[독일] 프라이부르크 혁신아카데미 흑림풍력발전단지(Innovation Academy), 시민 주주 방식 풍력발전 운영사례와 풍력신기술 추세 20171016
40년전부터 신재생에너지를 보급한 독일의 환경수도
박동완 대기자
2024-05-12 오후 1:39:55
□ 시민 주주 방식 풍력발전 운영사례와 풍력신기술 추세
 프라이부르크 혁신아카데미 흑림풍력발전단지(Innovation Academy)
 Bertoldstrasse 45, 79098 Freiburg
www.innovation-academy.de
 
방문연수 독일 프라이부르크    


◇ 40년전부터 신재생에너지를 보급한 독일의 환경수도, 프라이부르크

○ 독일 남서부 최남단에 위치한 프라이부르크는 독일의 환경수도로 잘 알려진 도시로, 넓이는 약 150㎢, 인구 23만의 소도시이다. 어퍼라인밸리(Upper Rhine Valley)라고 불리는 서부유럽의 한 가운데에 위치한 라인강 상류지역에 속해있어 독일, 프랑스, 스위스로의 접근성이 좋다.


▲ 프라이부르크 위치[출처=브레인파크]

○ 프라이부르크는 검은 숲(Black Forest)을 의미하는 '슈바르츠발트(Schwarzwald)'의 핵심도시로 남부 독일 쥐라산맥 서쪽 면에 펼쳐진 길이 200㎞, 폭 60㎞의 울창한 삼림지대를 가지고 있다.

전나무 등 수림이 울창하여 햇빛이 들어오지 못할 정도라 하여 흑림이라 불린다. 프라이부르크의 남·북 방향 쪽으로 이 산악지대가 둘러져 있다.

도시 내에 포도밭이 상당부분 입지하고 있어 도시의 3분의 1 이상이 녹지로 구성되어 있다. 프라이부르크의 일조량은 1,740시간이다.

○ 특히 2010년 유럽도시계획부문 '지속가능한 도시 발전'상을 수상한 바 있고 40여 년 전부터 이미 신재생에너지를 보급하기 시작했으며, 1976년 유럽 최초로 태양광 에너지 박람회가 개최되기도 한 곳이다.

◇ 원자력 발전소 건설 반대에서 시작된 선진적 환경정책

○ 프라이부르크가 타 유럽도시보다 먼저 선진적인 환경정책을 시행하게 된 것은 원자력 발전소 건설에 대한 반대에서 시작되었다. 1975년 프라이부르크에서 20㎞떨어진 지역에 원자력 발전소를 설립하려는 시도가 있었고 그에 대한 반대운동이 크게 벌어졌다.


▲ 1975년 원자력 반대시위 장면[출처=브레인파크]

○ 그 당시만 해도 원자력의 피해나 위험성이 대중들에게 심각하게 인식되지 않았으며 폐기물에 대한 문제 정도만 인식되는 수준이었음에도 당시 포도농사를 짓는 주민들이 원자력 냉각으로 인한 증기가 포도밭의 포도에 습기로 인해 포도 농사가 망하게 된다고 반대를 시작했다.

1975년 원자력 반대 시위가 크게 벌어졌다. 학생신분으로 발표자도 참가했었다고 한다. 시위에는 독일 주민뿐만 아니라 근처 프랑스 주민도 참가했었다고 한다.

○ 당시 지방정부에서는 공권력을 행사해서라도 강행하려 했으나, 강한 반대로 인해 계획이 무산되었고 이때의 원자력 발전소 설립반대운동 경험에서 시작하여 1986년 독일에서 처음으로 환경보호국을 설치, 유럽에서 가장 선진적인 환경정책을 수립해 시행하고 있다.

◇ 독일의 탈원전 정책에 따른 재생에너지 확대

○ 2011년 후쿠시마 원전사고 이후, 독일에서는 원자력 발전을 전면 폐쇄를 결정했다. 당시 결의안에서 2011년 가장 오래된 8개 원자력 발전소 해체, 2015년, 2017년, 2019년에 원자력 발전소 1기 셧다운, 2021년~2022년까지 3기의 원자력 발전소 폐쇄로 2022년까지 모든 발전소를 폐쇄할 계획을 밝혔다.

○ 또한 원자력발전소를 소유한 기업에게 간접세의 형식으로 더 높은 세금을 부과하기로 결정하여 독일에서 원자력 발전소는 더 이상 건설되지 않지만, 프라이부르크 인근의 프랑스에서 가장 오래된 원자력 발전소가 아직은 가동중이고, 폐쇄예정이나 아직 확정단계는 아니라고 한다.

○ 독일은 원자력 발전에 대한 전면 폐쇄 결정에 따라 재생가능한 에너지원 이용 증가 추세가 계속되어 2015년도에는 31.6%까지 증가했다.

하지만 아직까지 가장 큰 비중을 차지하는 것은 석탄을 활용한 화력발전이기 때문에 석탄과 갈탄을 활용한 발전비율을 줄이고 100% 친환경 에너지를 사용하는 것을 목표로 하고 있다.

◇ 100% 친환경 에너지 사용을 위한 지역발전계획

○ 프라이부르크가 속한 바덴뷔르템베르크주는 친환경 에너지원을 이용해 생산하는 전력량을 86%까지 늘려나갈 것을 우선목표로 하고 있다.


▲ 독일의 총 전력소비량의 재생에너지 비중[출처=브레인파크]


○ 프라이부르크 시의 친환경 연구소에서는 2030년까지 이산화탄소 배출량을 1992년의 50%로 감축하겠다는 목표를 세웠고, 이를 위한 지역발전계획을 세웠다. 크게 건물에 대한 에너지 기준 마련과 멀티 모델 이동성 추진이다.

○ 건물 에너지 기준과 관련하여 △이산화탄소를 배출하지 않는 주택단지 건설 △기존 건축물의 에너지 사용 최소화 △공공건물의 에너지 효율 극대화 리모델링 △학교건물의 플러스에너지 건물 건설을 시행하고 있다.

○ 멀티 모델 이동성은 교통분야에서 배출하는 이산화탄소가 전체의 20%를 차지하기 때문에 △대중교통 활성화 △승용차 통행 감축(카쉐어링 등) △전기자동차 △ 자전거도로 정비와 자전거터널 등을 추진중이다.

○ 2016년 기준으로 프라이부르크 시민의 행동양식은 걷기 29%, 자전거 34%, 대중교통 16%, 카쉐어링 5%, 승용차 16%를 이용하는 것으로 나타났다.

◇ 친환경 에너지원의 상호보완 관계로 균형적으로 발전 가능

○ 독일의 에너지전환(Energiewende) 방침에 따라 재생에너지원을 통해 생산되는 에너지 전력량의 47%는 주민들이 직접 생산해낸다. 전력회사에서 재생에너지원을 통해 생산하는 전력량은 12%밖에 되지 않는다.

○ 친환경 에너지원은 계절에 따라 편차가 크다는 단점이 있으나, 상대적으로 겨울철(10월~4월)에 바람이 많아 풍력 비율이 높아지고, 여름철(5월~9월)에는 태양광 발전 비율이 높아지면서 상호보완 관계를 맺어 균형을 맞춰나가는 것을 알 수 있다.

○ 흔히 원자력발전은 이러한 편차 없이 상시적으로 일정량의 전력을 생산해내는 것으로 생각하지만 강수량이 적어지면 냉각수를 강에서 끌어들이고, 수량이 적은데 냉각수를 강으로 흘려보내면서 생태계에 영향을 끼친다. 이런 경우 원자력발전소 가동을 중지해야 하기 때문에 상시적으로 일정량의 전력을 생산한다고 볼 수 없다.


▲ 월별 풍력(파란색), 태양열(노란색) 발전량 변화추이[출처=브레인파크]


◇ 독일 총 전력의 65%까지 생산할 수 있는 풍력발전의 미래가치

○ 풍력발전단지를 통해 독일 전체에서 필요로 하는 총 전력의 65%를 생산해 낼 수 있다는 연구결과가 나올 정도로 풍력발전단지의 미래투자가치는 엄청나다.

현재 독일 전체에서 풍력 발전으로 생산해 낼 수 있는 전력량은 32만MV로, 풍력발전에 종사하는 인력만 해도 10만여 명에 달한다.

○ 프라이부르크 시내 건물 중 상당수가 주민들의 직접적인 투자로 태양광발전시설을 설치하여 지어진 것처럼, 흑림에 있는 풍력발전기도 시민주주회사에서 투자한 경우가 많다.

이러한 배경에는 사회민주당과 녹색당의 연합정부가 국민들 누구나 신재생에너지를 활용해 전력을 생산해 낼 수 있도록 법안 통과에 힘썼기 때문이다.

○ 흑림에 조성된 풍력발전단지에서는 평균 330만㎾의 전력을 생산할 수 있다. 이 생산전력량은 1,000여 가구가 사용할 수 있는 양으로써 지난 10년간 생산된 누적전력량은 28,879㎾에 달한다고 한다.

○ 시민주주들이 풍력발전소를 통해 생산한 전기는 전기회사에 판매된다. 2007년의 경우 600만㎾이상의 전력이 생산되어 투자액의 10%를 벌어들였을 정도다. 이런 추세를 유지한다면 20년 후에는 투자액의 250~300%를 벌 수 있을 것으로 시민 주주들은 예측하고 있다.

○ 풍력발전단지를 만드는 것은 태양광발전단지를 만드는 것보다 허가를 받는 데에만 2년에서 3년 정도가 소요되어 까다로운 편이다. 앞으로 흑림풍력발전단지에서 풍력발전기를 설비할 때에도 전부 시민참여로 만들 예정이라고 한다.

○ 이처럼 프라이부르크에서 재생에너지원은 경제적인 요소로도 크게 가치를 얻고 있다. 재생에너지원을 대표하는 도시로서 태양광에너지연구소와 관련 산업의 부가가치가 높아졌기 때문이다.

◇ 보수 및 유지관리가 수월한 흑림의 풍력발전시설

○ 흑림에 조성된 풍력발전소의 설비는 기존의 다른 풍력발전단지와 기술적인 측면에서 완전히 다르다. 우선 흑림은 고지대라는 위치적 특성 때문에 강철로 이루어진 본체 대신에 콘크리트로 시공한 풍력발전기를 보유하고 있다.

○ 또 흑림 풍력발전기는 기어가 따로 장착되어 있지 않고, 날개를 돌려 효율을 극대화 시킬 수 있는 ‘멀티클리케이션’이 없이 풍력발전기에서 날개가 돌아가는 동력을 직접 받아 전력을 생산해 낸다.

기어가 있는 풍력발전기에 비해 덩치가 작고, 날개 뒷부분의 크기가 작으며 날개의 방향은 바람을 향해서 계속 변한다. 꼭대기에 있는 모터 뒤에는 센서가 장착되어 있어 최적의 풍향을 찾아 날개가 자동으로 움직이기도 한다.

○ 기술적인 측면에서 이 방식이 보수․유지․관리가 훨씬 수월하다. 건설비용 면에서는 기어가 있는 풍력발전기와 차이가 없지만 유지면에서 관리비용이 많이 낮아진다.

◇ 풍력발전기 소음문제를 해결한 설비개발 진행

○ 현재는 풍력발전의 미래가치가 크게 주목받고 있지만 과거에는 풍력발전기의 날개가 회전하면서 발생시키는 소음 때문에 반대하는 사람들도 적지 않았다.

그러나 시간이 지나면서 3세대, 4세대 풍력발전설비들이 등장하였고, 공기역학을 감안한 설계가 도입되면서 소음이 거의 나지 않는 풍력발전기를 개발해 냈다.

◇ 에너지 저장 문제의 대두와 천연가스 저장 방식 개발

○ 에너지 발전 시장에서 갈수록 점점 중요해지고 있는 것은 에너지를 생산한 이후 ‘저장’ 문제이다. 이 문제를 해결하기 위해 나온 방안으로는 △저장 배터리(축전지) 방식 △예비전력을 활용하여 수력발전에 이용하는 방식(펌프식 발전) △친환경 에너지를 활용하여 추가 에너지 생산 등이 있다.

○ 특히 에너지 저장은 주로 배터리 방식이나 터널을 뚫어 남은 에너지를 펌프질, 에너지가 필요할 때 다시 생산해내는 시스템을 구축하고 있는데 환경적인 문제가 있어 주민과의 갈등이 남아있는 부분이다.

○ 주로 스위스와 포르투갈에서 이런 방식으로 사용하고 있는데 이런 방식도 독립적인 운영보다는 원자력 발전소와 연계하여 사용하고 있어 완전한 해결방식은 아니다. 그래서 독일에서도 1차적으로 시행할 수 있는 친환경 에너지 저장방식에 관해 논의 중이다.

○ 풍력발전기로 전력을 생산하고 생산된 전력 가운데 남는 에너지가 있을 경우에는 수소와 산소를 분리해내고 수소와 탄소로 메탄가스를 생산, 이 가스가 가정에 공급되는 시스템을 가지고 있다. 이러한 방식으로 친환경 에너지 보급 확대 계획을 펼칠 계획이다.


▲ 재생에너지원으로 발전한 전력을 천연가스로 저장하는 방식[출처=브레인파크]
 

□ 질의응답

- 주민참여식 전력생산은 가정에서 태양광에너지 만들 때 드는 비용은 자부담을 하는가, 정부에서 지원해주는지.

"2000년 처음 에너지관련 법안이 만들어졌을 때는 발전설비 설치를 위한 비용은 개인의 몫이었지만, 별도로 전력회사에서 지원해주었다. 당시 발전설비 비용은 54.75센트 수준이었고 지금은 8~10센트 정도로 낮아졌다.

주민이 발전해서 쓰는 전기비용은 전력회사에서 되돌려주고, 주민이 생산한 에너지를 직접 사용하는 방식으로 진행되고 있다."

□ 일일보고서

◇ 발전 관련 시민들의 적극적인 의사표출과 합의과정 인상적

○ 원자력 발전소를 설치하려 하였으나 영국, 이탈리아 시민까지 이곳의 원자력 발전소 설립반대운동에 참여했다는 점이 인상적이다. 우리나라도 원전 설립계획 시 주민들의 적극적인 의견표시와 의견에 대한 합의를 위한 장이 필요하다고 본다.

○ 체르노빌, 후쿠시마의 원전사고 이후 원전 사고에 대한 구체적인 대비책을 강구해야한다는 것은 전 시민적인 고민이다. 독일은 원전 폐쇄로 인한 대체방안으로 수력, 풍력 등 친환경 에너지로 선택했다. 에너지 관련 시민단체가 거의 국가정부에서 해야 할 수준으로 문제점에 대해 고민을 하고 있다는 점이 놀라웠다.

○ 연방정부가 국민 누구에게나 신재생에너지를 활용해 전력을 생산해 낼 수 있도록 여건을 마련해 주고 시민 주주회사에서 이런 풍력발전단지에 투자를 하는 구조체계가 잘 갖춰져 있다.
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