'태양열 제련소' 신재생 에너지 기반 제조업의 미래 될까?

[서울신문 나우뉴스]

현재 태양 에너지 분야의 대세는 태양광 에너지입니다. 태양 전지를 이용해서 태양광을 직접 전기로 바꾸기 때문에 복잡한 에너지 전환 장치나 보일러, 터빈 등이 필요 없고 건물의 지붕이나 벽면에도 설치가 가능하며 최근 기술 발전과 대량 생산으로 인해 가격도 저렴하다는 장점이 있습니다.

태양 에너지를 거울로 모아서 뜨거운 고압 증기를 만든 후 터빈을 돌리는 태양열 발전 기술 역시 많은 발전을 이룩했으나 최근 태양광 발전과의 경쟁에서 밀리는 모습입니다. 열에너지를 전기로 바꾸기 위해 복잡한 발전 시설이 필요하다는 점과 열에너지의 전기 에너지 전환 효율이 30%를 넘기 힘들다는 점이 발목을 잡고 있습니다.

하지만 태양열에너지에 새로운 가능성이 있다고 믿는 사람들도 있습니다. 빌 게이츠가 투자한 태양열에너지 스타트업인 헬리오젠(Heliogen)도 그 중 하나입니다. 헬리오젠은 2019년에 여러 개의 거울을 이용해 태양 에너지를 모아 섭씨 1000도 이상의 고온을 달성하는데 성공했다고 발표했습니다.

수백 개 이상의 거울을 이용해 태양 에너지를 한곳에 모으는 집중식 태양열 발전(concentrated soar power, CSP) 자체는 오래된 기술이지만, 현재 상업 발전을 하는 태양열 발전소는 대부분 섭씨 500~600도의 온도를 사용합니다. 이 정도만 해도 물을 끓여 뜨거운 수증기로 만들기에 부족함이 없는 데다 너무 온도를 높이면 집열 시스템에 과부하를 주기 때문입니다.

그러나 헬리오젠의 목표는 전통적인 태양열 발전이 아닙니다. 이 회사의 목표는 고온 태양열 시스템을 이용해서 철강이나 시멘트 제조업 같은 굴뚝 산업에 친환경 에너지를 도입하는 것입니다. 지금까지 산업 제조 공정에 필요한 열은 대부분 화석 연료에서 나왔습니다. 따라서 철강, 시멘트, 유리 등 여러 가지 산업 제품 제조 과정에서 막대한 양의 이산화탄소가 배출되고 있습니다. 관련 분야 기업들은 친환경 열에너지 없이는 온실가스 감축 목표를 달성하기 어려운 상황입니다.

헬리오젠의 태양 에너지 집중 시스템은 단지 많은 거울을 사용할 뿐 아니라 이 거울들을 인공지능 기반 알고리즘으로 정교하게 컨트롤해 기존의 태양열 집중 시스템보다 더 높은 고온을 달성할 수 있습니다. 이 시스템을 도입하겠다고 발표한 첫 번째 기업은 호주의 거대 광산 업체인 리오 틴토(Rio Tinto)입니다.

리오 틴토는 2022년까지 캘리포니아에 있는 붕소 광산과 제련소에 헬리오젠의 고온 태양열 시스템을 도입하겠다고 발표했습니다. 이 태양열 제련소는 시간당 최대 1만5876㎏의 고온 수증기를 만들 수 있으며 밤에도 열에너지 저장 시스템을 이용해서 고온 수증기를 만들 수 있습니다. 현재는 천연가스 보일러를 이용해서 같은 일을 하고 있는데, 태양열 시스템이 도입되면 5000대의 자동차가 내뿜는 것과 같은 양의 이산화탄소를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

리오 틴토는 세계 2위의 광산 업체로 연간 막대한 양의 이산화탄소를 배출하고 있습니다. 리오 틴토는 2030년까지 온실가스 배출을 45% 줄이겠다고 공언한 상태입니다. 이를 위해 2025년까지 10억 달러 이상을 투자할 계획입니다. 태양열 제련소 도입도 그중 하나로 일단 소규모 시스템을 도입해 경제성과 신뢰성을 검증한 후 더 대규모 시스템을 도입할 계획입니다.

리오 틴토의 태양열 제련소가 성공적으로 가동되면 더 많은 기업들이 태양열 시스템에 관심을 갖게 될 것입니다. 물론 태양열 시스템은 위치와 기후 조건에 상당한 영향을 받는다는 단점도 있습니다. 그럼에도 온실가스 감축과 친환경에 대한 요구가 커지는 상황에서 참신하고 의미 있는 시도임에 분명합니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　　

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