독일 Angela Merkel 총리는 2020년까지 탄소 및 기타 오염물질 배출을 상당 부분 줄이기 위한 계획을 달성하기 위해 자국의 석탄 산업을 부분적으로 폐쇄할 가능성을 내비치고 있다. 독일 고위관계자들은 아직 이 논의가 결코 합의점에 도달하지 않은 상태라고 주장하고 있는 바, 앞으로 매우 긴 논쟁거리가 될 가능성이 존재한다. 일부 전문가들은 재생에너지의 급격한 유입이 전력망의 안정성을 해친다고 주장하는 반면, 다른 이들은 독일 전력망이 유럽에서 가장 튼튼하다고 주장한다. 그러나 줄어드는 원전 설비용량과 재생에너지에 대한 지나친 의존도가 전기요금을 다른 유럽국가 대비 크게 상승시킬 것이라는 비판도 있다. 이러한 비판은 정부가 석탄산업의 미래를 결정짓는 정책을 수립해가는 과정에서 더욱 거세질 것으로 예측된다.
 
2011년 후쿠시마 원전사고 이후 Merkel 총리는 원자력발전소와 석탄화력 발전소를 단계적으로 폐지하고 재생에너지로 전환하는 계획을 발표하였다. 에네르기벤데(Energiewende, 에너지혁명)로 불리는 이 계획은 2022년까지 원전을 완전 폐지하고 2050년까지 재생에너지로의 전환을 마무리하는 것이다(GTB2013110183). 독일은 탄소배출 저감을 위한 2020년 목표 외에 자국의 에너지수요 중 80%를 재생에너지로 공급하겠다는 목표도 있다.
 
독일 환경부 Barbara Hendricks 장관은 Phys.org에서 독일이 만약 석탄 의존도를 낮추지 않는다면, 2020년의 탄소 및 기타 오염물질 배출 저감 목표를 달성하기 어려울 것이라고 말한다. 그러나 부총리 Sigmar Gabriel은 전혀 다른 의견을 보이고 있다. Gabriel은 석탄이 에너지공급 신뢰성을 보장하고 일자리를 창출하며 합리적인 가격을 보이고 있다고 주장하였다. 그는 원전과 석탄발전소를 한꺼번에 퇴출시킬 수는 없다고 강조하였다. 이 두 가지 상반된 의견은 석탄발전소를 폐쇄하고 어떤 영향이 있을지에 대한 논쟁을 일목요연하게 요약한 것일 수 있다. 약 50개의 석탄발전소가 이미 폐쇄 계획을 갖고 있으며, 법적으로 더 많은 석탄발전소를 폐쇄하는 논의가 진행 중이다.
 
한편, 독일의 에너지전환은 또한 석탄에 대해 의존도를 높이는 결과를 가져왔다. 이는 부분적으로 미국에서의 셰일가스 생산의 급격한 증대와 관련이 있다. 미국에서 천연가스가 풍부해지자 남는 석탄을 유럽으로 수출하는 일이 늘어났다. 미국의 석탄은 러시아의 천연가스보다 가격이 싸기 때문에 유럽에서도 미국의 석탄 수입을 늘리게 된 것이다. 이는 독일의 현대식 가스화력발전소에 심각한 영향을 미쳤다. 석탄생산의 증가는 또한 오염물질 배출에 대한 낮은 수준의 패널티 덕에 촉진된 면도 있다.
 
석탄발전소 개수를 줄이는 것은 또한 석탄 산업이 수많은 일자리를 제공하기 있기 때문에 고통스러운 일이다. 석탄 산업에 대한 비판론자들은 발전소 폐쇄가 대규모 일자리 손실을 의미하지는 않는다고 주장한다. 석탄산업 일자리가 보다 청정한 전력을 제공하는 산업에 의해 대체될 것이라고 주장한다. 2004년과 2012년 사이 재생에너지 부문 일자리가 독일에서 3배로 확대되었다. 2012년 독일의 재생에너지 부문 일자리 수는 대략 37만8,000개로 추산된다. 일부는 재생에너지 부문의 일자리 성장은 Energiewende의 결과로 국가 전체적으로 계속될 것으로 예상하고 있다(GTB2013110183). 물론 석탄산업 지지자들은 그 주장에 동의하지 않는다. 관련 요인들을 고려할 때, 석탄 이슈는 정치적으로나 경제적으로 매우 어려운 문제이다. 석탄은 독일에서 장기간 에너지원 역할을 해왔고, 많은 비중을 차지해 왔다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

인도는 지금 태양광발전의 붐이 일고 있다. 그리고 태양발전 관련 비용이 계속 하락함에 따라 인도의 산업 및 상업 소비자들은 이를 최대로 활용하는 방안을 고려하고 있으며, 지붕형 태양발전(Rooftop Solar Power) 분야까지 확대될 전망이다.

인도은 최근 상당한 양의 태양발전을 도입하려 하고 있다. 이러한 태양발전 붐속에서 2018년까지 1.5 GW의 지붕형 태양발전 생산능력을 확보하게 될 것이라는 보고서를 통해 인도의 에너지 산업 변화를 이해할 수 있다. 최근 컨설팅 회사인 Bridge to India 가 보고한 자료에 따르면 인도내 산업 및 정책 변화로 2018년까지 1.5 GW규모의 지붕형 태양발전 생산능력을 확보할 것으로 예상된다. 현재 태양발전 관련 설비용량은 300 MW 이하이며, 대부분의 프로젝트는 인도 남부 지역에 위치하고 있다. 지붕형 태양발전은 산업 및 상업 소비자들 간에 가장 인기 있는 기술이다. 인도 남부 지역은 전력이 부족한 지역으로 소비자들에게 스스로 생산할 수 있는 전력 시스템을 구축할 것을 요구하고 있다.

인도의 타밀나두(Tamil Nadu) 주는 설비용량 중 가장 비중이 높은 지역으로, 인도 태양발전 총 설비용량 중 18%에 약간 못 미친다. 그리고 설치 프로젝트의 13%만이 인도 신재생에너지부(Ministry of New and Renewable Energy)로부터 보조금을 지원받을 뿐이다. 이는 지붕형 태양발전 분야가 재정적으로 볼 때 실현가능하고, 앞으로 성장할 큰 가능성이 있다는 것을 입증한다. Bridge to India는 산업 및 상업적인 면에서의 성장은 근본적인 재정적 혜택에 의한 것이지만 가정용 분야의 성장은 전기 이용을 위한 필요성이 견인해왔다고 설명하였다. 그러나 이러한 점은 가까운 미래에는 변화가 될 것으로 보인다.

일부 주 정부는 가정용 분야의 지붕형 태양발전을 적극 권장하게 위해 넷 미터링(Net Metering)과 발전차액지원제도(Feed-in Tariff)에 대한 계획을 세웠다. 따라서 일반 발전자원을 이용하여 생산되는 전기 비용이 점차 증가됨에 따라 가정의 소비자들은 비용을 절감하고 발전 및 과잉전기를 판매하여 얻어지는 잠재적인 수익을 확보하는데 눈을 돌릴 수 있다.

지난 2010년 내셔널 솔라 미션(National Solar Mission)이 발표된 상황 하에서 인도는 2022년까지 2 GW에 달하는 분산형 태양발전 생산능력을 확보하고자 계획하고 있다. 그러나 현재 인도정부가 2020년 말까지 모든 가정들이 전기를 이용할 수 있도록 환경을 제공한다는 목표를 고려하여 100 GW까지 상향될 전망이다. 추가적으로 주 정부는 공공건물의 지붕에 PV 시스템을 도입하기 위한 정책이나 지붕형 태양광발전 시스템을 구축하기 위해 사용되지 않는 공간을 임대하는 `Rent-a-roof`와 같은 혁신적인 이니셔티브를 실행하고 있다.               

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

모든 기체 및 액체가 투과할 수 없는 그래핀(graphene)이지만 양성자(proton)는 쉽게 투과할 수 있다는 사실이 맨체스터대학(University of Manchester) 연구팀에 의해 발견되었다.

Nature지에 게재된 본 연구는 연료전지 및 다른 수소기반의 기술에 혁신을 가져올 것으로 기대되는데, 이런 기술에서는 수소 만이 통과할 수 있도록 하는 차단막이 필요하기 때문이다.

게다가, 그래핀 멤브레인은 대기에 미량으로 존재하는 수소를 추출해 내는데 사용할 수 있기 때문에 공기로 구동되는 전기 발전기의 가능성을 높여주고 있다.

원자 한 개 정도의 두께를 가진 그래핀은 2004년 맨체스터대학(The University of Manchester)에서 처음 분리 및 연구되었으며, 독특한 차단 능력 때문에 유명해졌다. 이런 차단 능력은 부식방지 코팅이나 불침투성 포장과 같은 다양한 분야에 활용될 수가 있기 때문이다.예를 들어, 가장 작은 원자인 수소는 그래핀 단일층을 평생토록 통과하지 못할 것이다.

Andre Geim이 이끄는 연구팀은 그래핀이 양성자도 차단할 수 있는지를 조사하였다. 연구팀은 양성자도 수소와 마찬가지로 그래핀을 통과할 수 없을 것이라는 기존의 이론예측을 바탕으로, 양성자의 투과가 차단될 것으로 예상했었다.

이런 비관적 예측에도 불구하고, 양성자는 매우 얇은 결정을 매우 쉽게 통과하였으며 특히 높은 온도 및 백금과 같은 촉매 나노입자로 그래핀 표면을 코팅했을 때 양성자의 통과가 더욱 용이한 것으로 나타났다.

본 연구를 통해, 그래핀 및 유사한 물질인 질화붕소(boron nitride)의 단일층은 양성자 전도성 멤브레인(proton-conducting membrane)으로서의 유망한 물질로 대두되게 되었다. 양성자 전도성 멤브레인은 현대 연료전지의 핵심이다. 연료전지는 연료로서 산소와 수소를 사용하며, 투입된 화학적 에너지를 전기로 변환시킨다. 다른 물질의 통과를 억제하면서 양성자의 흐름을 가능하게 하는 멤브레인이 없다면, 이런 기술은 존재하지 못할 것이다.

비록 잘 정립되었음에도 불구하고 연료전지 기술은 실용화를 위해 더 많은 개선을 필요로 하고 있다. 주요한 걸림돌 중 하나는 기존의 양성자 멤브레인을 통한 연료의 교차현상(fuel crossover)으로, 연료전지의 효율성 및 내구성을 저하시킨다.

맨체스터대학 연구팀은 그래핀 혹은 질화붕소 단일층의 사용으로 기존 멤브레인을 더욱 얇고 효율적으로 제조할 수 있어서, 연료의 교차 및 오염문제가 감소하게 될 것이라고 밝혔다. 이로써 연료전지의 경쟁력도 향상될 것이다.

또한 원자 한 개 두께 정도의 멤브레인은 습한 대기로부터 수소를 추출하는데 이용할 수도 있다고 연구팀은 밝혔다. 이런 방식의 수소 수확은 연료전지와 결합하여, 대기 중 수소를 연료로 사용하는 휴대용 발전기의 출현을 가능하게 할 것으로 기대된다.

연구팀은 작은 멤브레인을 대상으로 연구를 수행했으며, 지금까지 수소의 흐름량은 당연히 적었다. 그러나 본 발견의 초기 단계에 불과하기 때문에, 수소를 수확하는 능력은 향후 훨씬 개선될 것으로 기대된다. 본 연구의 제1저자이자 박사후 과정 연구원인 Sheng Hu 박사는, 본 연구가 매우 단순하면서도 동시에 전망이 밝다고 밝혔다. 오늘날 그래핀은 평방미터 단위의 시트 형태로 생산되기 때문에, 조만간 상업용 연료전지에도 적용될 수 있을 것이다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

클라우드 컴퓨팅 및 사물인터넷과 같은 신기술이 소비자들 사이에서 점차 보급이 확산되면서, 스마트홈(smart home)의 성장은 전력회사에 기회이자 도전과제를 보여준다. 한편에서는 점차 에너지 사용에 관심을 갖는 소비자들 사이에서 에너지 효율 및 가정 에너지관리에 대한 인식을 제고할 수 있다. 그러나 또한 전력회사들에 기존에 없던 새로운 경쟁자들이 나올 수 있음을 시사한다. 삼성, 애플, 구글과 같은 일반 소비자 대상 기술업체들은 2013년에 전반적으로 스마트홈 기술 개발에 박차를 가하였다. 전력회사들이 동맹전선 구축을 통해 소비자 측 에너지소비 관리 분야에서 경쟁할 수도 있지만, 보다 나은 고객서비스를 제공하지 못할 때 고객 충성도를 잃어버릴 위험성도 있다. 결과적으로 전력회사들은 소비자들과의 직접적인 관계와 그들의 서비스에 대한 매력도를 높이는 방안에 대해 다시 생각하기 시작하고 있다.

가정에너지관리 시장은 2019년까지 19억 달러에 달할 전망인 가운데, 전력회사가 에너지효율 및 수요반응 프로그램을 그들의 사업 포트폴리오에 포함시킬 기회가 무르익었다. Parago의 최근 설문조사에 따르면, 미국 소비자의 단지 14%만이 현 시점에서 수요반응 프로그램에 가입해 있지만, 86%는 적절한 인센티브가 있으면 수요반응 프로그램에 가입할 의사가 있다. 미국 ACEEE(The American Council for an Energy-Efficient Economy)는 지난 15년간 36개 연구결과를 검토한 뒤, 가정에 실시간 에너지소비 정보를 전달하면 가정 에너지소비가 9.2% 정도까지 줄어들 수 있다는 결과를 확인하였다.

전력회사가 직면한 도전과제는 에너지효율 프로그램을 성공적으로 보급하기 위해 가정 부문 고객들과의 관계의 속성을 변화시키는 것이다. 전력회사들은 자사의 고객들이 맞춤화된 프로그램과 인센티브를 통해 전력소비를 현명하게 점검하고 관리할 수 있도록 하기 위해, 개별 소비자의 에너지 소비 방식을 보다 정확히 이해하고자 노력하고 있다.

전통적으로 전력회사들은 가정에서 무엇이 진행되는지에 대한 정보력을 갖지 못했다. 스마트미터와 같은 새로운 기술의 도입으로, 지금은 가정 고객들이 언제, 어떻게 에너지를 사용하는지 더 많은 정보를 가질 수 있게 되었다. 이는 맞춤화된 에너지절약 서비스를 제공할 수 있게 해준다. 그 결과 전력회사들은 고객들과 보다 잘 소통하고 고객의 에너지사용 및 소비를 보다 잘 이해하기 위해 고객을 대하는 접근방식을 전반적으로 변화시키고 있다. 기업과 같은 대형 전력소비자들은 kWh와 같은 전력수요 용어를 이해하지만, 일반 가정 고객들은 대체적으로 그렇지 않다. 일반 고객들이 이해하는 것은 안전, 편안, 제어, 편리 등과 같은 무형의 것들이고, 전력회사는 그러한 고객 수요를 충족시켜줘야 한다.

소통채널도 변화하고 있다. 고객과의 소통에서 전력회사들은 다채널과 모바일 소통을 증대하는 방향으로 나아가고 있다. 모바일은 그 자체로 모든 세대, 지역, 인구 그룹에서 보편적인 접속방식이 되어가고 있다. 최근 Accenture가 수행한 조사에 따르면, 전력소비자의 거의 1/3은 그들의 에너지공급자들이 웹과 모바일을 통해 서비스를 늘려주기를 희망하였다. 특히 젊은 세대일수록 더욱 그런 경향이 강했다.

혁신적인 전력회사들은 그들 스스로 모바일 애플리케이션을 구축하여 소비자들에게 정전, 전기요금관리, 자연재해 및 이상기후 대비 등에 대한 실시간 정보를 제공하고 있다. 모바일 애플리케이션과 툴들은 전력회사가 에너지소비를 줄이고 효율성을 높일 수 있게 도울 뿐 아니라 소비자들을 신규 프로그램에 참여시키고 충성도를 높이는데 일조한다.

전력회사들은 그들이 판매하는 제품이 반드시 고객이 구매하는 제품과 같지 않다는 점을 기억해야 한다. 전기는 필수서비스이다. 그러나 이는 전자 그 자체 때문이 아니라 전기가 주는 편리함 때문이다. 나아가 소비자들은 활용 가능한 정보를 필요로 한다. 월말에 한 차례 제공하는 전력소비 정보는 전력소비 행태에 대한 통찰력도 제공하지 않고 행동을 변화시킬만하지도 않다. 전력회사들은 그들의 고객이 직접 에너지이용을 관리할 수 있게 도울 필요가 있는데, 이것이 소비자들이 원하는 바이다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』