 말한다. 에너지의 97%를 수입해서 쓰는 한국에서 완전한 에너지 자립은 어려울지 몰라도, 일부 지역으로 한정한다면 충분히 가능하다. 특히 '마이크로그리드'와 '에너지 관리 시스템(EMS)' 개념을 도입해 '디젤 발전'을 대체하는 에너지 자립섬의 등장이 눈에 띈다.
기존의 '디젤 방식(디젤기관을 원동기로 하여 전기를 일으키는 방식)'은 전력을 안정적으로 생산할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 환경오염의 주요 원인이 되고, 발전 단가가 비싸다는 단점이 있다. 그래서 이러한 단점을 보완하기 위해 에너지 자립섬은 친환경 에너지를 사용한다.
'마이크로그리드(Microgrid)'는 소규모 지역의 전력 공급과 수요를 관리할 수 있는 전력망 기술 체계이다. 발전소에서 생산된 전기를 소비자에게 전달하는 일방향 시스템의 기존 전력시스템과 달리, 독립된 분산 전원을 중심으로 국소적인 전력 공급 및 저장 시스템을 갖추어 개인이 전력을& 생산하여 저장하거나 소비할 수 있는 형태이다. 신재생 에너지로 전기를 생산할 뿐만 아니라, 전기를 저장할 수 있는 '에너지 저장 장치(ESS: Energy Storage System)'을 결합해 효율적으로 전기를 취합하고 분배한다.
'또 '에너지 관리 시스템(EMS: Energy Management System)'을 통해 경제적으로 최적화된 에너지를 공급한다. EMS는 조명, 냉난방 설비, 콘센트 등 건물 내의 에너지 사용 기기에 센서와 계측 장비를 성치하고, 통신망으로 연계해 가장 효율적인 관리 방안으로 자동 제어하는 시스템이다. 공장이나 가정 등에서 에너지 사용을 최적화하기 위해 '소프트웨어'로 관리한다. 예컨대, 여름에는 에어컨 사용이 많고, 겨울에는 온풍기 사용이 늘어난다고 하자. 에너지양은 정해져있는데 소비량이 많아지면 문제가 되므로, EMS가 적절하게 제어해 공급한다. 과거의 전력 계통은 발전소에서 생산된 전기를 일방적으로 전달하는 '중앙 집중식 전력 공급 시스템'이어서 효율적으로 관리가 어려웠다.
1-1. 한국의 대표적 에너지 자립섬 '가사도'
전라남도 진도군 조도면에 위치한 '가사도'는 한국의 '에너지 관리 시스템(EMS)'이 처음 적용된 '에너지 자립섬'이다. 섬 전체 사용 전력의 80%를 태양광과 풍력 등의 신재생 에너지로 쓰고 있다. 일사량이 좋은 날에는 태양광 발전만으로도 전력 공급이 가능하다. 그리고 마이크로그리드 방식을 적용하여, 남은 전력량은 저장할 수 있다. '발전 비용'에 대한 절감 효과도 크다. 가사도의 경우, 발전 연료비가 디젤 발전기를 사용할 때보다 절반 이상 줄어들었다고 한다.
사실 전력 자급자족을 대한민국에서 처음으로 구축한 섬은 '가사도'가 아니라 제주도의 '가파도'이다. '가파도'는 아주 작은 섬으로 인구가 채 200명이 안되지만, 이섬에는 3kW급 태양광 패널 38개와 250kW급 풍력 발전기 2대가 도입되어, 전력을 자급자족하고 있다. 그뿐만 아니라 1860kWh의 '에너지 저장 장치(ESS: Energy Storage System)'도 구축되어 있어 15시간 정도의 전력 사용량을 미리 저장해 둘 수 있다.
'가사도'에 적용된 기술은 '가파도'보다 한 단계 업그레이드된 시스템이라고 말할 수 있다. 가사도는 가파도보다 인구가 많아 '에너지 관리 시스템(EMS: Energy Management System)'를 처음으로 적용했다. '에너지 관리 시스템(EMS)'를 통해 섬 전체에서 만들어지는 전력량을 예측하고, 수요에 따라 발전량을 자동 제어하도록 설계되었다. 또 마이크로그리드 도입으로 전기의 주파수가 안정적으로 바뀌어, 가사도 주민들은 전자제품을 불편 없이 사용하고 있다. 가사도와 가파도의 에너지 생산 시스템은 기술의 실증이다. 이곳에서 기술이 검증되면 규모가 큰 마이크로 기반의 모든 시스템을 울릉도 등지에 구축한다. 울릉도는 2026년까지 신재생에너지를 이용해 완전한 에너지 자립에 나설 예정이다. 태양광은 물론, 풍력, 지열, EMS 기술을 모두 적용하며, 발전 비중은 점점 높여갈 예정이다. 인천 덕적도, 전라남도의 조도와 거문고, 충청남도의 삽시도, 제주도의 추자도 등도 차례로 에너지 자립섬으로 바뀐다. 또 한국에 국한하지 않고 캐나다, 중동, 중남미 지역에 기술을 수출할 계획도 가지고 있다.
2. 에너지 자립 고속도로
에너지 자립은 고속도로에서도 이루어진다. 사실 태양광 발전 고속도로는 2012년부터 이미 시작되었다. 휴게소 주차장, 사용하지 않는 고속도로, 고속도로 성토부 등에 태양광 발전 시설이 설치되어 있다.
2-1. 목표는 100% 에너지 자립 고속도로
고속도로 휴게소 주차장을 활용한 태양광 발전 시설은 2014년 남해고속도로의 함안휴게소에 처음 설치되었다. 휴게소 주차장의 경우, 산이나 언덕을 깎는 기반 공사 없이, 주차 공간을 그대로 사용할 수 있다는 큰 이점이 있다. 주차장 위에 지붕 형태의 태양광 설비를 설치하기만 하면 된다. 또 주변에 건물이나 산이 없어서 일조량이 많아 전력을 생산하기에 유리한 것도 이점이다. 그리고 여름에는 태양광 패널이 햇빛을 가려주는 그늘막 역할도 하게 된다. 휴게소 주차장의 태양광 전력은 낮에 생산했다가 어두운 밤길을 밝힐 때 사용하도록 설계되어 있다. 근처 분수와 화장실도 이곳에서 태양광 발전 전력을 사용한다.
한국도로공사의 최종 목표는 100%의 완벽한 에너지 자립 고속도로이다. 고속도로를 관리하거나 운영하는 데 필요한 모든 전기를 신재생 에너지로 자체 생산할 예정이다. 한국도로공사는 2025년까지 연간 전력 생산량을 439.8GWh로 늘릴 계획이며, 설치 공간도 다양하게 확대할 예정이다. 도로 시설물과 사무실, 졸음 쉼터, 방음 터널, 제설 창고 등 건물의 옥상과 지붕으로 확대된다. 또 장기적으로는 풍력 발전도 설치해 신재생 에너지 설비를 늘려갈 계획이다.
2-2. '미래 도로' 구축의 초석이 된다.
한국도로공사의 100% 에너지 자립 고속도로는 국토교통부가 목표로 하는 '미래 도로 구축'을 위한 밑그림이다. '미래 도로'는 '자율 주행', '인공 지능'과 같은 미래의 첨단 기술과 융합해 기존의 도로를 초월하는 '새로운 도로(Trans Road)'이다. 완전 자율 주행이 실현되고, AI를 활용해 도로 운영이 최적화된다. 국토교통부가 계획한 '미래 도로'는 균열과 고장도 스스로 진단하고 관리한다. 교통사고 사망자 0에 도전하는 꿈의 도로인 것이다.
게다가 달리는 자동차들은 오히려 에너지를 만든다. 자동차들은 '압전 도로(Piezoelectric Road)'를 달리며, 이때 도로의 표면에 가해지는 압력을 전기로 바꾸어준다. 도로에서 만든 전기로 가로등을 켜고, 남은 것은 휴게소나 가정집으로 보낸다. 최종적으로는 도로에도 AI 기술, 무선 기술 등을 결합하여, 자율 주행 차로를 구축한다는 구상이다.
2-3. 태양광 자전거 도로
세종시에는 태양광 자전거 길은 세종시와 대전시를 잇는 8.87km의 길이의, 2012년에 완공된 전국 최초의 태양광 자전거 도로가 있다. 이곳에는 '압전 도로'와 달리 지붕에 태양광 패널이 깔려 있어, 연간 2200MW의 발전이 가능하다. 도로 위 공간을 활용하므로 자전거 도로와도 잘 어울리고, 연간 1500톤 정도의 이산화탄소 절감 효과도 있다.
3. 에너지 자립 마을
충남 아산의 '예꽃재 마을'은 2014년에 '에너지 자립 마을'로 거듭났다. '예꽃재 마을에 있는 모든 가구(32가구)'는 집집마다 3kW급 태양광 발전과 17.5kW 급 지열 발전 설비를 설치했다. 태양광으로 생산된 총 96kW의 전력은 가정의 전기 사용에 충당하고, 지열로 생산된 560kW의 에너지는 난방과 온수를 사용하는 데 공급된다. 도시가스가 공급되지 않는 지역임에도 불구하고, 사계절 내내 난방과 온수를 필요한 만큼 쓸 수 있다. 게다가 소비하지 않은 전기는 '한국전력공사'의 전력 계통으로 송전하기 때문에 매달 전기료를 절감할 수 있다.
울산 남구의 '삼호 철새마을'은 국내 최대 규모의 '태양광 마을'이다. 500가구에 3kW급 태양광 설비를 설치에 연간 200만 kWh의 전력을 생산하고 있다. 이로써 연간 2억 원의 전기 요금을 절감할 뿐만 아니라, 1500톤의 온실가스를 감축하는 효과를 낳고 있다. 온실가스를 감축한 만큼 탄소 배출권 판매 수익도 얻고 있어서, 수익을 창출하고 재투자할 수 있는 선순환 구조를 만들어내고 있다.
4. 제로 에너지 하우스
미래 주택의 롤 모델인 '제로 에너지 하우스(Zero Energy House)'는 기존의 화석 연료를 전혀 사용하지 않고, 순수하게 신재생 에너지만을 이용해서 가정에서 사용하는 에너지를 생산하는 집을 말한다. 건물 스스로 신재생 에너지 설비를 갖추고, 에너지 효율을 극대화한다. 한국은 2025년부터 모든 신축 공동 주택을 '제로 에너지 하우스'로 만들 것을 의무화하고 있다. '제로 에너지 하우스'에는 단열 공법을 사용해 열이 나가는 것이 주요 초점인 '패시브 하우스(Passive House)'와, 태양광과 같은 외부 에너지를 적극적으로 활용하는 '액티브 하우스(Active House)'가 있다. 이 둘을 결합하면, 완벽한 '제로 에너지 하우스'가 된다.
패시브 하우스의 기본 원리는 해가 비칠 때 가능한 많은 빛을 받아들여 집을 데운 후, 그 열을 단열 공법을 사용해 최대한 적게 내보내는 것이다. 태양광뿐만 아니라 부엌에서 발생되는 열, 사람한테서 발생하는 열도 모두 모은다. 패시브 하우스는 또 '폴리우레탄보드(polyurethane board)' 같은 단열재로 외벽과 지붕을 감싸고, 특수 코팅된 3중 유리창 등을 설치해 내부 열의 유출을 최대한 억제하는 데 초첨을 맞춘다. 또 집 밖으로 배출되는 공기의 따뜻함으로 집 안으로 들어오는 공기를 데워, 18℃ 정도의 신선한 공기가 들어오도록 '환기 배열 회수 장치'가 설치되어 있다.
태양광 발전 시스템은 옥상에 별도로 설치하는 경우도 있지만, '한국에너지기술연구원(KIER: Korea Institute of Energy Research)'에서 완공한 '제로 에너지 솔라하우스Ⅱ(ZeSH-Ⅱ)'처럼 지붕과 일치시키는 형태나 벽면에 설치하는 방식도 늘어나고 있다. 건물 정면에 수직으로 설치하는 방식은 열이 필요 없는 여름철에 과열이 훨씬 덜 일어난다는 장점이 있다.
5. 한국의 태양광 발전 기술
한국은 국토가 넓은 나라가 아니라서, 태양광 발전 시설을 설치할 땅을 활용하기가 쉽지 않다. 그래서 '수상 태양광 발전', '영농형 태양광 발전', '수상 회전식 태양광 발전', '지붕형 태양광 발전', '배란다형 태양광 미니 발전'과 같은 방식이 등장하였다. 기존 시설을 이용한 방식은 국토 면적이 좁은 한국에 도움이 될 것으로 생각된다.
5-1. 영농형 태양광 발전
대한민국 정부는 2030년까지 37GW 용량의 태양광 설치를 목표로 하고 있다. 이에 해당하는 발전 설비를 구축하려면 약 370km2의 면적이 필요한데, 한국은 국토가 좁은 나라여서 이 정도의 땅을 활용하기가 쉽지 않다. 그래서 등장한 해법 중 하나가 농업을 병행하는 태양광 발전 방식인 '영농형 태양광 발전'이다.
'영농형 태양광 발전'에서는 벼농사를 그대로 지으면서, 기존의 농지 위 5m 높이에 태양광 발전 설비를 설치해 전기를 생산하고, 아래쪽 논에서는 벼 등의 작물을 재배한다. '일반 태양광 발전'은 한정된 면적에서 최대한 많은 햇빛을 받기 위해 패널들을 바싹 붙여 설치하지만, '영농형 태양광 발전'은 패널들을 드문드문 설치해 작물들이 충분한 햇빛을 받을 수 있도록 한다.
식물은 빛의 세기에 따라 광합성량이 계속 증가하다가, 일정 수준을 초과하면 광합성량이 늘어나지 않아, 빛이 더 이상 광합성에 사용되지 못한다.이때 빛을 더 강하게 비추어도 광합성량이 증가하지 않는 시점에서의 빛의 세기를 '광포화점(Light Saturation Point)'라고 한다.그리고 '영농형 태양광 발전'은 이렇게 남는 햇빛을 전력 생산에 이용한다. 예컨대 전체 일조량의 70%는 벼 재배에 쓰고, 나머지 30%는 태양광 발전에 활용하도록 설계되는 식이다. 이처럼 설계하면 벼의 생육에 지장을 주지 않으면서, 전기를 생산할 수 있다. 그리고 생산된 전력은 판매하여 새로운 소득 창출로 이어질 수 있다.
5-2. 수상 태양광 발전
흔히 태양광 발전이라고 하면, 건물이나 육상 위의 태양광 패널을 떠올린다. 하지만 육상 태양광 발전은 입지 선정이라는 문제를 가지고 있어, 대규모의 태양광 발전 시설을 설치할 수 있는 장소가 마땅치 않다. 육상 태양광 발전을 고집하다 보면, 산림을 훼손하게 될 수도 있다. 이러한 육상 태양광 발전을 단점을 보완하기 위해 나온 것이 바로 '수상 태양광 발전(Floating Solar Power)'이다.
또 온도가 너무 높은 곳은 발전 효율이 떨어져서 입지 선정이 굉장히 까다롭다. 온도가 높을수록 태양광 발전에 유리할 것 같은데, 왜 실제로는 태양광 발전의 효율이 떨어질까? 태양광 모듈을 구성하는 셀은 전기를 생산하면서 열이 발생한다. 셀 온도 기준으로 25℃일 때 100% 효율을 나타내며, 25℃에서 온도가 1℃ 상승할 때마다 효율은 오히려 약 0.5%씩 떨어진다. 그래서 사막 같은 경우는 온도가 너무 높기 때문에 상대적으로 발전량이 낮을 수밖에 없다. 또 사막에서는 모래가 많이 쌓이기 때문에 빛을 덜 받을 수 없다는 점도 태양광 발전 효율을 떨어뜨리는 요인이다.
'수상 태양광 발전'은 땅의 복사열을 받는 육상 태양광 발전보다 10% 이상 발전 효율이 높다. 물 위에 패널이 있어 온도가 쉽게 높아지지 않기 때문이다. 또 자외선이 직접 수면에 비치는 것을 막아 주므로, 저수지의 녹조 현상도 줄이는 한편, 서식하는 물고기의 산란 환경을 좋게 해주는 효과도 있다. 그리고 국내에 있는 저수지 면적의 5%만 차지해도 여의도 면적의 8배를 대체할 수 있고, 연간 5400MW 규모의 전력을 생산할 수 있다고 한다. 이는 연간 약 560만 명이 사용할 수 있는 전력량이다. 저수지 면적의 4분의 1을 태양광 발전으로 사용하면, 원자력 발전 6기를 대체하는 전력 생산이 가능하고, 이산화탄소 배출 또한 크게 감축할 수 있다.
한국 최초의 수상 태양광 발전은 한국수자원공사가 2011년에 완성한 경남 합천군의 합천댐 시설이다. 이곳에서는 500kW 규모의 전력을 생산할 수 있다. 합첨댐 수상 태양광 시설의 가장 큰 특징은, 바람에 뒤집어지지 않도록 세계 최초로 수심 40m 깊이의 호수에 발전 설비를 띄웠다는 점이다. 합천댐 이후 충남 보령댐에도 2MW 규모의 수상 태양광 발전 시설이 구축되었다. 보령댐의 연간 발전량은 2781MW 규모로, 700가구 정도가 사용할 수 있는 전력량이다. 또 경상북도 상주시의 오태·지평 저수지에는 6MW 규모의 태양광 발전 시설이 있다. 축구장의 약 10배 크기로 2400가구에 전력을 공급할 수 있다. 연간 3600톤의 이산화탄소 배출을 줄이는 효과도 있어, 이는 소나무 53만 그루를 심는 것과 비슷한 정도이다. 한국의 수상 태양광 발전은 민물을 넘어 바다로도 진출했다. 2016년 5월, 한국서부발전은 태안 화력 발전소 내의 유휴 수면을 활용해 1.8MW 급의 해수 수상 태양광 시설을 구축하였다. 22300m2의 면적에 총 6120장의 태양광 모듈을 설치하였다.
한국의 수상 태양광 발전은 세계적 규모로 도약하는 것을 목표로 하고 있다. 한국농어촌공사는 충청남도 당진의 석문호(100MW 규모), 대호호(100MW 규모), 전라남도 고흥의 고흥호(80MW 규모) 등에 수상 태양광 발전 구축 계획을 가지고 있다. 중국 화이난에 설치된 수상 태양광 발전 시설은 40MW로 세계적으로 큰 규모인데, 한국에 100MW 급의 수상 태양광 발전 시설이 들어서면 그 규모를 앞서게 된다. 앞으로 한국의 저수지와 댐, 바다 등에서 더 많은 수상 태양광 발전을 만나게 될 것이다.
5-3. 수상 회전식 태양광 발전
태양광 발전 시설 중에는 아침부터 저녁까지 태양을 추적하는 것들도 있다. 햇빛을 받아들이는 태양광 모듈에 해바라기의 원리를 적용한 것이다. 한국농어촌공사와 중소기업 '솔키스(Solkiss)'는 공동으로 경기도 안성시 '금광 저수지'에 세계 최초의 '수상 회전식 태양광 발전' 시설을 구축하였다. 햇빛을 따라가는 추적식 태양광 발전이라 '효율성'이 좋다.
금광 저수지의 '수상 회전식 태양광 발전'은 물에 부력재를 띄우고, 그 위에 태양광 모듈을 고정시켰다. 가로세로 약 100m 규모의 마름모꼴 형태를 한 부력재 위에 300W급 태양광 모듈이 1550개 설치되어 있다. 부력재를 이용하여 물 위에 떠 있으므로 움직임이 자유롭고, 부력을 이용해 발전소 전체가 태양의 위치에 따라 움직이게끔 시스템이 설계되어 있다. 발전소 가장자리에는 분수가 설치되어 있다. 이 분수는 수중의 차가운 물을 수면으로 분사해, 수질을 개선함과 동시에 태양광 모듈의 온도를 낮추어 발전 효율을 극대화하는 역할을 한다. 또 수중에 인공 어류 산란장을 설치하면, 수중 생태계를 보존하고 개선시키는 데 도움이 된다.
한국농어촌공사와 솔키스는 '수상 회전식 태양광 발전' 기술을 바탕으로 동남아시아, 아프리카, 중남미 등 해외에도 진출한다. 아프리카 지역에는 저수지가 많음에도 불구하고, 대부분 방치되고 있다. 저수지 물을 끌어올 기계가 없고, 기계를 돌릴 전력도 부족하기 때문이다. 아프리카 저수지에 솔키스의 태양광 모듈을 설치하면 기계를 가동할 전력이 마련된다. 기계 작동에만 전력이 쓰이는 것이 아니라, 농촌 가구에도 공급될 수 있다. 저개발 국가일수록 전력 공급 상황이 좋지 않으므로, 그런 곳에 발전 시설을 설치하면 효과가 더 커진다.
5-4. 지붕형 태양광 발전
'지붕형 태양광 발전(Rooftop Solar Power)'이란 옥상과 지붕을 활용한 발전 방식을 말한다. 한국처럼 국토 면적이 좁은 국가에서는 건물을 활용한 발전 방식이 많이 활용된다.
'현대자동차'는 아산 공장의 지붕에 10MW 규모의 태양광 발전 시설을 세우고 전력을 생산하고 있다. 이 정도의 규모는 국내에서는 물론이고 세계에서도 큰 규모이다. 총 사업비 240억 원이 투자된 이 공장의 태양광 발전 시설에는, 지붕 면적 213000m2에 265W 급 태양광 모듈이 7972장 설치되었다. 연간 전력 생산량은 1150만 kW 규모이며, 이곳에서 생산된 전력은 공장 내에서 자체적으로 사용되고, 전력 거래소를 통해 인근 지역에도 공급된다. 또 LG 그룹은 LG전자의 창원과 구미, LG화학의 오창 등의 공장에 태양광 발전 설비를 설치하고 가동 중이다. 또 'ESS(에너지 저장 장치)'를 연계한 태양광 발전 시설도 부산의 LS산전 사업장에 설치되었다. 한국에서 MW 급 ESS 연계 태양광 발전 시설을 공장 지붕에 설치하는 것은 이곳이 처음이다.
5-5. 배란다형 태양광 미니 발전
아파트가 많은 한국에서는 베란다에 설치하는 '베란다형 태양광 미니 발전(Veranda-type Solar Mini Power Plant)'도 인기 있다. 여름철 폭염으로 에어컨 가동이 급증하면 전기 요금의 부담을 피하기 어렵기 때문이다. 2021년 9월 기준, 12만 472가구에 '베란다형 태양광 미니 발전' 시설이 설치되었다. 가정에서 태양광 발전 시설을 설치할 때 비용의 일부를 정부로부터 지원받을 수 있다.
6. 한국의 신재생 에너지 보급 정책
지구 온난화에 따라 기후 변화에 대한 대응은 전 세계적인 과제가 되었고, 이는 곧 '세계 기후 협약'으로 발전되었다. 대표적인 기후 협약에는 '교토 의정서(Kyoto protocol)'과 '파리 협정(Paris Agreement)'이 있다.
- 교토 의정서(Kyoto protocol): 1997년에 처음 만들어진 '교토 의정서'는, 1992년 6월에 열린 'UN 환경 회의'에서 채택된 '기후 변화 협약(UNFCCC)'을 이행하기 위해 체결된 국가 간의 협약이다. '교토 의정서'의 핵심 내용은 선진국들이 이산화탄소 배출량을 1990년에 배출 수준에 비해서 5.2%를 줄이자는 것이다.
- 파리 협정(Paris Agreement): '파리 협정'은 전 세계의 온실가스 감축을 위해 2015년 12월 12일 프랑스 파리에서 체결된 국제 협약이다. 중국과 미국을 포함한 195개 국가사 서명했으며, 지구 평균 기온을 산업화 이전 대비 2℃ 이상 오르지 못하도록 하는 것이 목표이다. 산업화 이전 대비 평균 기온 2℃ 이상 오르면 걷잡을 수 없는 상황이 올지도 모르기 때문이다. 이 목표를 달성하려면 무엇보다 신재생 에너지가 뒷받침 되어야 한다.
신재생 에너지 보급을 위해, 세계 각국은 주로 '발전 차액 지원 제도(FIT: Feed in Tariff)'와 '신재생 에너지 공급 의무화 제도(RPS: Renewable Energy Portfolio Standard)'라는 두 가지 보급 정책을 추진하고 있다.
6-1. 발전 차액 지원 제도 (FIT)
'발전 차액 지원 제도(FIT: Feed in Tariff)'는 정부에서 '기준 가격'을 설정하고, 실제 전력 거래 가격이 기준 가격보다 낮은 경우 그 차액을 '발전 사업자'에게 국가가 지원하는 제도이다. 이 제도는 독일에서 처음 시작되었으며, 일정 기간 동안 최소한의 금액을 직접 보조해 준다. '발전 사업자'는 이를 통해 안정된 수익을 보장받을 수 있다. 예컨대, 집에서 태양광 발전으로 전력을 생산했을 때, 현재 기준가격이 약 120원/kW라면, 전력 회사에서 약 400~600원/kW으로 전력을 사준다는 말이다. 물론 더 구체적으로는 설치 연도, 설치 장소, 적용 기간 설치 용양에 따라서 금액이 달라진다.
FIT는 적은 규모로도 신재생 에너지 발전에 나설 수 있어, 중소기업들의 참여가 가능하다는 이점이 있다. 또 다양한 종류의 신재생 에너지 개발을 유도할 수 있다. 하지만 비용이 많이 든다는 단점도 있다. 그래서 한국의 경우, 2002년부터 이 제도를 적용하다가 정부의 재정 부담이 높아서 2011년 말에 폐지하였다. 그러다가 2018년에 기존의 외지인과 사업자 중심에서, 지역주민 및 일반 국민을 목표로 변경되어 '발전 차액 지원제도'가 부활하였다. 신재생에너지 발전에 참여하는 협동조합 및 농민은 100kW 미만, 개인사업자는 30kW 미만의 태양광 에너지를 향후 20년간 의무구매하고 공청회 등을 거쳐 5년간 한시적으로 수익을 보장해 준다. 그리고 사회적 경제 기업(협동조합)이 참여한 사업이나 시민참여 펀드가 투자된 사업 등에 '신재생에너지 공급 인증서(REC: Renewable Energy Certificates)' 가중치를 부여하는 등의 인센티브를 제공한다고 한다.
6-2. 신재생 에너지 공급 의무화 제도 (RPS)
'신재생 에너지 공급 의무화 제도(RPS: Renewable energy Portfolio Standard)'는 500MW 이상의 '발전 설비'를 보유한 '발전 사업자'에게 총 발전량의 일정 비율 이상을 신재생 에너지로 공급하도록 의무화하는 제도이다. 한국의 경우, 2012년부터 FIT 대신 RPS로 전환하였다. RPS는 정부의 재정 부담이 없고 공급량을 예측할 수 있다는 장점이 있다. 반면, 발전 단가가 낮은 신재생 에너지로 쏠리거나 중소기업의 참여가 어렵다는 것은 단점이다. 의무적으로 일정량을 설치해야 하는 의무 대상자들이 최소한의 비용만을 투자하려 할 것이기 때문이다.
해당 연도의 의무 공급량은 '전년도 총 발전량(신재생 에너지 제외)' × '올해 의무공급비율(%)'로 계산한다. 연도별 의무 공급량의 상한은 정해져 있는데, 2021년까지는 '신재생 에너지 의무 공급 비율(RPS 의무 비율)'의 상한선이 10%였으나, 2021년 개정 시행령에 따라 'RPS 의무 비율'의 상한선을 아래의 표에 보이는 비율과 같이 상향하기로 하였다. '신재생 에너지 의무 공급 비율'이 상향됨에 따라 대형 발전사업자들이 채워야 할 의무량이 더 많아지게 되면서, 구매해야 하는 '신재생에너지 공급 인증서(REC: Renewable Energy Certificates)'도 늘어나게 되었다.
RPS 대상 기업은, 매년 새롭게 선정하며 사전에 공지한다. 공급 의무자는 의무량에 해당하는 '신재생에너지 공급 인증서(REC: Renewable Energy Certificates)'를 정부로부터 발급받고, 인증서를 바탕으로 정부는 의무 이행 여부를 판정한다. 의무량보다 초과 달성한 양은 다음 연도에 활용할 수 있으며, 이행하지 못한 부분에 대해서는 과징금을 추진한다.
| 연도 | RPS 의무 비율 상한선 |
| 2022년 | 12.5% |
| 2023년 | 14.5% |
| 2024년 | 17% |
| 2025년 | 20.5% |
| 2026년 | 25% |
6-3. FIT 대신 RPS가 중심이 된 이유
한국 정부가 '신재생 에너지 공급 의무화 제도(RPS: Renewable energy Portfolio Standard)'를 중심으로 정한 이유는 가장 적은 비용으로 신재생 에너지를 보급할 수 있다는 데 있다. 처음에 유럽 국가들은 FIT 중심으로 정책을 지원했다. 그런데 최근 미국과 영국 등이 RPS와 FIT를 병행하면서 신재생 에너지 발전이 급성장하고 있다. 이런 세계적 추세와 함께, 한국도 FIT 제도를 부분적으로 도입할 필요가 있다는 전문가들의 견해가 나왔고, 그래서 FIT가 2018년에 부분적으로 부활하게 되었다.