재생에너지가 정말로 세계 전체에 전력을 공급할 수 있을까?

라자스탄의 타르 사막, 파키스탄 국경에서 약 200킬로미터 떨어진 평평하고 돌투성이인 벌판 위에 약 1천만 장의 태양광 패널이 강철 프레임에 볼트로 고정된 채 결선함으로 연결되어 약 56제곱킬로미터의 땅에 펼쳐져 있다. 이곳이 바로 바들라 솔라 파크로, 2018년부터 2020년까지 단계별로 가동에 들어갔으며, 최대 출력 시 약 2,250메가와트의 정격 용량에 이른다. 넉넉한 차이로 이곳은 지구상에서 가장 규모가 큰 단일 태양광 설비 중 하나다. 이곳이 주목할 만한 까닭은 단지 그 크기 때문만이 아니라 그 평범함에도 있다. 세계는 이제 며칠마다 바들라 하나에 맞먹는 규모를 새로 짓고 있는 셈이다.

그 속도는 간단해 보이지만 알고 보면 정밀하게 계산할 수 있는 답을 가진 질문을 떠올리게 한다. 재생에너지가 정말로 세계 전체에 전력을 공급할 수 있을까? 구호의 의미가 아니라, 지리학자가 뜻하는 의미에서다. 실제 설치 용량, 전기 단위당 실제 비용, 실제 토지, 그리고 해가 비치고 바람이 불 때만 태양과 바람에서 전력을 끌어낼 수 있다는 까다로운 물리학을 따져서 말이다. 정직한 답을 내려면 몇 가지 도구가 필요하고, 일단 그 도구를 갖추고 나면 청정에너지에 관한 거의 모든 헤드라인을 읽어낼 수 있게 된다.

재생에너지가 이미 도달한 규모

이미 얼마나 많이 지어졌는지부터 시작하면 도움이 되는데, 그 숫자가 대부분의 사람들이 짐작하는 것보다 크기 때문이다. 2024년 말 기준 전 세계 재생에너지 설치 용량은 4.1테라와트를 넘어섰다. 태양광이 약 1,560기가와트로 선두를 달렸고, 수력이 약 1,410기가와트, 풍력이 약 1,020기가와트였으며, 그중 해상 풍력이 약 75기가와트를 차지했다. 누적 설치량보다 신규 건설의 연간 흐름이 더 많은 것을 말해 준다. 2024년 한 해만 보더라도 신규 설치량은 약 450기가와트의 태양광이 압도했고, 풍력이 약 115기가와트로 한참 뒤처진 2위였다.

이를 가늠해 보자면, 한 해에 추가된 450기가와트의 태양광은 바들라 용량의 200배다. 20년 전만 해도 전 세계 전력망에서 존재감이 거의 없던 이 기술이 이제는 어디에서든, 어떤 형태로든, 어느 해든 설치되는 신규 발전 용량 중 가장 큰 비중을 차지하는 원천이 되었다. 이것이 나머지 논의가 이루어져야 하는 배경이다. 재생에너지는 더 이상 틈새도 시범도 아니다. 세계가 새 전력을 지을 때 기본값으로 짓는 바로 그것이다.

건설이 그곳에 자리 잡는 이유

지리학자의 첫 본능은 얼마나가 아니라 어디에를 묻는 것인데, 세계의 거대 태양광 단지들이 자리한 위치는 결코 무작위가 아니다. 대규모 태양광은 네 가지 특징을 공유하는 곳에 집중된다. 평평한 땅, 높은 일사량(제곱미터당 도달하는 태양에너지의 양), 토지가 싸고 다툼이 없도록 하는 낮은 인구 밀도, 그리고 그 전력을 사람들이 실제로 사는 곳으로 실어 나르는 개발 가능한 송전 회랑이다. 바들라는 이 네 가지를 모두 갖추었고, 바로 그래서 도시에 더 가까운 편리한 곳이 아니라 타르 사막에 자리 잡고 있다.

같은 논리가 대규모 태양광의 세계 지도를 한눈에 설명해 준다. 라자스탄, 미국 남서부의 모하비 사막, 칠레의 아타카마, 그리고 사우디아라비아 북서부의 타북 고원이 지구상에서 가장 큰 태양광 단지들을 품고 있는 반면, 흐린 함부르크나 열대우림에 둘러싸인 마나우스는 그렇지 못하다. 그 도시들이 청정에너지를 아무리 원한다 해도 마찬가지다. 지리는 재생에너지의 운명을 결정하지는 않지만, 조건을 설정한다. 강하고 안정적인 햇빛과 비어 있어 건설 가능한 땅을 가진 곳은 어떤 정책으로도 다른 곳에서 온전히 만들어낼 수 없는 구조적 이점을 누린다. 에너지 전환의 상당 부분이 그 기술 밑바탕에서는 특정 경관에 관한 이야기인 까닭이 여기에 있다.

네 개의 기둥, 그리고 모든 것을 바꾼 비용

재생에너지 전력은 네 개의 확립된 기술 기둥 위에 서 있으며, 각각은 저마다의 물리학과 지리, 규모, 비용을 지닌다. 태양광은 움직이는 부품 없이 광자를 곧장 전류로 바꾼다. 풍력 터빈은 움직이는 공기의 운동에너지를 끌어낸다. 수력은 댐 뒤에 가둔 물의 위치에너지를 전환하며, 1930년대의 대형 댐 이래로 재생에너지 전력의 토대가 되어 왔다. 지열은 지구 내부에서 꾸준히 올라오는 열의 흐름을 활용해, 아이슬란드나 미국 서부 같은 곳에서 작지만 견고한 발전 비중을 떠받친다. 태양광이 신규 건설을 이끌고, 풍력이 그 바로 뒤에 자리하며, 수력은 오래된 토대이고, 저장은 이번 십 년의 나머지 기간이 지어내야 할 빠진 조각이다.

이 기술들을 그럴듯한 실험에서 역사상 가장 값싼 전기로 바꿔 놓은 것은 단 하나의 지표로 포착된다. 바로 균등화 발전 비용, 즉 LCOE다. LCOE는 자산의 전체 수명에 걸쳐 평균을 낸 메가와트시당 발전 비용으로, 건설에 드는 자본, 운영 및 유지보수 비용, 그리고 연소하는 모든 연료를 포함한다. 투자은행 라자드가 업계 표준이 되는 연간 추정치를 발표하는데, 2024년 업데이트는 인상적이다. 보조금 없는 대규모 태양광은 메가와트시당 29달러에서 92달러, 육상 풍력은 메가와트시당 27달러에서 73달러로 나타났다. 둘 다 라자드가 메가와트시당 45달러에서 108달러로 잡은 신규 복합화력 천연가스보다 한참 낮다. 2020년대 재생에너지에 관한 결정적 사실은, 좋은 입지에서 보조금 없이도 이들이 그저 이용 가능한 가장 값싼 신규 전력이라는 점이다.

1메가와트가 1메가와트시가 아닌 이유

여기가 바로 에너지 뉴스를 무심코 읽는 대부분의 독해가 어긋나는 지점이자, 지리학자가 회의적일 권리를 얻는 지점이다. 재생에너지 건설에 관한 가장 끈질긴 오해는, 설치된 태양광 용량 1메가와트가 1메가와트의 전력을 끊임없이 공급하므로 1년에 8,760메가와트시를 생산한다는 것이다(1년은 8,760시간이니까). 그렇지 않으며, 그 차이는 엄청나게 중요하다.

설치 용량과 실제 공급 에너지 사이를 잇는 다리는 이용률이라 불리는 값이다. 발전소가 1년 동안 실제로 공급하는 에너지를, 1년 내내 최대 출력으로 쉬지 않고 돌렸을 때 이론상 공급할 수 있는 최대치로 나눈 비율이다. 8,760메가와트시를 온전히 생산하는 1메가와트 발전소라면 이용률이 100퍼센트가 되겠지만, 현실에서 그에 도달하는 것은 아무것도 없다. 태양광은 약 22퍼센트로 돌아가는데, 밤마다 해가 지고 낮에도 구름이 지나가기 때문이다. 육상 풍력은 대략 35퍼센트, 수력은 약 40퍼센트, 그리고 끊임없이 돌아가도록 설계된 원자력은 약 92퍼센트에 이른다. 그래서 전형적인 1메가와트 대규모 태양광 발전소는 1년에 8,760메가와트시를 생산하지 않는다. 1,927메가와트시에 더 가깝게 생산하는데, 햇빛이 그저 늘 비추는 것은 아니기 때문이다.

이 단 하나의 보정이 모든 비교를 다시 짠다. 어떤 나라가 태양광 1기가와트와 원자력 1기가와트를 설치했다고 읽을 때, 그것이 같은 양의 전기를 추가했다는 뜻은 아니다. 약 92퍼센트로 돌아가는 원자력 발전소는 약 22퍼센트로 돌아가는 태양광 단지의 연간 에너지보다 대략 네 배를 공급한다. 이 가운데 어느 것도 태양광을 나쁜 투자로 만들지 않는데, 비용 수치가 이미 이를 반영하고 있기 때문이다. 다만 그것은 설치된 메가와트를 세는 헤드라인이, 만약 당신이 신경 쓰는 것이 공급된 전기라면, 엉뚱한 것을 세고 있다는 뜻이다. 이용률은 오해를 부르는 숫자를 정직한 숫자로 바꿔 주는 빠진 조각이다.

이 십 년이 풀어야 할 저장 문제

이용률은 재생에너지가 마주한 가장 깊은 난제를 드러내는데, 그것은 비용도 지리도 아니고 타이밍이다. 재생에너지 전력은 간헐적이다. 태양광은 해가 떠 있을 때만 생산하고 풍력은 공기가 움직일 때만 생산하지만, 전력망은 초 단위로 공급과 수요의 균형을 맞춰야 한다. 전기는 생성되는 바로 그 순간에 소비되기 때문이다. 따라서 주로 재생에너지로 돌아가는 전력망은 해가 높고 바람이 셀 때 에너지를 담아 둘 곳과, 그렇지 않을 때 끌어다 쓸 곳이 필요하다. 그 어딘가가 바로 저장이며, 완전한 재생에너지 전력망이 돌아가는 경첩이다.

이 무게의 대부분을 두 기술이 짊어진다. 양수 발전은 전력이 풍부할 때 물을 저수지로 끌어올리고 전력이 부족할 때 터빈을 통해 흘려보내는데, 지구상에서 단연 가장 큰 저장 에너지 자원으로 남아 있다. 빠르게 성장하는 신참은 리튬이온 배터리로, 노트북이나 전기차에 들어가는 것과 같은 화학 방식을 전력망 규모로 키운 것이다. 라자드의 2024년 수치는 4시간짜리 대규모 배터리 시스템의 균등화 비용을 메가와트시당 170달러에서 296달러로 잡는데, 이를 충전하는 태양광이나 풍력의 비용보다 한참 높다. 그 웃돈이 간헐성의 진짜 값이며, 저장이 2020년대의 나머지 기간이 지어야 할 조각인 이유다. 발전 문제는 대체로 풀렸지만, 그 발전이 언제 이용 가능한가라는 질문은 풀리지 않았다.

토지, 광물, 그리고 건설의 집중

테라와트 규모로 짓다 보면 정직하게 짚어 둘 만한 또 다른 두 방식으로 물리적 세계와 부딪힌다. 첫째는 토지다. 태양광 1기가와트에는 대략 5에서 10제곱킬로미터의 땅이 필요하며, 이는 어딘가에서 가져와야 할 실제 발자국이고, 사막이 그토록 매력적인 이유의 일부이기도 하다. 육상 풍력 1기가와트에는 전체 면적이 더 많이 필요하지만 결정적인 차이가 있다. 터빈은 작은 발자국만 차지하므로, 그 아래 땅은 기둥 둘레로 작물이나 가축을 두는 농업 용도로 계속 쓸 수 있다. 둘째 제약은 광물이다. 두 기술 모두 핵심 광물 공급망에 의존하는데, 특히 그 출력을 저장하는 배터리용 리튬과 풍력 터빈 안에 들어가는 희토류 자석이 그렇다. 에너지 전환은 부분적으로 채굴 이야기이며, 그 광산들의 지리는 그 자체로 하나의 주제다.

이런 제약들은 건설이 왜 그토록 지리적으로 집중되어 있는지 설명하는 데 도움이 된다. 중국 한 나라가 2024년 말 기준으로 약 887기가와트의 태양광과 520기가와트의 풍력을 보유했으며, 제조와 설치 양쪽을 장악해 다른 모든 곳의 가격과 정치를 좌우하는 정도에 이르렀다. 에너지 전환은 야망에서는 전 지구적이지만 실행에서는 한쪽으로 치우쳐 있으며, 단일 국가의 산업 기반에 깊이 닻을 내리고 있다. 그 집중은 진짜 취약성이면서 동시에 진짜 효율성의 원천이고, 어느 쪽이 더 중요한지를 두고는 합리적인 사람들 사이에서도 의견이 갈린다.

핵심 요점

그래서 재생에너지가 세계 전체에 전력을 공급할 수 있을까? 정직한 답은, 조각들은 실재하며 대체로 감당할 만하지만 그 산수를 신중하게 해야 한다는 것이다. 2024년 말 기준 태양광은 전 세계 설치 용량 약 1,560기가와트에, 풍력은 약 1,020기가와트, 수력은 약 1,410기가와트에 이르렀고, 태양광은 한 해에 약 450기가와트를 더했으며 재생에너지 전체 설비는 4.1테라와트를 넘어섰다. 라자드의 2024년 균등화 비용 수치는 보조금 없는 대규모 태양광을 메가와트시당 29달러에서 92달러로, 육상 풍력을 27달러에서 73달러로 잡았는데, 둘 다 신규 복합화력 가스보다 넉넉히 낮으며, 바로 그래서 재생에너지는 이제 보조금을 받는 사치가 아니라 기본값이 되는 신규 건설이다. 함정은 비용이 아니라 타이밍이다. 이용률(태양광 약 22퍼센트, 풍력 35퍼센트, 수력 40퍼센트, 원자력 92퍼센트)은 설치된 메가와트와 공급된 메가와트시를 잇는 필수적인 다리이므로, 1메가와트 태양광 발전소는 순진하게 잡은 8,760메가와트시가 아니라 1년에 약 1,927메가와트시를 낸다. 그리고 간헐성은 값비싼 저장 건설을 강요한다(대규모 배터리는 메가와트시당 170달러에서 296달러, 여기에 세계의 양수 발전이 더해진다). 여기에 토지 발자국, 리튬과 희토류에 대한 의존, 그리고 태양광 887기가와트와 풍력 520기가와트를 거느린 중국의 위세까지 더하면, 재생에너지 헤드라인을 지리학자처럼 읽는 데 필요한 모든 것이 갖춰진다. 즉 특정한 장소, 특정한 기술, 특정하게 공급되는 전기, 그리고 특정한 통합 비용에 관한 질문으로 읽는 것이며, 그 거래의 득실은 실재하되 결정적으로 계산 가능하다.