태양광과 풍력 같은 신재생에너지는 빠르게 확대되고 있다. 도시 건물 옥상에는 태양광 패널이 설치되고, 해안과 산에는 풍력 발전기가 들어서고 있다. 이러한 변화만 보면 에너지 문제가 점차 해결되고 있는 것처럼 보인다.
하지만 현실은 다르다. 신재생에너지의 비중이 늘어나고 있음에도 여전히 전력 부족과 에너지 위기는 반복되고 있다. 어떤 날에는 전기가 남아돌고, 또 어떤 날에는 전기가 부족해진다.
이러한 문제의 원인은 단순히 에너지를 적게 생산해서가 아니다. 생산된 에너지가 저장, 운송, 변환 과정에서 손실되어, 실제로 활용되는 양이 줄어들기 때문이다. 결국 지금의 에너지 문제는 '얼마나 더 만들 것인가'보다 '생산된 에너지를 얼마나 효율적으로 사용할 것인가'에 달려있다고 볼 수 있다.
[자료 1. 신재생에너지 확대]
출처 : ⓒ29기 조해나(Chat GPT 생성)
새로운 기술보다 중요한 '효율'
에너지 문제를 해결하기 위해 사람들은 종종 새로운 기술 개발을 떠올린다. 실제로 차세대 배터리, 새로운 수소 생산 방식, 고효율 태양전지 같은 다양한 기술이 계속 등장하고 있다.
그러나 현재 사용되고 있는 신재생에너지 기술 역시 이미 충분한 가능성을 가지고 있다. 문제는 기술 자체의 부족이라기보다, 생산된 에너지가 중간 과정에서 낭비된다는 점이다.
예를 들어 같은 태양광 패널이라도 발전 효율이 높아지면 더 많은 전기를 생산할 수 있고, 송전 과정에서의 손실이 줄어들면 실제 사용할 수 있는 에너지양도 증가한다. 즉, 새로운 기술을 무조건 개발하는 것보다 기존 시스템의 효율을 개선하는 것이 더 현실적인 해결책이 될 수 있다.
특히 최근에는 단순히 발전량을 늘리는 것보다, 공장 내부에서 발생하는 손실을 줄이는 방향의 연구가 중요하게 다뤄지고 있다. 눈에 잘 보이지 않는 작은 손실들이 전체 시스템 효율을 크게 떨어뜨릴 수 있기 때문이다.
태양광, 풍력의 한계와 이를 해결하기 위한 기술들
태양광과 풍력의 가장 큰 특징은 생산이 일정하지 않다는 점이다. 태양광은 낮에만 전기를 생산하고, 풍력은 바람이 불 때만 작동한다. 따라서 전력이 필요한 시간과 생산되는 시간이 맞지 않는 문제가 자주 발생한다.
예를 들어 낮에는 전기가 많이 생산되지만 사용량이 적어 남는 전기가 발생하고, 밤에는 생산량이 줄어 전력이 부족해질 수 있다. 이 과정에서 남는 전기를 제대로 활용하지 못하면 결국 에너지 낭비로 이어진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 대표적인 기술이 ESS이다. 남는 전기를 배터리에 저장해 두었다가 필요한 시간에 다시 사용하는 방식이다. 이를 통해 생산과 소비의 시간 차이를 줄일 수 있다.
또한 최근에는 스마트 그리드 기술도 주목받고 있다. 스마트 그리드는 전력 사용량을 실시간으로 조절하고, 전기가 남는 지역과 부족한 지역을 효율적으로 연결하는 시스템이다. 단순히 전기를 많이 만드는 것이 아니라, 필요한 곳에 적절한 시점에 보내는 것이 핵심이다.
공정 내부의 작은 개선도 중요하다. 예를 들어 발전 과정에서 발생한 열을 다시 활용하는 열 회수 시스템이나, 송전 거리를 줄여 에너지 손실을 최소화하는 설계 역시 전체 효율을 높이는 방법으로 사용된다. 이처럼 신재생에너지 분야에서는 거대한 신기술뿐만 아니라, 공정 과정 속 세부적인 효율 개선도 중요한 역할을 한다.
[자료 2. ESS, 전력 효율]
출처: ⓒ29기 조해나(Chat GPT 생성)
수소에너지에서 드러나는 '효율'의 진짜 문제
최근 신재생에너지 분야에서 가장 주목받는 기술 중 하나는 수소 에너지다. 특히 태양광이나 풍력으로 생산한 남는 전기를 저장할 수 있다는 점에서 차세대 에너지 저장 수단으로 평가받고 있다.
대표적인 방식은 물을 전기분해하는 것이다. 전기를 이용해 물을 수소와 산소로 분해한 뒤, 생성된 수소를 저장하고 필요할 때 다시 전기나 열로 사용하는 방식이다. 하지만 이 과정은 생각보다 많은 단계를 거친다.
먼저 전기분해 과정에서 일부 에너지가 열 형태로 손실된다. 이후 수소를 저장하기 위해 압축하거나 액화하는 과정에서도 추가적인 에너지가 필요하다. 그리고 저장된 수소를 다시 전기로 변환하는 연료전지 단계에서도 손실이 발생한다. 결국 '전기에서 수소로, 그리고 다시 전기로' 변환되는 과정 전체를 보면 처음 생산된 에너지 일부만 실제로 사용되는 셈이다.
이 때문에 최근 수소 기술의 핵심 과제는 단순한 생산 확대가 아니라 '효율 개선'에 맞춰지고 있다. 대표적인 예가 고온 수전해(SOEC) 기술이다. 이 기술은 높은 온도에서 물을 분해해 필요한 전력량을 줄이는 방식으로, 산업 공정에서 발생하는 폐열까지 함께 활용할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 버려지던 열에너지를 다시 사용해 전체 효율을 높이는 것이다.
또 다른 방식으로는 PEM 전해조 기술이 있다. PEM 방식은 출력 조절이 비교적 빠르므로 태양광, 풍력처럼 전력 생산량이 계속 변하는 재생에너지와 연결하기에 유리하며 남는 전력을 즉시 수소 생산에 활용해 에너지 낭비도 줄일 수 있다.
이 외에도 공정 내부에서는 다양한 효율 개선이 이뤄지고 있다. 촉매 성능을 높여 같은 전력으로 더 많은 수소를 생산하거나, 반응 온도와 압력을 최적화해 불필요한 에너지 소비를 줄이는 방식이 대표적이다. 또한 수소 저장 탱크의 단열 성능을 개선하거나, 생산 설비와 저장 시설 사이의 거리를 줄여 에너지 손실을 최소화하려는 연구도 진행되고 있다.
즉, 수소 기술의 핵심은 단순히 새로운 에너지를 만드는 것이 아니라, 각 단계에서 발생하는 손실을 얼마나 줄일 수 있는가에 달려 있다고 볼 수 있다.
[자료 3. 수소 에너지 공정]
출처: ⓒ29기 조해나(Chat GPT 생성)
이제는 '더 만들기'보다 '덜 낭비하기'
신재생에너지는 앞으로 계속 확대될 것이다. 하지만 에너지 문제를 해결하기 위해서는 단순히 발전량을 늘리는 것만으로는 부족하다.
지금까지 살펴본 것처럼 태양광과 풍력은 생산과 소비의 시간 차이로 인해, 수소 에너지는 저장과 변환 과정에서 각각 에너지 손실이 나타난다. 따라서 현재 에너지 분야의 핵심 과제는 새로운 기술의 등장 자체보다, 이미 존재하는 기술을 얼마나 효율적으로 활용하느냐에 있다.
이를 위해서는 에너지 저장 시스템 확대, 스마트 그리드 구축, 고효율 전해조 개발, 폐열 활용 기술처럼 공정 과정 속 손실을 줄이는 기술들이 함께 발전해야 한다. 특히 이러한 효율 개선은 거창한 변화보다는 공정 내부의 작은 조정과 시스템 최적화에서 시작되는 경우가 많다. 결국 미래 에너지 산업의 경쟁력은 단순히 더 많은 에너지를 생산하는 능력이 아니라, 얼마나 적은 손실로 에너지를 저장하고 활용할 수 있는가에 달려 있다. 그리고 그 차이를 만드는 핵심이 바로 '효율'이다.
기술은 충분하다... 문제는 새고 있는 에너지다
대학생신재생에너지기자단 29기 조해나
신재생에너지가 늘어도 에너지 문제가 계속되는 이유
태양광과 풍력 같은 신재생에너지는 빠르게 확대되고 있다. 도시 건물 옥상에는 태양광 패널이 설치되고, 해안과 산에는 풍력 발전기가 들어서고 있다. 이러한 변화만 보면 에너지 문제가 점차 해결되고 있는 것처럼 보인다.
하지만 현실은 다르다. 신재생에너지의 비중이 늘어나고 있음에도 여전히 전력 부족과 에너지 위기는 반복되고 있다. 어떤 날에는 전기가 남아돌고, 또 어떤 날에는 전기가 부족해진다.
이러한 문제의 원인은 단순히 에너지를 적게 생산해서가 아니다. 생산된 에너지가 저장, 운송, 변환 과정에서 손실되어, 실제로 활용되는 양이 줄어들기 때문이다. 결국 지금의 에너지 문제는 '얼마나 더 만들 것인가'보다 '생산된 에너지를 얼마나 효율적으로 사용할 것인가'에 달려있다고 볼 수 있다.
[자료 1. 신재생에너지 확대]
출처 : ⓒ29기 조해나(Chat GPT 생성)
새로운 기술보다 중요한 '효율'
에너지 문제를 해결하기 위해 사람들은 종종 새로운 기술 개발을 떠올린다. 실제로 차세대 배터리, 새로운 수소 생산 방식, 고효율 태양전지 같은 다양한 기술이 계속 등장하고 있다.
그러나 현재 사용되고 있는 신재생에너지 기술 역시 이미 충분한 가능성을 가지고 있다. 문제는 기술 자체의 부족이라기보다, 생산된 에너지가 중간 과정에서 낭비된다는 점이다.
예를 들어 같은 태양광 패널이라도 발전 효율이 높아지면 더 많은 전기를 생산할 수 있고, 송전 과정에서의 손실이 줄어들면 실제 사용할 수 있는 에너지양도 증가한다. 즉, 새로운 기술을 무조건 개발하는 것보다 기존 시스템의 효율을 개선하는 것이 더 현실적인 해결책이 될 수 있다.
특히 최근에는 단순히 발전량을 늘리는 것보다, 공장 내부에서 발생하는 손실을 줄이는 방향의 연구가 중요하게 다뤄지고 있다. 눈에 잘 보이지 않는 작은 손실들이 전체 시스템 효율을 크게 떨어뜨릴 수 있기 때문이다.
태양광, 풍력의 한계와 이를 해결하기 위한 기술들
태양광과 풍력의 가장 큰 특징은 생산이 일정하지 않다는 점이다. 태양광은 낮에만 전기를 생산하고, 풍력은 바람이 불 때만 작동한다. 따라서 전력이 필요한 시간과 생산되는 시간이 맞지 않는 문제가 자주 발생한다.
예를 들어 낮에는 전기가 많이 생산되지만 사용량이 적어 남는 전기가 발생하고, 밤에는 생산량이 줄어 전력이 부족해질 수 있다. 이 과정에서 남는 전기를 제대로 활용하지 못하면 결국 에너지 낭비로 이어진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 대표적인 기술이 ESS이다. 남는 전기를 배터리에 저장해 두었다가 필요한 시간에 다시 사용하는 방식이다. 이를 통해 생산과 소비의 시간 차이를 줄일 수 있다.
또한 최근에는 스마트 그리드 기술도 주목받고 있다. 스마트 그리드는 전력 사용량을 실시간으로 조절하고, 전기가 남는 지역과 부족한 지역을 효율적으로 연결하는 시스템이다. 단순히 전기를 많이 만드는 것이 아니라, 필요한 곳에 적절한 시점에 보내는 것이 핵심이다.
공정 내부의 작은 개선도 중요하다. 예를 들어 발전 과정에서 발생한 열을 다시 활용하는 열 회수 시스템이나, 송전 거리를 줄여 에너지 손실을 최소화하는 설계 역시 전체 효율을 높이는 방법으로 사용된다. 이처럼 신재생에너지 분야에서는 거대한 신기술뿐만 아니라, 공정 과정 속 세부적인 효율 개선도 중요한 역할을 한다.
[자료 2. ESS, 전력 효율]
출처: ⓒ29기 조해나(Chat GPT 생성)
수소 에너지에서 드러나는 '효율'의 진짜 문제
최근 신재생에너지 분야에서 가장 주목받는 기술 중 하나는 수소 에너지다. 특히 태양광이나 풍력으로 생산한 남는 전기를 저장할 수 있다는 점에서 차세대 에너지 저장 수단으로 평가받고 있다.
대표적인 방식은 물을 전기분해하는 것이다. 전기를 이용해 물을 수소와 산소로 분해한 뒤, 생성된 수소를 저장하고 필요할 때 다시 전기나 열로 사용하는 방식이다. 하지만 이 과정은 생각보다 많은 단계를 거친다.
먼저 전기분해 과정에서 일부 에너지가 열 형태로 손실된다. 이후 수소를 저장하기 위해 압축하거나 액화하는 과정에서도 추가적인 에너지가 필요하다. 그리고 저장된 수소를 다시 전기로 변환하는 연료전지 단계에서도 손실이 발생한다. 결국 '전기에서 수소로, 그리고 다시 전기로' 변환되는 과정 전체를 보면 처음 생산된 에너지 일부만 실제로 사용되는 셈이다.
이 때문에 최근 수소 기술의 핵심 과제는 단순한 생산 확대가 아니라 '효율 개선'에 맞춰지고 있다. 대표적인 예가 고온 수전해(SOEC) 기술이다. 이 기술은 높은 온도에서 물을 분해해 필요한 전력량을 줄이는 방식으로, 산업 공정에서 발생하는 폐열까지 함께 활용할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 버려지던 열에너지를 다시 사용해 전체 효율을 높이는 것이다.
또 다른 방식으로는 PEM 전해조 기술이 있다. PEM 방식은 출력 조절이 비교적 빠르므로 태양광, 풍력처럼 전력 생산량이 계속 변하는 재생에너지와 연결하기에 유리하며 남는 전력을 즉시 수소 생산에 활용해 에너지 낭비도 줄일 수 있다.
이 외에도 공정 내부에서는 다양한 효율 개선이 이뤄지고 있다. 촉매 성능을 높여 같은 전력으로 더 많은 수소를 생산하거나, 반응 온도와 압력을 최적화해 불필요한 에너지 소비를 줄이는 방식이 대표적이다. 또한 수소 저장 탱크의 단열 성능을 개선하거나, 생산 설비와 저장 시설 사이의 거리를 줄여 에너지 손실을 최소화하려는 연구도 진행되고 있다.
즉, 수소 기술의 핵심은 단순히 새로운 에너지를 만드는 것이 아니라, 각 단계에서 발생하는 손실을 얼마나 줄일 수 있는가에 달려 있다고 볼 수 있다.
[자료 3. 수소 에너지 공정]
출처: ⓒ29기 조해나(Chat GPT 생성)
이제는 '더 만들기'보다 '덜 낭비하기'
신재생에너지는 앞으로 계속 확대될 것이다. 하지만 에너지 문제를 해결하기 위해서는 단순히 발전량을 늘리는 것만으로는 부족하다.
지금까지 살펴본 것처럼 태양광과 풍력은 생산과 소비의 시간 차이로 인해, 수소 에너지는 저장과 변환 과정에서 각각 에너지 손실이 나타난다. 따라서 현재 에너지 분야의 핵심 과제는 새로운 기술의 등장 자체보다, 이미 존재하는 기술을 얼마나 효율적으로 활용하느냐에 있다.
이를 위해서는 에너지 저장 시스템 확대, 스마트 그리드 구축, 고효율 전해조 개발, 폐열 활용 기술처럼 공정 과정 속 손실을 줄이는 기술들이 함께 발전해야 한다. 특히 이러한 효율 개선은 거창한 변화보다는 공정 내부의 작은 조정과 시스템 최적화에서 시작되는 경우가 많다. 결국 미래 에너지 산업의 경쟁력은 단순히 더 많은 에너지를 생산하는 능력이 아니라, 얼마나 적은 손실로 에너지를 저장하고 활용할 수 있는가에 달려 있다. 그리고 그 차이를 만드는 핵심이 바로 '효율'이다.
[자료 4. 미래 에너지 시스템]
출처: ⓒ29기 조해나(Chat GPT 생성)
수소에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기
1. "수소 상용화의 관건, 저장 운송 기술의 현주소", 28기 이건혁, 홍서연, 29기 조성현 ,https://renewableenergyfollowers.org/renewable-energy/?idx=170329913&bmode=view
2. "수소 생태계의 그늘: 수소 모빌리티 시대의 이면", 26기 류호용, 27기 김주희, 29기 김민주, 김슬기, https://renewableenergyfollowers.org/renewable-energy/?idx=170035311&bmode=view
참고문헌
[신재생에너지가 늘어도 에너지 문제가 계속되는 이유]
1) 최민욱, planet03, "ESS와 스마트그리드, 재생에너지의 생명줄", 2025.02.20, https://www.planet03.com/post/%EA%B8%B0%ED%9A%8D-ess%EC%99%80-%EC%8A%A4%EB%A7%88%ED%8A%B8%EA%B7%B8%EB%A6%AC%EB%93%9C-%EC%9E%AC%EC%83%9D%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80%EC%9D%98-%EC%83%9D%EB%AA%85%EC%A4%84?utm_source=chatgpt.com
2) 김영학, elec4, "ICT 등에 업은 에너지 혁명, ESS가 주도한다", 2016.12.05, https://elec4.co.kr/contents/article_detail?article_idx=15983
[새로운 기술보다 중요한 '효율']
1) 감치욱, "스마트그리드 기반 에너지 효율 향상 전략에 관한 연구" 대한전기학회 학술대회 논문집, 19권, 1호, 93P~104P, 2024
2) 한상원, "지필로스, ESS용 전력변환시스템 수요 확대 기대", 가스신문, 2025.02.12, https://www.gasnews.com/news/articleView.html?idxno=118933
[태양광, 풍력의 한계와 이를 해결하기 위한 기술들]
1) 최민욱, planet03, "ESS와 스마트그리드, 재생에너지의 생명줄", 2025.02.20, https://www.planet03.com/post/%EA%B8%B0%ED%9A%8D-ess%EC%99%80-%EC%8A%A4%EB%A7%88%ED%8A%B8%EA%B7%B8%EB%A6%AC%EB%93%9C-%EC%9E%AC%EC%83%9D%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80%EC%9D%98-%EC%83%9D%EB%AA%85%EC%A4%84?utm_source=chatgpt.com
2) 윤수은, "ESS 시장 빠르게 성장, 주목받는 국내 기업은?", 이코리아뉴스, 2024.07.12, https://www.ekoreanews.co.kr/news/articleView.html?idxno=74407
[수소 에너지에서 드러나는 '효율'의 진짜 문제]
1) 신석주, "수전해 그린수소 전주기 기술 개발 방향은?", 에너지신문, 2024.01.29, https://www.energy-news.co.kr/news/articleView.html?idxno=92739
2) 이준기, " 글로벌 수소 시장 선점 속도...2030년 PEM 수전해 자립화, 디지털타임스, 2024.08.18, https://www.dt.co.kr/article/11606282
3) 조대인, "수전해 5대 전략 풀가동...청정수소 판 키운다", 수소신문, 2026.03.04, https://www.hydrogennews.co.kr/news/articleView.html?idxno=3804
[이제는 '더 만들기'보다 '덜 낭비하기']
1) 김희태, Smart City Korea, "전력 수요 폭증 시대...차세대 전력망이 전기의 길을 바꾼다", 2026.01.22, https://smartcity.go.kr/2026/01/22/%EC%A0%84%EB%A0%A5-%EC%88%98%EC%9A%94-%ED%8F%AD%EC%A6%9D-%EC%8B%9C%EB%8C%80%EC%B0%A8%EC%84%B8%EB%8C%80-%EC%A0%84%EB%A0%A5%EB%A7%9D%EC%9D%B4-%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%9D%98-%EA%B8%B8%EC%9D%84/
2) 장재원, "송전망 증설 한계, 스마트그리드가 답이다", 전자신문, 2026.01.21, https://www.etnews.com/20260121000046