전기를 스스로 생산하는 도시, 에너지 자립도시의 미래

전기를 스스로 생산하는 도시, 에너지 자립도시의 미래

대학생신재생에너지기자단 27기 이서영

에너지 자립도시란?

에너지 자립도시는 도시 내에서 필요한 에너지를 자체적으로 생산하고 소비해 외부 전력망에 대한 의존도를 최소화하는 도시를 뜻하며, 태양광, 풍력 등 신재생에너지의 활용과 에너지 저장 시스템(ESS), 마이크로그리드, 스마트그리드 등의 기술을 결합해 구축된다. 전통 중앙집중식 전력시스템은 대규모 발전소에서 생산된 전력을 송전망을 통해 각 지역으로 전달하는 방식이다. 이러한 시스템은 송전 손실, 자연재해로 인한 대규모 정전, 에너지 수급의 불안정성 등 여러 한계를 지니고 있다. 특히, 화석연료 기반의 발전은 온실가스 배출로 인한 기후 변화의 주요 원인 중 하나로 지목되고 있다. 이러한 한계를 극복하고 지속 가능한 에너지 시스템을 구축하기 위해 에너지 자립도시의 필요성이 주목받고 있다. 관련 기술과 사례를 소개하며 현황과 전망 등을 알아보고자 한다.

 

에너지 자립 기술

에너지 자립도시를 구현하기 위해서는 다양한 기술의 융합이 필요하다. 그 중 태양광이나 풍력 등 신재생에너지의 활용은 필수적이다. 태양광 발전은 건물 옥상이나 유휴 부지에 설치해 전력을 생산하며, 풍력 발전은 바람이 강한 지역에서 효율적으로 전력을 생산할 수 있다. 이러한 신재생에너지는 무한하고 청정한 에너지 자원으로, 화석연료의 대안으로 각광받고 있다. 그러나 신재생에너지는 기상 조건에 따라 생산량이 변동되기 때문에 안정적인 전력 공급을 위해 에너지 저장 시스템(ESS)의 도입이 필요하다. ESS는 전력을 저장해 필요할 때 공급함으로써 안정적으로 에너지를 공급해 줄 수 있다.

특정 지역이나 건물 단위에서 독립적으로 전력을 생산하고 관리할 수 있는 소규모 전력망인 마이크로그리드와 전력망에 정보통신 기술을 접목해 실시간으로 전력 수요와 공급을 관리하는 스마트그리드 또한 에너지 자립도시의 핵심 기술이다. 인공지능(AI)은 데이터 분석을 통해 에너지 사용 패턴을 예측하고 최적화된 전력 운용을 가능하게 해 에너지 효율성을 높이고 불필요한 에너지 낭비를 줄여준다.

 

국내·외 사례

① 서울시 성대골 에너지자립마을

서울 동작구 상도동에 위치한 성대골 마을은 2011년 후쿠시마 원전 사고를 계기로 에너지 자립을 위한 활동을 시작했다. 주민들은 '성대골 절전소'를 운영해 에너지 사용량을 모니터링하고, 이를 통해 전기 사용량을 매년 10%씩 절감할 수 있었다. 2012년에는 서울시 에너지 자립 시범마을로 선정돼 마을 주민들을 주축으로 햇빛발전협동조합을 설립해 태양광 발전 설비를 설치하고, 에너지 효율 개선 사업을 추진했다. 또한, 기후변화와 에너지 교육을 통해 에너지 강사를 양성하고, 에너지 자립마을 축제 등을 개최해 에너지 절약 문화를 조성하는 등 다양한 활동을 전개했다. 이러한 노력의 결과로 성대골 마을은 2012년 서울환경상 대상을 수상했으며, 주민들의 자발적인 참여로 에너지 소비를 줄이고 에너지 효율과 신재생에너지 생산을 늘려 에너지 자립도를 높인 에너지자립마을의 대표 사례로 알려져 있다.

 

② 충청남도

충청남도 홍성군 원천마을은 2016년부터 가축분뇨를 활용한 에너지화 사업을 추진하여 마을 전체의 자립을 위해 주택 태양광과 지열 보급을 시작했다. 현재 빈집을 제외한 모든 가구에 태양광 발전 설비가 설치돼 있으며, 2018년에는 패시브하우스 개념의 돼지 축사를 준공해 에너지 효율을 개선했다. 또한, 홍성군 죽도는 에너지 자립섬 구축 사업을 통해 신재생에너지로 전력을 공급하는 섬으로 탈바꿈했다. 충청남도와 한화그룹, 충남창조경제혁신센터가 협력해 추진된 사업으로 기존 디젤 발전을 태양광 등 신재생에너지로 대체해 소음과 환경오염 문제를 해결했다.

[자료1. 원천마을 농촌에너지전환 모식도]

출처 : 오마이뉴스 

 

③ 독일

독일의 펠트하임은 에너지 자립의 대표적인 성공 사례로 꼽힌다. 37가구, 150명의 주민으로 구성된 이 마을은 풍력발전기, 태양광 단지, 농가의 돼지 분뇨에서 전기와 열을 생산하며, 이 중 단 1%만을 자체 소비하고 나머지는 모두 판매해 수익을 창출하고 있다. 또한, 폐목재에서 나온 우드칩을 태우는 바이오매스 시설과 열병합발전소를 활용해 난방과 온수를 공급하며, 이러한 자립형 에너지 시스템 덕분에 실업률 0%라는 성과를 거두고 있다.

프라이부르크 역시 독일을 대표하는 에너지 자립도시다. 1986년 체르노빌 원전 사고 이후 탈원전을 선언한 이 도시는 건물 외벽에 태양광 모듈을 부착해 전체 에너지의 약 15%를 태양광으로 충당하고 있다. 또한, 자원 재활용률이 70~80%에 달하며, 재활용이 어려운 폐기물은 소각한 후, 이때 발생한 폐열을 지역사회 에너지로 활용하는 순환 시스템을 구축했다. 도시 전체 면적의 70% 이상이 숲과 녹지로 조성돼 있으며, 자전거 우선 정책과 12km 길이의 인공 수로 ‘베힐레’를 통해 친환경 도시로 자리 잡았다.

 

에너지 자립도시 한계

이처럼 에너지 자립마을은 지속가능하고 효율적인 대안으로 주목받고 있다. 그러나 성공적으로 운영되기 위해서는 여러 과제를 극복해야 한다. 먼저 자립마을은 신재생에너지 설비 구축을 위한 초기 투자 비용과 주민들의 적극적인 참여와 협력이 필수적이다. 또한 태양광 시설 설치 공간의 부족, 신기술 도입 비용의 부담, 에너지 생산량 관리의 어려움 등 기술적 한계를 이겨내야 한다. 이러한 과제를 극복하기 위해서는 정부와 지자체의 재정적·정책적 지원을 통해 비용 부담을 줄이고 주민들의 참여를 유도해야 한다. 이와 더불어 주민들의 에너지 자립에 대한 이해를 높이고, 적극적인 참여를 이끌어내기 위한 교육 프로그램과 에너지 생산과 소비를 효율적으로 관리할 수 있는 시스템을 구축하고, 기술적 지원을 통해 시설 운영의 효율성을 높여야 한다.

에너지 자립마을은 지속 가능한 미래를 위한 중요한 방안이다. 성공적인 운영을 위해서는 경제적, 사회적, 기술적 한계를 극복하기 위한 노력이 필요하며 정부와 주민들의 협력, 지속적인 관심과 지원이 있다면 에너지 자립마을은 우리 사회와 환경에 긍정적인 영향을 미칠 것이다.

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1.  "에너지 자립마을의 전망은?",  15기 박정우, 16기 배영은, 16기 홍인설, 17기 노혜윤, 17기 심우빈  https://renewableenergyfollowers.tistory.com/2930 

에너지 자립마을의 전망은?

2. "에너지 부족(不足)? No! 에너지 부족(部族)인 에너지 자립마을을 파헤쳐보자!", 11기 유지민https://renewableenergyfollowers.tistory.com/2250

에너지 부족(不足)? No! 에너지 부족(部族)인 에너지 자립마을을 파헤쳐보자!

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참고문헌

[국내·외 사례]

1) 김경우・오윤경 ・ 신가희, "에너지 전환 공동체 사례 분석: Elinor Ostrom의 사회-생태체계 적용" 地域政策硏究(충북연) 34.3 pp.81-110 (2023) : 81.

2) 박미리, "서울 한복판에서 에너지 문제로 뭉친 마을을 소개합니다", 이로운넷, 21.02.18, https://www.eroun.net/news/articleView.html?idxno=22809

3) 여형범・오혜정, "충남 에너지자립마을 추진 방안", 충남연구원, 2016

4) 이유진, "똥이 '에너지'인 마을, 이게 어떻게 가능했냐면", 오마이뉴스, 23.12.21 https://www.ohmynews.com/NWS_Web/View/at_pg.aspx?CNTN_CD=A0002986649&utm_source=chatgpt.com

5) 이효상, "죽도, 에너지 자립 ‘탄소제로’섬으로 새 출발", 경향신문, 16.05.18 https://www.khan.co.kr/article/201605181130001

6) 한국동서발전, "에너지자립마을 그곳에 가면! [해외 사례]", 19.07.19  https://blog.naver.com/iamewp/221589961475

7) KEET Fair, "에너지 자립 100%의 섬이 다?! ‘해외 에너지 마을’ 알아보기", 22.09.30 https://blog.naver.com/keetfair/222888334277