전기와 신재생에서 찾아보는 투자 기회(feat 양수발전, 전력망)

※ 감수인

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주말에도 좋은 식견을 주셔서 감사 드립니다.

 

*7/16 종가, 4분기 합계(1Q23) 기준

에너지 관련 업체 자료입니다. 일부만 가져왔습니다. 2023년 주가 상승이 작은 기업에 형광펜 칠하였습니다.

주가 상승이 크지 않은 기업들 위주로 살펴보는 것도 좋을 듯 합니다. 나름 이유가 있어서 오르지 않았을 확률이 높지만, 그 중에서 옥석을 가리는 것이 '상승한 종목이 더 오를 거야' 의 아이디어보다 더 안전할 수 있습니다.

투자에서 고평가보다 위험한 것은 단기 급등한 가격입니다. 오른게 더 오르려면 그만한 이유가 필요하고, 투자자에게는 더 많은 공부를 필요로 합니다. 동시에 (단기 상승으로 인한) 급등락을 견딜 수 있는 마음의 단단함도 필요합니다. 겪어보신 분은 아시겠지만, 후자를 갖추기가 훨씬 더 어렵습니다. 

*7/16 종가, 4분기 합계(1Q23) 기준

 

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전기자동차, 신재생에너지 등을 연결해 보면서, 투자포인트를 찾아 봅니다. 

 

 

 

 

 

1. 전기차가 늘어나면 늘어날수록 여러가지 숙제가 생겨남.

 

 

 

2. 전기차의 문제는 충전시간과 전기를 많이 쓰는것임.

 

 

3. 주행거리가 200킬로 나오는 전기차로 400킬로를 가고 싶으면 배터리를 두배로 실으면 됨.

 

 

5. 배터리가 늘어나면 늘어날수록 충전시간이 길어져서 급속충전이 필요한게 문제임

 

 

6.현재 급속충전기술은 많이 진전되어 500kw로 급속충전하는 단계에 도달함.

 

 

7 문제는 급속충전을 하기위해 순간적으로 필요한 대량의 전기임.

 

 

8. 극단적 가정이지만, 이마트 주차장에 있는 2천대를 한꺼번에 급속충전하는 가정을 해봄.

 

 

9. 순간적으로 1GW 규모의 원전1대 발전량이 필요하게 됨.

 

 

10. 신재생에너지도 문제임.

 

 

11. 신재생에너지는 태양광이 주력이라 여름에는 전기가 남아돌고 겨울에는 전기가 모자람.

 

 

 

12. 현재 전기를 보관하는 ESS라는 충전기는 오래 보관을 못하고 밤에 충전된 전기를 낮에 쓰는 수준임. 

 

 

13.신재생비중이 높아지면 높아질수록 때로는 남고, 때로는 모자라는 일이 반복되어 전기 관리가 힘들게 됨. 

 

 

13. 수소가 대안으로 이야기 되고는 있지만, 수소는 공급이 문제임.

 

 

14. 현재 수소는 국내의 3개 석유화학단지가 공장을 돌리는 과정에서 덤으로 만들어 짐.

 

 

15. 덤으로 나온다고 부생수소라고 부름 

 

 

16. 다른 화학공정을 돌리는 와중에 덤으로 나오다보니 1킬로에 5천원 정도로 공급을 할 수 있음. 

 

 

17.이걸 수소운반 특수트럭에 실어서 충전소까지 운반하는 과정에서 비용이 추가로 들어서 킬로당 8천원에서 만원 정도가 현재 가격임. 

 

 

18. 문제는 부생수소 이상으로 수요가 늘어났을 경우에 발생함.

 

 

19. 석유화학단지에서 나오는 부산물에서 나오는 수소는 양이 얼마 되지 않음.

 

 

20. 정부가 목표로 하는 수소차 보급이 완료되면, 부생수소로는 충족이 불가능해서 수소 대부분은 별도로 만들든지 수입을 해야됨.

 

 

21. 태양광과 풍력으로 대표되는 신재생에너지는 발전의 연속성에 문제가 있음.  

 

 

22. 밤이 오거나, 구름이 많으면 태양광은 발전을 멈추고, 바람이 불지 않으면 풍력도 발전량이 제로가 됨.

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23. 반대의 경우도 생김. 갑작스런 푹풍으로 풍력 터빈이 전속력으로 돌기 시작하면, 일시적으로 엄청난 전력이 흘러넘치게 나오기 시작함. 

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24 유일한 대응 방안은 풍력 터빈을 꺼버리고, 폭풍이 물러날때 까지 기다리는 것임.

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25. 풍력 재생에너지 발전사업을 하는 기업이 민간기업이라면 사정이 달라짐. 

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26. 풍력발전 회사는 발전을 해서 돈을 버는게 목표인 회사임.

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27. "우리는 일단 발전되는대로 발전해서 전기를 보낼테니, 버리고 말고는 전기를 받는쪽에서 알아서 하라"가 되게 됨.

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28. 아직 미국은 대규모 전력 저장소가 거의 없고, 매일 매일 사용하는 전력을 항상 새로 만들고 있음.

 

 

29. 태양광과 풍력 같은 변화가 심한 신재생에너지의 비중이 늘어나면 늘어날수록 과소하거나 과다한 발전에 대한 대응이 힘들어지게 되는 것임.

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30. 위의 걱정들은 일부 비관론자들의 막연한 우려가 아님.

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31. 워싱턴 D.C에서 전력과 관련된 사안을 토의하는 Grid Week가 개최되었고, 노벨물리학상 수상자이자 미국 에너지부 장관인 스티분 추가 한 기조연설 내용이 이것임.

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32. 한국도 마찬가지임.

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33. 한국에서 신재생에너지 비중이 가장 높은 곳이 제주도임.

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34. 풍력과 태양광 발전을 많이 깔다보니, 한국 평균의 3배가 넘는 18.3%까지 재생에너지 비중이 올라 감.

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35. 제주도는 남는 재생 에너지를 가동중단(출력제어)해서 버리고 있음.

 

 

36. 전력이 수요보다 초과생산되어도, 이것을 저장하거나 처리할 방법이 없기때문에 가동을 중단하는 것임.

 

 

37. 초과생산 전력을 보관하는 장치가 거의 없고, 초과공급된 전기를 전력망에 그대로 흘려 보내면 전력망에 과부하가 발생하고 심하면 정전 사태가 발생할 수 있는 것임.

 

 

38. 제주도는 풍력 뿐만 아니라 태양광도 보급이 많이 확대됨.

 

 

39. 제주도에서 가동중인 태양광은 2012년 2,8MW에서 2022년 491MW로 늘어남.

 

 

40. 국가 차원으로 풍력과 태양광 보급을 확대하면서, 특히 제주지역은 초과공급되는 전력량이 빠르게 늘고 있음.

 

 

41. 잘게 분산된 태양광보다 1기당 발전용량이 많아 관리가 용이한 풍력발전을 멈추는 식으로 초과생산 전력을 관리하는 상황임.

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42. 2018년에는 15회에 불과했던 가동중단이 2020년에 77회(19GWh) 가동을 멈춰 에너지를 버렸고, 2022년에 132회(30GWh)로 가동중단으로 에너지를 버리는 일이 계속 늘어나고 있음

 

 

43. 2030년에 목표한 재생에너지 비중 30%가 되면 1년에 절반쯤은 전기를 만들수 있는데도 가동을 멈춰서 전체 재생에너지의 40%정도, 금액으로는 5,100억원 어치 전기를 제주도에서만 버려야 한다는 계산이 나오고 있음.

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44. 전기를 보관하는 기능이 거의 없어서 그럼.

 

 

45. 제주도는 2024년부터 2026년까지 3곳에 총 160MW 규모의 ESS단지를 구축하겠다는 계획이지만, 이것으로는 많이 부족함.

 

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46. 제주도에서 남아도는 전력을 육지로 보낼 수 있는 200MW급 제3해저연계선을 2024년까지 완도와 연결할 계획이지만, 전남지역도 태양광이 많이 깔려있고, 공단이 적어 자체수요가 적은 지역임.

 

 

47. 결국, 다시 이것을 공업지역이 많은 수도권이나 경상권역으로 끌고오기 위한 송전탑이 필요하게 됨.

 

 

48. 문제는, 과거 밀양송전탑 사례 등에서 보듯이 과거처럼 송전탑을 세우기 쉽지않은 분위기라 완도까지는 연결한다고 하더라도 수요처까지 전기를 끌고갈 수 있을 것인지는 다른 문제가 됨.

감수인 추가) 

 

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49. 신재생 비중이 올라가면 올라갈수록 특별한 대책이 없으면 이런 일들이 빈번하게 일어날 것임.

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50. 한국은 북위 33~43도의 단일 기후대에 좁은 국토 면적을 가지고 있음.

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51. 날씨에 따른 발전 위험을 분산시키기 힘들어 전력안정성이 낮다는 말임.

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52. 전력안정성을 높이려면 ESS(에너지 저장 시스템, Energy Storage System)를 엄청난 규모로 설치해서 전기가 남을때 저장했다가 모자랄때 공급할 수 있는 일종의 초 대용량 보조 배터리를 설치해야 하는것임.

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53. 이런 ESS확대를 중국과 미국은 다른 방향으로 추진을 시작함.

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54. 중국은 190조를 투자해서 2030년까지 신재생 발전시설 인근에 리튬이온 배터리를 대량으로 묶어 전기를 보관하는 전기 저수지 에너지 저장을 발표 함.

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55. 비가 올때 물을 모아뒀다가 가뭄이 들면 그 물을 쓰는 저수지 개념을 차용한 것임.

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56. 중국은 2025년부터 중국에서 팔리는 자동차의 20%이상을 전기, 수소 등 신에너지 자동차로 채우기로 함.

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57. 중국은 전기자동차 비중을 높여서 대기오염 수준을 낮추고, 석유 의존도를 줄여서 에너지 안보 수준을 높이는 목적 등을 내세우며 전기자동차를 밀고 있음

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58. 베이징, 상하이 등 중국의 특급도시에서는 주민이 추첨을 통해서 오직 한대의 차량만을 소유할 수 있음.

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59. 베이징의 경우 승용차 추첨의 당첨 확률이 907 대 1이며, 당첨이 되어도 자동차 가격 외에 1만 3천 달러의 자동차 등록 수수료를 내야 함.

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60. 전기차는 예외로, 전기차를 구매하는 경우 추첨이 필요 없고, 등록 수수료까지 면제를 해줘서 전기차를 살 수밖에 없게 만드는 것임.

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61.중국은 전기자동차가 늘어날수록 부족해질 전기는, 신재생에너지와 원전에서 나오는 전기로 충전하겠다는 계획을 진행하기 시작함.

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62. 현재 중국의 원자로는 54기이고, 2025년까지 63기의 원자로가 추가로 증설되어 100기 이상의 원자로가 깔리게 됨.

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63. 미국은 주택용 ESS 상용화 쪽에 비중을 높이고 있음.

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64. 주택용 ESS는 각 가정에 비상시 사용할 수 있는 전력을 확보해 놓는 것으로 지진, 허리케인 등의 재해발생시를 대비한 에너지 공급망 이었음.

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65. 주택단위로 전력을 확보 해 놓으면 인근 주택 간 전력 공유가 가능한데다, 재난 시에도 도움이 되는 방법임.

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66. 차들이 점점 전기차로 바뀌면, 현재 사용하는 전기 외에도 전기차용 전기가 많이 필요해 질것임.

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67. 현재 운행하는 차들이 모두 전기차로 바뀐다고 가정하면, 전기차가 연간 소비하는 전력이 9,000TWh가 나옴.

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68. 2020년기준 전세계가 연간 생산하는 전기에너지가 25,000TWh인 것을 감안하면 전기차 공급이 확대되면 많은 전기가 추가로 필요함.

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69. 버리는 태양광, 풍력, 원자력 등의 에너지를 저장하는 인프라가 필요하고, 수소로 바꿔서 저장하는 방법 등 여러가지 시도가 진행되고 있음.

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70. 덴마크를 주목할 필요가 있음.

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71. 덴마크는 2050년까지 전력의 100%를 풍력으로 조달하겠다는 목표로 움직이고 있음. 현재도 54%까지 풍력 비중이 높은 나라임.

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72. 문제는 바람이 안불 때를 대비해서, 풍력으로 만들어진 전기를 저장하는 방안임.

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73. 덴마크는 전기자동차에서 답을 찾고 있음.

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74. 덴마크에서 차를 살때는 차량 가격의 100%를 세금으로 내지만, 전기차는 세금을 면제해 줌.

 

 

75. 반값이라는 말임.

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76. 전기차 배터리 교환시스템도 만듬.

 

 

77. 충전을 너무 자주해서 배터리 성능이 떨어지면 충전소에서 무료로 새 배터리를 끼워넣은 권리를 전기차 소유주에게 부여함.

 

 

78. 전기차 자체의 수명이 끝날때까지 충방전을 아무리 많이 해도 괜찮은 배터리 상태를 유지할 수 있는 것임.

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79. 덴마크는 차량을 이동식 보조배터리로 만드는 계획을 진행하고 있음.

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80. 집의 전력체계와 전기자동차를 연결해서, 풍력 발전이 약할때는 수백만대의 전기자동차가 보조 배터리 역할을 해주게 되는 것임.

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81. 집과 사무실 주차구역에 충방전 시설을 모두 깔아야 하는 거대한 계획이지만, 진행은 되고 있음.

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82 이런 일에 테슬라가 빠질리가 없음.

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83. 테슬라는 Autobidder라는 에너지 거래 플랫폼을 인공지능 모델을 적용해서 상용화 하기 시작함.

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84. 테슬라의 전기 충전소인 수퍼차저를 단순한 전기 충전소가 아니라 에너지 거래소로 만드는 것임.

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85. Autobidder는 테슬라의 전기차를 이동식 ESS로 만들어 돈을 벌어 보겠다는 플랫폼임.

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86. 신재생이나, 원전에서 버리는 전기가 발생했을때, 집에 충전기에 꼽아놓은 테슬라 전기차가 버리는 전기를 충전하고, 자기가 필요한 분량보다 많은 전기가 충전되면 수퍼차저에서 거래를 하는 것임.

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87. 버리는 전기 5만원어치를 만원에 충전할 수 있다면, 테슬라의 전기차 사용자는 이것을 수퍼차져를 이용해서 3만원에 판다는 구조임.

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88. 발전소는 어차피 버리는 전기를 만원이라도 받고 팔 수 있으니 괜찮고, 테슬라 사용자는 만원에 충전한 전기를 3만원에 팔수 있으니 이익이고, 그 전기를 사는 사람도 5만원짜리 전기를 3만원에 살 수 있게 되는 것임.

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89. 테슬라는 구매자와 판매자에게 거래 수수료를 천원씩 받아 수익을 내겠다는게 Autobidder의 수익모델 인것임.

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89. 미국정부의 주택용 ESS 상용화에 테슬라가 발을 빠르게 담근 것인지, 테슬라의 이동식 ESS에 정부가 동참을 한 것인지는 알수 없음.

 

 

90. 미국은 로비가 합법인 나라라 불법이 아닌 것임.

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91. 한국은 각자의 지붕과 각자의 차고지를 가진 미국이나 덴마크 같은 나라들과 상황이 다른 공동주택 비중이 높은 국가임.

 

 

92. 하지만, 송전망 자체가 잘 짜여진 나라라는 장점이 있음.

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93. 긴 시간동안 꾸준하게 운전하는 원전이 수도권에서 가장 원거리인 동해안에서 공급이 되고, 석탄화력이 중거리인 서해안에서 공급이 됨.

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94. 가장 비싸서 가동 순위가 후순위인 LNG 복합화력은 인천과 같은 수도권 내부에서 공급되고, 이 모든 전력을 한전이 통합관리하니 최대한의 효율을 뽑아내는 전력망이 구성됨.

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95. 2011년, 밀양 송전탑에서 시작된 갈등은 장거리 송전망을 확대하는 작업을 위축시켰고, 재생에너지인 풍력과 태양광이 효율보다 정치적인 목적으로 배치가 되며 갈수록 해결보다는 꼬이는 쪽으로 가는 느낌이 듬.

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96. 한국도 전기자동차를 보급하지만, 아직 전기를 어디서 확보할 것인지가 불투명함.

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97. 해상풍력발전기를 건설한다고 하지만, 들쑥날쑥한 전력을 보관할 ESS는 아직 제대로 준비가 되지 못하고, 전기가 남아도는 심야에 ESS로 충전해서 낮 시간에 쓰는 심야 전기 요금 할인 제도도 2020년 사라짐.

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98. 전기자동차가 본격적으로 확대되면, 발전단가가 가장 비싼 LNG 발전소로 전기를 생산해야 할 듯함.

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99. 신재생만 민다고 해결될 문제가 아니니, 제대로 된 에너지 믹스 전략이 필요한 상황임.

 

 

100. 한국은 과잉 생산된 전기의 보관방법으로 ESS외 양수발전이 추진되고 있음.

 

 

101. 양수발전은 댐을 낮은곳과 높은 곳에 2개 만든뒤, 과잉공급되거나 수요가 적은 시간대의 전력을 사용해서 하부댐의 물을 상부댐에 퍼올리는 방식임.

 

 

102. 전력공급이 줄어들거나, 전력수요가 많은 시간대가 되면, 상부댐의 물을 하부댐으로 낙하시켜 전기를 생산하는 방식임.

 

 

103. 양수발전소는 다른 장점도 가지고 있음.

 

 

104. 나라 전체가 정전이 되는 블랙아웃이 일어나면, 가장 먼저 발전을 시작할 수 있는 곳이 양수발전소임.

 

 

105. 양수발전소 등 수력 화력발전소는 1분, 천연가스 발전소는 10분, 석탄화력발전소는 4시간, 원전은 24시간을 가동해야 제대로 된 전기가 나오기 시작하는 것임.  

 

 

106. 한국수력원자력은 4조원을 투입해 경기, 강원, 충북 3곳에 1.8GW 규모 양수발전소 건립계획을 최종 승인함.

 

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107. 예비타당성 조사는 통과되었고, 포천에 350MW급 2기, 홍천에 300MW급 2기, 충북에 250MW급 2기, 총 1.8GW용량 투자계획을 확정한 것임.

 

 

108. 현재 한국에 양수발전소는 양양, 청평, 예천, 청송, 산청, 삼랑진, 무주 7곳에 있는데, 이번에 3곳 6기가 추가되고, 경북 영양과 봉화, 경남 합천, 전남 구례, 제주도에도 각 1.75GW급 대형 양수발전소 건립계획을 준비하고 있음.

 

 

109. ESS 20GW와 5곳(영양, 봉화, 합천, 구례, 제주)의 양수발전소 추가에 45조원이 들 것으로 산업통상자원부는 밝히고 있음.

 

 

110. 양수발전소가 빠르게 확대되는 것은 발전구조가 바뀌어서 그럼.

 

 

111. 과거에는 공장이 가동되고 사람들이 활동하는 낮에 전기를 많이 썼고, 심야에는 전기 사용이 줄어드는 구조였음.

 

 

112. 심야에 남아도는 전기를 활용하기 위해, 심야전기 할인을 하기도 하고, 양수발전소를 만들기도 했음.

 

 

113. 태양광 등 신재생이 많이 보급되면서, 햇볕이 좋은 낮에 전기공급이 과다하게 되고, 밤에 전기가 부족해지는 식으로 바뀌고 있음.

 

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투자 포인트

 

- 한단계가 아니라 두세단계 생각을 거쳐서 나오는 투자포인트가 중요하다고 생각함.

 

- 전기차가 확대되는 부분은, 전기를 어디서 가져와서 어디에 보관하고, 어떻게 충전하는지가 포인트임.

 

- 돈 벌 기회는 전기자동차가 아니라, 전기 그 자체에서 올 수도 있음.  

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​- 신재생 에너지 투자를 검토한다면, 풍력발전기 제조사나 태양광 패널 공급사만을 보면 안 된다고 생각함.

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​-  대규모 전력 저장 장치, 전국 범위의 초고압 직류/교류 송전선을 보강하기 위한 설비, 전기 자동차의 충전 시설, 다양한 전력의 통합관리 시스템 시장들이 열리는 것을 주의깊게 보고, 투자처를 선정할 필요가 있음. 

 

 

 

 

 

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