신재생 에너지 근황 (feat RE100, 전기차, 테슬라, 그린텍소노미)

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 신재생 에너지 근황을 업데이트하고, 투자기회를 찾아 봅니다.

 

 

 

 

1. 2008년 9월 4일 오후 5시, 콜로라도주 알라모사카운티에 두꺼운 먹구름이 하늘을 뒤 덮음.

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2. 5분이 지나자, 태양광 농장에서 카운티로 공급되던 전력의 생산량이 81%가 떨어짐.

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3. 4개월 뒤, 2009년 1월5일, 컬럼비아강 협곡 지역에서 바람이 갑자기 멈추고 3주동안 바람이 거의 불지않음.

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4. 협곡의 풍력 농장 모두가 전력 생산이 0가 되며 멈춰 선 것임.

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5. 컬럼비아 협곡 지역에서는 반대의 경우도 발생함.

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6. 2010년 5월 19일 오후, 갑작스런 푹풍이 시작되며 풍력 터빈이 전속력으로 돌기 시작함.

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7. 원전 2기의 발전 용량과 맞먹는 전력이 흘러넘치게 나오기 시작한 것임.

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

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9. 컬럼비아 협곡지역에서 풍력 재생에너지 발전사업을 하는 기업은 이베르드롤라라는 발전 회사임.

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10. 세계에서 두번째로 큰 풍력발전 회사인 이베르드롤라는 발전을 해서 돈을 버는게 목표인 회사임.

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11. 컬럼비아 협곡지역의 3천개의 터빈을 운용하면서 받는 연방 보조금은 터빈이 멈출때는 토해내야 하기때문에, 발전 회사가 터빈을 끄는 의사결정을 하기는 힘듬. "우리는 일단 발전되는대로 발전할테니, 버리고 말고는 받는쪽에서 알아서 하라"가 되게 됨.

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12. 바람이 안불거나, 짙은 구름에 태양광 발전이 안될때 다른 발전소를 가동하면 되지 않느냐는 생각이 들 것임.

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13. 수력 화력발전소는 1분, 천연가스 발전소는 10분, 석탄화력발전소는 4시간, 원전은 24시간이면 가동을 해서 최대출력까지 올릴 수가 있음.

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14. 하지만, 전기의 관점에서 5분도 무한히 긴 시간임. 0.1초라도 전기가 끊기면 기계는 멈추게 되는 것임.

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15. 아직 미국은 대규모 전력 저장소가 거의 없고, 매일 매일 사용하는 전력을 항상 새로 만들고 있어, 태양광과 풍력 같은 변화가 심한 신재생에너지의 비중이 늘어나면 늘어날수록 과소하거나 과다한 발전에 대한 대응이 힘들어지게 되는 것임.

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16. 위의 걱정들은 일부 비관론자들의 막연한 우려가 아님.

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17. 워싱턴 D.C에서 전력과 관련된 사안을 토의하는 Grid Week가 개최되었고, 노벨물리학상 수상자이자 미국 에너지부 장관인 스티분 추가 한 기조연설 내용인 것임.

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18. 한국도 마찬가지임.

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19. 한국에서 신재생에너지 비중이 가장 높은 곳이 제주도임.

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20. 풍력과 태양광 발전을 많이 깔다보니, 한국 평균의 3배가 넘는 18%까지 재생에너지 비중이 올라 감.

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21. 제주도는 남는 재생 에너지를 버리고 있음.

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22. 2020년에 77회(19GWh) 가동을 멈춰 에너지를 버렸고, 2021년에 130회(30GWh)를 버렸음. 2030년에 목표한 재생에너지 비중 30%가 되면 1년에 절반쯤은 전기를 만들수 있는데도 가동을 멈춰서 전체 재생에너지의 40%정도를 버려야 한다는 계산이 나오고 있음.

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23. 전기를 보관하는 기능이 거의 없어서 그럼.

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

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25. 한국은 북위 33~43도의 단일 기후대에 좁은국토 면적을 가지고 있음.

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

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27. 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 함.

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28. 이런 ESS확대를 중국과 미국은 다른 방향으로 추진을 시작함.

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

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

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31. 중국은 과학기술부 장관 격인 완광이 정부 주도의 전기 자동차 영역을 맡아 전기 저수지에서 모이는 에너지를 사용하는 전략을 수립하고 있음.

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32. 완광은 문화대혁명 때 지방으로 쫓겨났지만, 경운기 등 농업기계 분해, 조립에 취미를 붙여 시간을 때움.

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33. 문화대혁명이 끝난 후 대학에 진학한 완강은 독일에서 공학박사 학위를 받고, 아우디에서 일하다가 2000년 초 중국으로 복귀함.

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34. 완광은 정부 주도의 "전기 자동차 개발 계획"의 책임자가 되었고, 자기가 수립한 계획을 현실 세계에서 실현하는 과학기술 협회 주석에 오름.

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35.완광의 계획을 보면, 중국은 2025년부터 중국에서 팔리는 자동차의 20%이상을 전기,수소 등 신에너지 자동차로 채우기로 함.

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

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

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

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

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41. 원전도 엄청난 속도로 증설하고 있음.

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42. 현재 중국의 원자로는 54기임.

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43. 현재 건설 중인 원자로가 23기이고, 이외에도 40기의 원자로가 2025년까지 추가로 증설되어 100기 이상의 원자로가 깔리게 됨.

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44. 중국은 원자력과 신재생에서 나오는 에너지로 전기를 만들어 전기자동차가 확대되는 미래를 대비하고 있는 중임.

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45. 미국의 전기 저장방법은 중국과 방향이 다름.

 

 

46. 주택용 ESS 상용화쪽에 비중을 높이고 있음.

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47. 주택용 ESS는 각 가정에 비상시 사용할 수 있는 전력을 확보해 놓는 것으로 지진, 허리케인등의 재해발생시를 대비한 에너지 공급망이 원래 목적임. 

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48. 주택단위로 전력을 확보 해 놓으면 인근 주택간 전력 공유가 가능한데다, 재난시에도 도움이 되는 방법임.

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

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

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51. 2020년기준 전세계가 연간 생산하는 전기에너지가 25,000TWh인 것을 감안하면 전기차 공급이 확대되면 많은 전기가 추가로 필요함.

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52. 버리는 태양광,풍력,원자력등의 에너지를 저장하는 인프라가 필요하고, 수소로 바꿔서 저장하는 방법등 여러가지 시도가 진행되고 있음.

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53. 신재생 에너지 투자를 검토한다면, 풍력발전기 제조사나 태양광 패널 공급사만을 보면 안됨.

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54. 대규모 전력 저장 장치, 전국 범위의 초고압 직류/교류 송전선을 보강하기 위한 설비, 전기 자동차의 충전 시설, 다양한 전력의 통합관리 시스템과 같은 시장들이 열리는 것임.

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55. 덴마크를 주목할 필요가 있음.

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

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57. 문제는 바람이 안불때를 대비해서, 풍력으로 만들어진 전기를 저장하는 방안임.

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58. 덴마크는 전기자동차에서 답을 찾고 있음.

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

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60. 전기차 배터리 교환시스템도 만듬.

 

 

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

 

 

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

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63. 덴마크는 차량을 이동식 보조배터리로 만드는 계획을 진행하고 있음.

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

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

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66. 이런 일에 테슬라가 빠질리가 없음.

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

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

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

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

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

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74. 미국정부의 주택용 ESS 상용화에 테슬라가 발을 빠르게 담근 것인지, 테슬라의 이동식 ESS에 정부가 동참을 한 것인지는 알수 없지만, 미국은 로비가 합법인 나라라 불법이 아님.

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75. 한국은 각자의 지붕과 각자의 차고지를 가진 미국이나 덴마크 같은 나라들과 상황이 다른 공동주택 비중이 높은 국가지만, 송전망 자체가 잘 짜여진 나라라는 장점이 있는 것임..

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

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77. 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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78. 다만, 2011년, 밀양 송전탑에서 시작된 갈등은 장거리 송전망을 확대하는 작업을 위축시켜서 송전망 부족과 관련해서 중장기적인 문제가 될듯함. 

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

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80. 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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81. 태양광도 이런저런 문제가 많고, 원전까지 건설이 중단되다 보니, 전기자동차가 본격적으로 확대되면, 발전단가가 가장 비싼 LNG 발전소로 전기를 생산해야 할듯함.

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

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​83. 기업이 사용하는 전력의 100%를 재생에너지로 충당하겠다는 RE100도 에너지 환경에 영향을 키워나갈것임.

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84.  RE 100이 확대되고 정착되기 위해서는 좌초자산(Stranded Asset) 문제를 해결해야 함.

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85. 좌초자산은 과거에는 경제성이 있어 투자가 이루어졌으나, 시장환경이 변화하면서 가치가 하락하고 부채가 되어버린 자산을 말함.

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86. 화석연료에 기반을 둔 정유,석유화학,엔진 자동차 산업과 철강,시멘트,플라스틱 산업등이 해당됨.

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87. 좌초자산이 국가 경제의 대부분인 나라인 사우디아라비아, UAE등 중동 산유국들은 마음이 급해짐.

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88. 사우디는 기름도 많이 나지만 연평균 일사량이 1m²당 5,700~6,700Wh에 달하는 세계 최고 수준의 태양광 발전 조건을 가지고 있음.

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89. 1,400조를 들여서 진행하려는 네옴을 친환경으로 돌리겠다는 것도,170킬로 길이의 미러라인 양쪽 벽 전체가 태양광 패널로 깔려서 가능한 일임.

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90. 사우디는 수소와 암모니아가 에너지를 저장할 수 있다는 특징을 이용해서 수소를 신재생에너지 전략의 핵심으로 지정함.

 

 

91. 사우디는 충분한 태양광에너지를 이용해 바닷물을 수전해 방식으로 분해해서 그린수소를 생산하겠다는 프로젝트를 시작했음. 

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92. 현재 수소는 뜨거운 수증기로 천연가스를 개질해서 생산하는게 대부분이라 1톤의 수소를 생산하는데 10톤의 이산화탄소가 배출되는 상황임.

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93. 기존의 천연가스 개질방식의 수소생산은 수소보다 훨씬 많은 이산화탄소가 배출되기에, 태양광,풍력,원전에서 생산한 전기로 물을 전기분해하는 수전해기술이 진정한 수소생태계의 조건인 것임.

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94. 미러라인이 일직선으로 건설된 것도 태양광 발전의 효율을 높이려는 목적도 큼.

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95. 사우디는 하루 650톤의 그린수소, 연간 120만톤의 그린암모니아를 생산해서 세계 최대 수소수출국이 되겠다는 목표를 발표함.

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96. 한국의 좌초자산은 철강산업이 가장 문제임.

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97. 현재의 고로공정은 산화철에서 산소를 떼어낼때 코크스에서 나오는 탄소가 산화철의 산소와 결합하면 이산화탄소가 되고, 산화철은 산소가 떨어져 나가며 순수한 철로 바뀌는 방식임.

 

 

98. 철을 만들때 엄청난 이산화탄소가 나온다는 말임.

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99. 코크스 대신 수소를 환원재로 활용하면 탄소가 아닌 수소가 산소와 결합해서 물이 나오고, 이산화탄소는 나오지 않게 됨.

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100. 포스코는 철 생산과정에서 석탄 대신 수소를 활용하는 수소환원제철법 기술개발 및 공정도입에 2030년까지 10조를 쓰겠다고 함.

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101. 수소환원제철을 통한 시제품을 내놓은 곳은 스웨덴 사브(SSAB)가 현재는 유일함.

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102. 아직 수소환원제철로 나오는 철강은 연간 8천톤규모로 물량이 작아 테스트단계로 봐야 함.

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103. 수소환원제철 방식의 문제는 수소를 800도이상 가열해야해서 막대한 전기에너지가 필요한 것임.

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104. 사브는 스웨덴에 위치해서 충분한 전력 확보가 가능함.

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105. 스웨덴은 전체 발전전력 548TWh중 원자력을 181TWh로 기저로 깔고, 화석연료 109, 수력 65, 풍력 20등 발전 에너지원이 잘 구성이 되어있고, 전기를 수출할 정도로 충분한 전력이 생산되고 있지만, 한국에 있는 포스코는 충분한 전력확보가 쉬운일이 아님. 

 

 

 

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​106. 한국이 수소환원제철의 막대한 전기를 공급하려면 변동성이 심한 태양광이나 풍력으로는 힘들고, 결국은 원전 같이 싸고 안정적인 전력이 필요한 상황임.

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107.그린텍소노미도 에너지 전략에 많은 영향을 미칠 기준임.

 

 

108. 그린텍소노미는 녹색과 분류체계의 합성어로 어떤 에너지원이 친환경인지 아닌지를 결정하는 기준임.

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109. 아직까지는 강제성이 없지만, 강력한 영향을 미칠 것은 확실해 보임.

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110. 예를 들면, 현대차가 자동차를 EU로 수출할 때, 그 자동차가 그린텍소노미에 들어가지 않는 에너지원인 석탄발전을 통해 만든 전기로 만들었다면, 현재 논의되고 있는 탄소세를 일종의 관세로 내게 되어서, 탄소세를 내지 않은 태양광, 풍력 등 신재생 에너지원을 이용해 만든 자동차보다 경쟁력이 떨어지게 되는 것임.

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111. 현재 그린텍소노미에 대한 EU의 이슈는 원전과 천연가스를 신재생으로 봐줄 것이냐는 것이었음.

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112. 일본 후쿠시마 원전 사고 이후, 탈원전을 시작한 독일과 독일을 따르는 오스트리아, 덴마크, 룩셈부르크, 스페인, 포르투갈 등은 원전을 신재생에서 빼자는 쪽이고, 프랑스 등 원전 비중이 높거나 원전 계획이 있는 국가들은 원전을 포함해야 된다는 입장이었음.

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113. 원전은 조건부 승인으로 합의가 이뤄짐.

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114. 원전은 그린텍소노미로 인정받기 위해서 두 가지 조건이 붙은 것임.

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1) 2050년까지 고준위 폐기장을 만들어야 함.

2) 기존 원전은 괜찮지만, 2025년 이후 신규 건설되는 원전과 수명이 연장되는 원전은 사고 저항성 연료를 사용해야 함.

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115, 고준위 폐기장은 한국이 1986년부터 시설 부지를 찾는 작업을 하고 있지만 아직은 확정을 못하고 있고, EU도 핀란드와 스웨덴 정도가 고준위 폐기장을 가지고 있음.

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116. 우리나라는 경주 방폐장이 있지만, 원전 직원들이 사용한 장갑 등 방사능이 거의 없는 중저준위 방사능 폐기물만 보관하는 곳이고, 실제 사용후 핵연료는 아직 방폐장을 확보 못해서 임시로 원전 내부에 보관하고 있는 상태임.

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117. 원전 사고가 발생했을 때 방사능 유출량을 최소화하거나 지연시킬 수 있는 기술인 사고 저항성 원료는 현재 연구 속도로 보면 2030년쯤 개발이 되는 일정인데, 2025년부터 신규 건설되거나 수명이 연장되는 원전부터 사용하라는 정도라 적용이 가능한 영역으로 봄.

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118. 결국 원전의 그린텍소노미 핵심은 고준위 방사능 폐기장의 건설임.

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119. 천연가스가 그린텍소노미로 인정받는 것은 CCUS가 관건이 될듯함.

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120. 그린텍소노미에 천연가스를 신재생으로 인정을 했지만, 1kwh의 전력량을 생산할 때 탄소 배출을 270g이하로 제한을 한 것임.

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121. 현재 EU내 천연가스 발전소의 1kwh당 탄소배출량은 430g수준임.

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122. 유럽의 천연가스 발전소들이 탄소중립 규제를 피하고 녹색투자를 받으려면 탄소배출량을 직접적으로 줄여주는 CCUS기술이 필요함.

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123. CCUS(탄소포집 활용 및 저장기술, Carbon Capture and Utilization Storage)는 CCS + CCU를 말하는 것임.

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124. CCS는 포집한 이산화탄소를 가스전등에 저장하는 기술이고, CCU는 포집된 이산화탄소를 탄소화합물로 만들어 탄소소재,합성연료,시멘트 대체소재등으로 활용하는 기술임.

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125. 탄소를 포집한다는 것은 결국 이산화탄소를 분리해서 액화한후 저장하는 것임.

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126. 현재 이산화탄소는 톤당 100달러내외에서 거래되고 있고, 현재의 탄소포집기술로 이산화탄소를 만드는데는 톤당 500달러 이상이 들어감.

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127. 탄소포집을 하는것 자체보다는 톤당 100달러이하로 탄소를 포집할 수 있어야 제대로 된 가치가 생기는 것임.

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128. 테슬라의 일론 머스크가 효율적인 탄소포집기술을 개발한 곳에 1억달러를 기부하겠다고 이야기 하는 이유임

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129. 포집이 된 이산화탄소는 바다 깊은 곳이나 폐광산등에 저장을 보통 하게 됨. 우리나라의 경우 동해 가스전에 연간 40만톤의 이산화탄소 저장공간이 확보될 수 있음.

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​130.  실컷 포집한 이산화탄소를 그냥 저장만 하는것은 아까우니, 가능하면 재활용을 하는게 필요함.

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131. 이산화탄소 재활용기술이 CCU로, 전기자동차에 포집한 이산화탄소로 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 만들면 자동차 1대당 이산화탄소 5톤 감축이 가능해 짐.

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132. 탄소섬유강화플라스틱은 알루미늄보다 3배, 철보다 4배이상 가벼우며 10배 단단해서 비싸서 그렇지 재료로서는 훌륭한 소재임.

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133. 효성첨단소재는 탄소섬유 생산라인을 2개 증설해서 연간 6,500톤 규모로 생산을 확대할 예정임.

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134. 포스코케미칼도 2,500억을 들여서 음극재의 원료인 인조흑연 생산에 이산화탄소를 재활용하려고 하고있음.

 

 

135. 롯데케미칼은 기체분리막을 적용한 CCU설비 실증을 완료하고 여수 1공장에 CCU 파일럿 설비시설 설치해서 9개월간 실증 운영을 진행함. 현재 상업화를 위한 설계단계에 진입했고, 충남 서산 대산공장에 600억 투자해서 공장을 건설하고 있음.

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136. 현대오일뱅크도 DL이앤씨와 함께 정유부산물인 탈황석고와 이산화탄소를 활용한 건축자재를 생산하는 CCUS 설비 구축하고 있고, 성신양회도 2025년까지 390억을 투자해서, 시멘트산업에서 배출되는 이산화탄소와 미세먼지를 포집해서 합성가스로 전환시켜 친환경연료인 메탄올을 생산하려는 준비를 하는등 한국 기업들도 나름 발빠르게 움직이고 있음.

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137. CCUS는 시멘트,철강,화학물질등 중공업에도 적용될 수 있는 거의 유일한 탄소중립 실현방법임.

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138. 투자의 기회가 나올수 있다는 말임.

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투자 포인트

 

- 이산화탄소 재활용기술인 CCUS를 본격적으로 상용화하는 기업들에게 투자 기회가 생길 수 있음.

- 특히, 과거에는 경제성이 있어 투자가 이루어졌으나, 시장환경이 변화하면서 가치가 하락하고 부채가 되어버린 좌초자산에 주목할 필요가 있음.

 

​- 좌초자산 회사들은 벌어들이는 수익이 많아도 미래 전망이 불투명해서 주가가 낮게 형성되는 경우가 많음.

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- 좌초자산에 해당되는, 정유,석유화학,시멘트, 철강산업중 CCUS로 빠르게 진입하는 기업들에 주목할 필요가 있음.

- 본글에서 언급한 기업들중에서 CCUS의 상용화 계에 빨리 도달하는 기업이 추천대상이 될 수 있음.

 

 

 

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