태양광이 세계 에너지 시스템을 변화시키기 시작함

• 태양광 발전의 확산으로 에너지 시스템의 근본적 재편 가능성 발생
• 화석연료 중심의 지정학을 넘어서는 전환으로, 전 세계적으로 확산 가능한 태양과 풍력에너지 의존 심화
• 미국 내 청정에너지에 대한 정치적 반발 발생, 세액공제 축소 등 정책 변화로 태양광 산업에 부정적 영향
• 태양전지 등 기술 발전과 대량생산, 그리고 주도적 국가들의 정책 지원으로 태양광 비용 급속 하락 경험
• 일 효율(Work energy) 을 중시하는 태양광 발전의 효율성이 내연기관, 보일러 등 전통적 에너지 방식 대비 월등히 높음

태양광, 에너지 시스템에 일으키는 혁명

• 최근 태양광 발전의 확산으로 지구 에너지 시스템의 본질적 변화 가능성 제기됨
• 화석연료의 지역적 편재성과 통제에 기반한 기존 권력‧지정학 구조에서, 태양과 풍력처럼 어디서나 존재하는 확산성 에너지원을 점점 더 많이 활용하게 됨
• 에너지원의 다양성과 풍부함으로 인해, 기존처럼 쉽게 독점하거나 이를 둘러싼 대립과 전쟁을 벌이기 어려운 특성 존재
• 태양은 지구가 필요로 하는 양보다 수만 배 많은 에너지를 매일 방출함
• 이와 같은 패러다임 전환은 산업혁명, 컴퓨터 혁명과 같이 세상을 근본적으로 변모시키는 사건임

미국 정치‧산업계의 반발과 그 의미

• 이러한 변화의 범위는 미국 내 청정에너지에 대한 반발을 불러일으키는 주요 배경으로 작용함
• 최근 정책(IRA 세액공제 등) 철회 시도 및 세금 혜택 축소로 인해, 미국 태양광 산업에 큰 타격이 발생함
  • 예시로 Sunrun 같은 대형 태양광 기업의 주가가 단 하루에 40% 급락하는 현상 발생
• Rhodium Group 분석 결과, 만약 관련 법안이 시행된다면 2035년까지 미국 내 청정 전기 생산의 72%가 사라질 수 있음
• 그러나 이러한 반발조차도 변화의 중요성을 역설적으로 반증함

태양광 기술의 개발 및 확산 과정

• 전후 미국의 경제번영 중심에 화석연료가 있었으며, 이에 익숙해진 세대들(예: Donald Trump)이 여전히 석유 등 전통에 집착함
• 그러나 Bell Labs에서 1954년 ‘실리콘 기반 태양전지’(photovoltaic cell)가 탄생하면서, 태양의 힘을 직접 활용할 수 있는 첫 전환점 마련
  • 당시에는 태양광 발전이 너무 비싸서 주로 우주 등 특수환경에서 활용됨
• 꾸준한 기술개선과 생산확대로 비용이 하락하고, 독일 정부의 태양광 보조금 정책과 중국의 대규모 생산체제 전환 등으로 시장이 급성장함
• 생산량이 증가할수록 제품이 더 개선되고 저렴해지는 "학습 곡선 효과"가 뚜렷하게 나타남
• 최근에는 태양 및 풍력 발전 단가가 화석연료 발전보다 더욱 저렴해짐
  • 중국은 이를 빠르게 인지하고 재생에너지로 전환을 가속화함

2023년의 결정적 변화와 대규모 전환

• 2023년 6월: 지구 기온이 사상 최고치를 기록하는 ‘기후위기’와, 하루에 1GW 규모의 태양광 패널 설치가 동시에 이루어진 시점임
• 이러한 대규모 도입이 에너지 전환의 가속화에 불을 붙임

태양광의 작동 원리와 근본적 효율성

• 태양광 패널은 얇은 실리콘 조각(일반적으로 한 변이 182mm, 두께 0.2mm)에 빛을 비추면 전압이 발생함
• 실리콘 내부에 은, 붕소, 인 등 도핑 원소를 활용하여 광자와 전자의 상호작용으로 전력이 생성됨
• 이렇게 생산된 전기는 ‘일 효율(work energy)’로, 연소(heat energy) 에 의존하는 기존 방식 대비 훨씬 효율적임
  • 내연기관 자동차(연소)는 전체 에너지의 30% 안팎만을 효과적 출력으로 사용, 70% 이상은 손실됨
  • 전기차(E.V.)는 같은 조건에서 2~3배 이상 에너지 효율을 달성함
  • 심지어 e-bike같은 교통수단은 극도로 높은 효율(500W 완충량 기준 약 8센트 비용, 30마일 주행 가능)로 새로운 전환을 예고함

열에너지 분야에서의 전기화 전환

• 전기에너지 기반 히트펌프는 미국 가정용 가스 보일러 대비 3~5배 효율적으로 난방을 제공함
  • 외부 공기에서 열을 추출해 실내로 전달하는 방식임(여름에는 반대로 냉방 기능)
• 미국에서는 최근 3년 연속 히트펌프 판매량이 가스난로 판매를 초과함

결론

• 태양광을 중심으로 한 에너지 질서의 재편성은 에너지, 산업, 정치, 사회 전반에 걸쳐 혁명적 변화를 유발 중임
• 효율성, 분산성, 친환경성 등 여러 장점이 함께 작용하며, 미래 에너지 패러다임의 중심축으로 부상 중임