블루오션의 나라 아프리카, 태양광발전은?

블루오션의 나라 아프리카, 태양광발전은?

대학생신재생에너지기자단 18기 이다연

 척박, 사막, 부족. 아마 아직도 많은 사람이 '아프리카' 하면 떠올리는 이미지일 것이다. 이런 아프리카에 태양광에너지의 대중화는 단가의 부문에서 어쩌면 어울리지 않는 부분이라고 생각할 수도 있다. 하지만 지난달, 한 아프리카재단과 연세대학교 창업지원부에서 주관한 아프리카 창업캠프에서는 아래의 지도 한 장으로 대부분 사람의 생각을 완전하게 뒤바꾸었다. 바로 아프리카의 태양광발전이 생각보다 많은 지역에서 디젤 발전보다 더 저렴하다는 것이다. 그렇다면 아프리카의 태양광에너지는 어떠한 상황인지보다 정확하게 알아보자. 

 

[자료 1. 아프리카의 에너지 가격 비교 - 디젤 / 태양광(노란색은 태양광발전이 디젤발전보다 저렴한 지역이다)]

 

출처 : iop science

 

아프리카의 에너지 수요 및 신재생에너지

 아래 그림에서 확인할 수 있듯이, 국제에너지기구(IEA)에서 공개한 차트에 의하면, 지난 2018년까지 아프리카에 공급되고 있는 에너지 종류는 바이오 및 폐기물 에너지가 압도적으로 가장 많은 양을 차지하고 있으며, 전체 에너지원 중 태양광이 공급한 에너지의 비율은 2015년 기준 0.4%에 그쳤다. 그렇다면 이렇게 아프리카의 신재생에너지 비율이 현저히 적은 것은 그것의 자원이 부족해서일까?

 

[자료 2. 1971~2017년도 아프리카의 에너지 생산에 대한 그래프]

 

출처 : 국제에너지기구(IEA)

 정답은 아니라는 것이다. 환경부와 한국환경산업기술원에서 발표한 ‘아프리카 지역에서의 신재생에너지 잠재성’에 따르면 아프리카 대륙은 다양한 신재생에너지에 관련하여 잠재력을 지니고 있는데, 특히 중남부 지역에는 바이오매스와 수력에 대한 잠재력이, 동쪽 및 남부 지역에는 고품질의 풍력 자원이 풍부하며 전 대륙에 걸쳐서는 태양광 및 태양열 자원이 매우 풍부하다고 밝혔다. 특히 전 대륙에 걸쳐 풍부하게 분포하고 있는 태양광 발전은 국지적인 off-gride를 중심으로 5년 사이 태양광 설비가 10배 이상 늘어나는 성장을 보였다. 이렇듯 아프리카의 신재생에너지는 태양광의 off-gride solar power system을 중심으로 해서 지속적으로 성장하고 있다. 

 

Off-gride solar power system(독립형 태양광 발전)?

 그렇다면 off-gride solar power system이란 무엇일까? Off-gride solar power syste, 독립형 태양광 발전이란 전기가 들어오기 어려운 지역에서 많이 사용하는 시스템으로 전력회사와 전력의 주고받음을 하지 않고, 즉 전력망에 의존하지 않고 자체적으로 해결할 수 있는 발전시스템이다. 독립형 태양광 발전 시스템의 원리에 대하여 간단히 살펴보자면 다음과 같다.

 

[자료 3. 독립형 태양광 발전 시스템 구조]

 

출처 :  에너지저장시스템 시장과 동반 성장 전망

 독립형 태양광 발전 시스템은 태양전지 패널, 배터리(battery), 충전 조절기(charge controller), AC/DC 인버터로 이루어지는데 태양전지 패널은 직류 전기를 발생시키고 이때 생산되는 전기는 직류이므로 차후에 DC-AC 인버터가 필요하게 된다. 태양전지에서 생산된 직류전기는 흐린 날이나 빛이 없을 때의 전기사용을 위해 배터리(battery)에 저장한다. 충전 조절기(charge controller)는 태양전지와 배터리 사이에 위치한 것으로 배터리에 전기가 만충전 될 시에는 전압을 차단하고, 충전 부족 시에는 접속하는 동작을 자동으로 행하여 충전상태를 모니터링하는 역할을 한다. 이는 배터리의 손상을 막고 배터리에서 태양전지 패널로 전력이 역류하는 것을 방지해준다.

  이러한 독립형 태양광발전은 설치지역에 제한을 받지 않으며 전력을 배터리에 저장하였다가 발전이 어려운 밤에도 사용할 수 있어 전력 운용 효율이 높다. 또한 배터리로부터 전력을 사용하기 때문에 전력 품질이나 안정성도 뛰어나다는 장점이 있다. 그렇기에 독립형 태양광발전은 지속해서 성장할 것으로 보이는데, 이와 관련하여 Frost&Sullivan에 의하면 세계 태양광 설치 시장 중 독립형 태양광 발전 시스템 시장이 차지하는 비중은 2013년에 32%, 2020년에는 33.5%로 성장할 것으로 예측하고 있다.

 

아프리카의 태양광 발전과 off-grid

 off-grid의 전력망을 따로 요구하지 않는다는 점은 아프리카의 풍부한 태양에너지 자원을 열악한 전력망에 제한받지 않고 효율적으로 이용 가능하게 한다는 점에서 아프리카에 매우 적합한 태양광발전 시스템이라고 할 수 있다. 이러한 off-grid시스템의 장점은 전체의 1/10미만의 가구들만이 전기를 사용할 수 있었던 르완다의 북부 지역에 전력망에 의존하지 않는 단순한 태양광 발전 시스템을 이용하여 도로변에 위치한 수많은 농가에 조명을 공급할 수 있게 하였다. 이런 점에 힘입어 off-grid는 빠른 속도로 발전하고 있으며 불과 몇 년 전까지만 해도 아프리카 내에 얼마 존재하지 않던 독립형 태양광 발전 산업은 2017년도에 약 6십만 가구에 전력을 공급하였고 이에 대한 여파는 2018년까지 아프리카의 가정용 태양광 발전 시스템의 수가 60 ~ 100% 증가할 것이라는 전망을 낳았다. 

 

아프리카 태양에너지의 잠재성

 환경부와 한국환경산업기술원은 지난해 발간한 ‘아프리카 지역에서의 신재생에너지 잠재성에 대한 분석 보고서’에서 태양광 발전의 경우 아프리카의 열악한 전력망 문제만 해결될 시 태양광 발전만으로도 미래의 에너지 수요를 초과할 만큼의 전력을 생산할 수 있다고 예상하였다. 이렇듯 아프리카의 태양광 에너지는 세계 최고 수준이라고 볼 수 있을 정도의 잠재력을 지니고 있다.

 이와 관련하여 북아프리카의 사막 지역과 남부 및 동부 아프리카의 일부 지역은 높은 수준의 일조량을 유지하고 있으며 사헬 지역과 열대성 조건은 강한 태양 조사를 특징으로 하고 있어 태양광 발전에 중요한 자원을 풍부하게 지니고 있다. 뿐만 아니라 아프리카 지역에 있는 가장 작은 국가들조차도 적어도 두 개의 발전 유형 중 한 가지에 대해 수GW급의 잠재력을 지니고 있다. 이렇듯 아프리카의 신재생에너지(특히 태양광 에너지)는 대륙의 모든 국가에 통틀어 상당한 잠재력을 지니고 있다. 

 

[자료 4. 발전 부문에서의 신재생에너지 활용 현황 및 향후 예측]

 

출처 : IRENA

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참고문헌

[아프리카의 에너지 수요 및 신재생에너지]

1) 국제에너지기구, www.iea.org/search/charts?q=africa%20energy&page=1

2) GP3Korea, Povertyinfo.ORG, "아프리카 전력 공급을 확대하는독립형(off-grid)태양광 발전",  2017.2.14, m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=gp3project&logNo=220935317573&proxyReferer=http:%2F%2Fwww.google.co.kr%2Furl%3Fsa%3Dt%26rct%3Dj%26q%3D%26esrc%3Ds%26source%3Dweb%26cd%3D%26ved%3D2ahUKEwjm-IXh_v_tAhUIc3AKHcSNCuEQFjACegQIARAC%26url%3Dhttp%253A%252F%252Fm.blog.naver.com%252Fgp3project%252F220935317573%26usg%3DAOvVaw31U7tOuxi2tH2Pkea0FxQR 

[Off-gride solar power system(독립형 태양광 발전)?]

1) 박 훈, "에너지저장시스템 시장과 동반 성장 전망", 10p, 미상

2) 환경부, 한국환경산업기술원, "아프리카 지역에서의 신재생에너지 잠재성", 15p, 2019

3) 해줌, 친절한 해줌씨의 테마 블로그, "[태양광 발전 시스템 종류] 하이브리드 vs 독립형 vs 계통연계형", 2020.8.31, blog.naver.com/haezoom/222076150495

4) GP3Korea, Povertyinfo.ORG, "아프리카 전력 공급을 확대하는독립형(off-grid)태양광 발전", 2017.2.14, m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=gp3project&logNo=220935317573&proxyReferer=http:%2F%2Fwww.google.co.kr%2Furl%3Fsa%3Dt%26rct%3Dj%26q%3D%26esrc%3Ds%26source%3Dweb%26cd%3D%26ved%3D2ahUKEwjm-IXh_v_tAhUIc3AKHcSNCuEQFjACegQIARAC%26url%3Dhttp%253A%252F%252Fm.blog.naver.com%252Fgp3project%252F220935317573%26usg%3DAOvVaw31U7tOuxi2tH2Pkea0FxQR 

[아프리카의 태양광 발전과 off-grid]

1) GP3Korea, Povertyinfo.ORG, "아프리카 전력 공급을 확대하는독립형(off-grid)태양광 발전", 2017.2.14, m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=gp3project&logNo=220935317573&proxyReferer=http:%2F%2Fwww.google.co.kr%2Furl%3Fsa%3Dt%26rct%3Dj%26q%3D%26esrc%3Ds%26source%3Dweb%26cd%3D%26ved%3D2ahUKEwjm-IXh_v_tAhUIc3AKHcSNCuEQFjACegQIARAC%26url%3Dhttp%253A%252F%252Fm.blog.naver.com%252Fgp3project%252F220935317573%26usg%3DAOvVaw31U7tOuxi2tH2Pkea0FxQR 

[아프리카 태양에너지의 잠재성]

1) 박 훈, "에너지저장시스템 시장과 동반 성장 전망", 10p, 미상

2) 환경부, 한국환경산업기술원, "아프리카 지역에서의 신재생에너지 잠재성", 15p, 2019

3) GP3Korea, Povertyinfo.ORG, "아프리카 전력 공급을 확대하는독립형(off-grid)태양광 발전", 2017.2.14, m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=gp3project&logNo=220935317573&proxyReferer=http:%2F%2Fwww.google.co.kr%2Furl%3Fsa%3Dt%26rct%3Dj%26q%3D%26esrc%3Ds%26source%3Dweb%26cd%3D%26ved%3D2ahUKEwjm-IXh_v_tAhUIc3AKHcSNCuEQFjACegQIARAC%26url%3Dhttp%253A%252F%252Fm.blog.naver.com%252Fgp3project%252F220935317573%26usg%3DAOvVaw31U7tOuxi2tH2Pkea0FxQR