환경보호를 위한 한국형 신재생에너지 개발전략에 관한 연구

2.1 환경문제에 대한 예비적 고찰

환경보호주의자의 견해인 성장불능론은 경제성장의 좋고 나쁨을 떠나 유한한 지구에서 끊임없는 경제성장이란 그 자체가 물리적으로 불가능하다는 주장이다. 둘째, 커머너(B. Commonner)의 가설이다. 그는 인구의 증가, 상품생산량이 많을수록 환경오염물질이 많이 배출되어 환경오염은 그만큼 더 심해진다는 주장이다. 셋째, 행복의 역설이다. 성장주의자들은 소득수준의 향상이 자동적으로 국민을 더 행복하게 만든다는 것이다. 하지만, 생각과 실제는 다르다. 지난 반세기에 선진국들은 꾸준한 경제성장을 이루어 왔다. 그 결과 선진국 국민의 소득수준 역시 계속 높아졌다. 그럼에도 불구하고 이들의 행복지수는 지난 반세기 동안 거의 변하지 않았다는 것이다.

다음은 경제성장주의 견해로서 성장옹호론은 다음 세 가지 주장을 핵심으로 한다. 첫째, 경제성장은 얼마든지 가능하다. 경제성장으로 인한 부작용들이나 잘못된 것들은 사후적으로 얼마든지 고쳐 나갈 수 있다는 것이다. 둘째, 경제성장이 가능할 뿐 아니라 지속적 경제성장은 꼭 필요하다. 경제성장 비판론자들은 경제성장의 부작용에 너무 집착한 나머지 경제성장의 혜택을 과소평가하는 경향이 있다. 우리가 보통 말하는 사회적문제로서의 환경오염과 경제성장 사이에는 직접적인 관계가 없으며, 경제성장과 환경보전은 얼마든지 양립이 가능하다. 넷째, 그로스만 -크루거 가설이다(Grossman and Krueger, 1995). 이 가설에 의하면 경제성장과 환경오염 사이의 관계는 경제성장 단계에 따라 달라지는데, 경제성장 초기(대체로 일인당 국민소득 5,000달러 이하의 단계)에는 경제성장이 진척됨에 따라 환경오염과 파괴도 가속화되는 경향이 있으나, 경제성장이 상당히 이루어진 결과 1인당 국민소득이 어느 수준에 이르면(대체로 1만 달러 이상의 단계)경제성장이 진척됨에 따라 오히려 환경파괴의 정도가 감소하는 경향이 있다는 것이다.^[2]

2.2 선행연구 검토

본 연구는 종전의 화석에너지 과소비로부터 환경오염을 줄여 저탄소 녹색에너지인 신재생에너지 사용을 확대코자 한 내용이다. 먼저 환경문제에 관한 일반적인 이론분야에는 이정전의 『환경경제학의 이해』(2011), 정석진의 『그린에너지와 환경촉매』(2010), 외국 문헌으로 Grossman. G.M. and A.B Krueger(1995). “Economic Growth and the Environment.”등을 주로 참고하였다. 또한 환경과 에너지문제에 관하여는 주로 최근의 통계자료를 활용하여 에너지소비와 환경문제 등 상호관계를 분석하였으며, 동 분야에 대한 이론분야에는 조홍식의 『기후변화시대의 에너지법정책』(2013), 이창훈의 “신재생에너지의 환경적 영향에 관한 법적 고찰”(2015), 정수관･강상목의 “소득 및 에너지소비와 환경오염의 관계에 대한 분석”(2013), 윤용영의 “기후변화에 관한 국제법적 규제와 문제점”(2013), 변재영외 2인의 “기후변화 시나리오에 근거한 한반도 미래 풍력･태양- 기상자원 변동성”(2014), 권혁수외 “신재생에너지 온실가스 감축기여도 평가 및 보급 확산전략”(2012) 등을 주로 활용하였다.^[3-10]

신재생에너지에 대한 일반적인 내용을 참고하기 위해 이재훈의 『녹색성장과 에너지자원 전략』(2010), 이강후의 『대체에너지』(2009), 이재호의 『에너지 정치경제학』(2013) 등을 참고 하였으며, 또한 주요 학술지 및 논문으로는 이중교의 “신재생에너지에 대한 세제지원의 현 황 및 개선방안 연구”(2014), 이유아･허은영의 “신재생에너지 인력수요전망 방법론 및 사례연구”(2011), 구기관 외 3인의 “국내외 신재생에너지 기술경쟁력 분석”(2012), 오승환･이철용의 “국내 신생에너지 R&D 사업의 경제적 성과 분석”(2014), 권혁범의 “한국의 녹색성장을 위한 신재생에너지 발전 전략”(2012), 윤생진의 “신재생에너지산업의 활성화 방안에 관한 연구”(2010) 등을 참고하였다.^[11-19]

본고의 신재생에너지 핵심 개발전략에 관한 내용으로 첫째, Iot와 ICT 분야로서 이병훈의 “지능형 에너지관리시스템을 위한 Iot 기반의 상황인지 서비스 연구 및 구현”(2015), 임계재의 “신재생에너지를 활용한 IT-융합 식물공장시스템 설계”(2015), 성태형 “태양광산업에 있어서 OCI의 기술혁신모형 연구”(2014) 등을 참고하여 향후 신재생에너지원이 Iot를 활용해서 제조업과 융합이 되고 ICT 등과 연계필요성을 제시하였다. 둘째, 현장에서 신재생에너지기술을 활용･ 촉진하기 위한 것으로 오용 “태양광/연료전지 하이브리드시스템의 전기적 특성과 최적 운전을 위한 경제성 평가에 관한 연구”(2011), 조남진의 “복합 신재생에너지 시스템용 다중 입출력 보조전원 설계” (2014), 이유석외 1인의 “그린에너지 활용을 위한 대학건물옥상설치형 소풍력발전”(2014) 등 활용하였다. 마지막으로 향후 신재생에너지 정책방향을 제시하기 위해 유진만 외 1인의 “정부정책이 재생에너지산업 생산 확대에 미치는 장단기 영향 분석”(2013), 이상훈의 “한국에서 재생에너지 확대를 위한 정책적 과제”(2014), 권태형의 “신재생에너지 시장 확대를 위한 정책수단의 비교”(2014) 등을 참고하였다. 특히, 한국형 신재생에너지기업 탄생에 관한 전략에 대하여는 한낙현 “국내 신재생에너지 발전전략과 과제에 관한 연구”(2014), 유진만 “신재생에너지 국제경쟁력 분석”(2015), 이의재의 “신재생에너지 기업의 리스크 분석”(2012), 구훈영, 민대기 “국내 태양광 산업의 중장기 전망에 관한 연구”(2014) 등을 참고하였다.^[20-32]

본 연구의 차별화가치는 향후 신재생에너지는 다른 에너지원보다 소비증가율이 확대가 예상되는 바,²⁾ 신재생에너지원이 기존 우리의 우수한 제조업과 융합이 되고, 더 나아가 ICT 등과 기술이 연계가 되는 한국형 개발전략을 제시한 점이다. 아울러 이러한 기반구축아래서 새로운 한국형 초대형 신재생에너지기업이 탄생될 수 있다는 점이다.

2.3 모형 설정

2.3.1 에너지소비 증가와 환경오염 유발모형

Fig. 1처럼 우리나라는 70년대 이후 철강, 석유화학, 자동차 등 중화학공업 위주의 산업화와 경제성장으로 인하여 산업, 수송, 가정･상업 등 부문별 에너지소비가 급증, 이로 인한 에너지소비는 NOx(산화질소), VOC (휘발성 유기화합물), CO(일산화탄소) 등 환경오염의 주요 원인이 되고 있음.

Figure 1.

Relationship between the increase in energy consumption and environmental pollution

2.3.2 환경보호 모형

Fig. 2와 같이 향후 환경보호를 위해서는 기존의 석유, 가스, 석탄 등 화석에너지 사용을 억제하고 저탄소 녹색성장 등을 위한 신재생에너지 사용 확대가 필요하다.

Figure 2.

Model of the co-relations between energy consumption and environmental pollution

3.1 국내의 에너지소비 실태 분석

먼저 에너지원별로 보면, ‘60년대에는 석탄과 신탄이 주요 에너지였으나, ’70년대 들어서는 중화학공업 육성 등으로 석유 비중이 급격히 상승하면서 석유가 주요 에너지로 등장하였다. ‘80년대 이후에도 석유는 주 에너지원으로서의 위치를 견고하게 유지하였으나, ’90년대 후반에 들어서면서 Table 1에서와 같이 사용이 편리한 도시가스 및 전기의 소비가 크게 증가하면서 석유의 소비 비중은 축소되기 시작하였다. 우리나라의 석유의존도는 2002년에 50% 이하로, 2011년에는 38.1%까지 하락하였다.

Table 1.

Consumption status per energy source (primary energy)

‘80년대 후반에 도입된 LNG는 ’90년대에 연평균 20.1%라는 빠른 소비 증가세를 기록하면서 2011년에는 소비 비중이 16.8%로 확대되었다. 전력 수요 증가에 따라 발전용 유연탄 소비도 빠른 증가세를 지속하였다. 2011년 유연탄은 총에너지 소비의 27.8%를 차지하여 석유에 이은 제2의 에너지원의 위치를 유지하고 있다. ‘60년대에 에너지 소비 40%를 담당하였던 무연탄 소비는 1988년을 기점으로 감소하기 시작하여 2011년에는 그 비중이 2.5%로 감소하였다.

3.2 향후 에너지소비 증가 실태 분석

국내적인 전망을 보면 Table 2처럼 총에너지 지표는 전망기간 ‘11~‘35 중 연평균 1.3%가 증가할 것으로 예상되며, 최종에너지는 경제성장세의 둔화, 인구정체 등으로 연평균 0.9%정도 증가가 예상되며, 에너지 원단위는 ‘11년 0.255(toe/백만원)에서 매년 1.4%씩 개선, ’35년에는 0.180 수준으로 하락이 예상된다.

Table 2.

Prospect of main energy indexes during 2011~2035

또한 총에너지 원별 전망을 보면 주로 신재생 등이 4.4% 등 증가가 예상되며, 총에너지 원별 전체적으로 1.3%가 증가가 예상된다.

3.3 에너지 과소비로 인한 환경오염 분석

먼저 대기오염 실태에 대하여 Table 3에서와 같이 총 배출량 중 가장 높은 기여율을 보인 배출원은 도로이동 오염원으로서 877,514톤을 배출하여 전체의 24.8%를 차지하고 있고, 유기용제 사용이 559,662톤으로 15.8%, 제조업 연소가 467,795톤으로 13.2%, 다음으로는 발전소 등 에너지산업 연소 배출원이 321,487톤으로 9.1%를 차지하고 있다. 여기서 도로이동 오염원, 제조업연소, 에너지산업 연소 등의 합이 47.1%로서 우리나라 전체 대기오염 총량의 상당 부분이 에너지소비와 관련되었음을 알 수 있다. 이것은 우리나라 대기오염의 주요 원인이 과다한 에너지소비로 인한 것임을 나타내 주고 있다. 이에 따라 이들의 연료연소를 대체할 수 있는 대체 에너지원이나 새로운 에너지의 개발이 매우 절실함을 이 자료를 통하여 알 수가 있다.

Table 3.

Emission rate of air pollution substances per large category

다음은 온실가스 실태를 보면, 1990년 이후 우리나라는 에너지 다소비 산업의 빠른 성장과 국제유가 안정 등으로 온실가스 배출량도 연평균 3.3% 증가하였으나, 배출량 증가율 추이는 국제적 규제 강화로 1999년 이후 매년 증가율 감소 추세를 보이고 있다. 2009년 기준 온실가스 배출량은 2008년(602.3백만tCO2eq)대비 0.9% 증가한 607.6 백만톤tCO2eq이다. Fig. 3에서는 부문별 온실가스 배출량을 보여주고 있으며, Table 4는 온실가스 배출량 현황을 나타내고 있다. 우리나라 온실가스 배출량 구조는 주로 에너지가 84.9%를 차지하고 있고, 산업공정이 9.8%를 차지하면서 그 비중이 94.7%를 차지하고 있으며, 에너지연소에 의한 CO2 배출은 전환부문이 44.3%로 가장 높은 비중을 차지하고 있으며, 산업 27.3%, 수송 16%, 가정과 상업･공공부문이 11.2%이다.

Figure 3.

Emission rate of greenhouse gases per energy sector

Table 4.

2009 Emission rate of greenhouse gases status per energy

4.1 상호관계 분석 결과

먼저 대기오염을 유발시키는 원인으로는 Table 3 같이 석탄, 석유, LNG 등 화석연료의 과다 사용으로 밝혀지고 있다. 또한 온실가스 오염의 경우도 Fig. 3처럼 에너지소비가 주요 원인이 되고 있다. 참고로 우리나라의 경제성장과 에너지소비의 상호관계 분석에서 실질 국내총생산(GDP)의 경우 1990년대 초의 400조에서 2007년 800조원에 이르러 2배 이상 증가하였으며, 또한 에너지 소비도 거의 2배 이상 증가하였음을 보여주고 있다. 즉, 우리나라의 경제성장은 에너지에 기반을 둔 경제성장 구조를 유지해 왔음을 알 수 있다.^[33]

4.2 향후 과제

향후 환경오염을 줄이기 위해서는 기존의 화석연료의 사용을 점진적으로 억제하고 저탄소 녹색성장 중심의 신재생에너지 개발을 적극적으로 추진해야 한다. 이에 따라 본 연구에서는 한국형 신재생에너지 개발 과제를 Fig. 4와 같이 제시하고자 한다.

Figure 4.

Linking model of Korean-type renewable energy convergence. technologies

이 과제는 향후 신재생에너지원이 우리의 우수 제조업과 융합･기술 연계로서, 최고의 기술을 보유하고 있는 반도체, IT, 조선, 자동차, 철강 등 핵심제조업 생산 공정기술을 잘 활용하고, 이를 발전･산업･수송･건물･소비자 분야와 연계하도록 하여, 더 나아가 ICT 분야와 융합･연계하는 기술을 개발하는 것이다. 아울러 이러한 기술개발체계와 기반이 확실하게 구축되었을 경우 대기업 등이 상호결합 등을 통하여 초대형화를 이룩하고, 우수한 기술력을 보유한 중소기업과 연계하여 세계의 신재생에너지산업을 선도하는 것이다.

4.3 향후 과제의 완성을 위한 전제

5.1 한국형 신재생에너지 제조업융합･기술연계 전략

먼저 기술개발 전략에서 우리나라의 신재생에너지 산업은 조기에 기반을 갖춘 독일 등 다른 선진국들보다도 기술력이나 가격경쟁력이 떨어지고, 또한 R&D 지원체계나 국제표준화 등이 취약하다. 예를 들면, 부품･소재에서 핵심기술의 국산화율이 저조하고³⁾, 완성품에서는 태양광이나 풍력 등에서 부가가치가 낮은 제품을 생산하고 있으며, 서비스 면에서는 공동 해외시장 개척 및 R&D 투자에서 기업 간 상호 연계가 부족한 실정이다. 이처럼 선진국들에 비하여 기술력이나 품질, 부품공정 등에서 낙후되어 있어, 이들 국가들의 기술 공정이나 부품 등을 수입하여 단순 가공하여 제품을 생산･ 판매하거나 수출해서는 선진국들의 벽을 뛰어 넘을 수가 없을 것이다. 따라서 우리의 신재생에너지 산업은 다른 나라와 차별화 될 수 있는 나름대로의 고유 기술력과 노하우, 특성을 갖춘 제품을 발굴하고 개척하여 뛰어난 경쟁력으로 세계의 신재생에너지 산업에 진출해야 한다. 이에 따라 한국의 신재생에너지 산업이 세계 다른 진국들보다도 앞서 나가기 위해서는 전게한 Fig. 4와 같은 ｢한국형 신재생에너지 융합･기술 연계형｣개발전략이 확산되고 보급되어야 한다.

이를 위해서는 첫째로 우리가 그동안 세계 제조업시장에서 석권하였던 반도체, IT, 자동차, 조선, 철강 등 최고의 제조업기술의 생산과정 즉, 원료･소재･부품 분야의 공정을 바탕으로 신재생에너지원과 체계적이고 유기적인 융합과 기술연계 속에서 최고의 기술력과 효율성을 높이는 것이다. 반도체의 경우 그 산업의 성격이 태양광의 설비투자, 기술 및 가격변동 등과 유사하다는 점에서 융합과 기술연계의 장점도 있지만 반면에 위험한 리스크도 수반된다. 따라서 항상 제품의 효율성을 높이고 가격경쟁력에서 우위에 있어야 한다. 예를 들면, 종전의 실리콘 박막태양전지 와 유기 태양전지를 결합한 ‘고효율 적충형 하이브리드 태양전지’개발하여 기존 제품보다 2배의 효율을 높이거나, 또한 기존의 ‘결정질 실리콘 태양전지’는 고효율 제품이지만 높은 제조비용과 복잡한 제조공정이 문제가 되어 보급에 기피 요인이 되었지만, 최근에 개발된 ‘무･유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지’는^[36] 세계에서 가장 열효율이 높고, 가격도 저렴한 핵심제품으로 개발한 것 등이다. 또한 IT의 경우 현재와 같이 복잡하고, 다양하고, 예측 불가능한 정보화 사회에서는 고객들에게 무엇보다도 정보의 대량축적과 신속･정확한 전달체계가 필요하며, 다양하고 편리한 서비스를 제공하여야 한다. 이를 위해서는 IT의 매개체인 컴퓨터, 미디어, 영상기기, 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fe), 근거리 통신(RFID), 위치정보(GPS), 스마트폰, PDA, LED, 기타 소프트웨어 기술 등이 태양광과 태양전지 등과 잘 융합이 되어 언제나 손쉽게 활용되고 고객에게 꼭 필요한 정보를 제공할 수 있어야 한다. 예를 들면, ‘태양광 마이크로 발전소’, ‘스마트 홈, ’스마트 자동차’, ‘스마트 드라이브’, ‘마이크로그리드’ 등 이다. 자동차의 경우 전 세계적으로 각광을 받고 있는 자연친화적인 저탄소와 고효율, 고객 편리성 등을 두루 갖춘 신제품을 개발해야 한다. 최근 현대자동차가 개발한 ‘투싼 ix 수소연료전지’ 자동차는 자연친화적인 무공해 천연 연료로서 전후방 산업연관효과가 아주 높아 성장동력을 견인하고 있다. 또한 향후 소비자들이 이용 시 편의를 위해 고비용･단거리 주행거리 문제 등 해결을 위한 계속적인 기술개발⁴⁾을 추진하고 있다.

둘째로는 신재생에너지가 발전(전력), 산업, 수송, 건물, 소비자 분야 또는 융･복합사업의 개념으로서 향후 저비용 고효율, 안전성, 시장성 및 발전가능성, 편리성, 친환경성을 갖춘 종합적이고 체계적인 에너지원 개발이 되어야 한다. 아울러 이러한 융합이 소비자나 고객들에게 실제적으로나 잠재적으로 커다란 만족감을 주면서 다양하고 광범위하게 사용하게 해야 한다. 발전분야에는 종전의 화력발전에서 석탄가스화 복합발전(IGCC) 및 연료전지를 확대 사용하여 열효율과 편리성을 높이고, 산업분야에는 에너지 소비 비중이 높은 철강, 화학분야 등에 온실가스를 감축할 수 있는 저감기술⁵⁾과 더불어 신재생에너지와 연결될 수 있는 기술개발⁶⁾이 필요하며, 수송 분야는 특히 여타 분야보다 훨씬 역동적이어서 에너지수요가 2050년이면 전 세계의 자동차 대수가 20억 대 이상으로 증가할 것이며, 수송거리 역시 같은 비율로 증가될 것으로 전망된다.⁷⁾ 이에 따라 향후 연료전지 자동차, 하이브리드 또는 디젤기술 자동차, 바이오연료 자동차 등 신재생에너지와 관련성이 매우 높다. 건물은 대단위 아파트 단지 경우 향후 갈수록 문화수준이 높은 다양한 고객층의 증가로 인한 각종 전기기기의 종류와 양이 늘어 전기사용량 비중이 높아지고, 경제성장 등으로 서비스 부문의 비중이 높아져 상업용 빌딩이 수가 크게 늘어날 것이 예상된다. 이에 따른 신재생에너지 사용비중을 의무적으로 높일 수 있도록 법적근거나 세제지원 등 정책적 지원이 필요하다. 아울러 신재생에너지 사용도 보다 쉽게 활용할 수 있는 시설시스템 등⁸⁾이 필요하다. 최종 에너지 소비자인 소비자는 전력, 산업, 수송, 건물 등 다양한 분야에서 저렴한 가격과 고효율 서비스를 선택받을 수 있는 소비자권리⁹⁾가 주어져 있다. 마지막으로 융･복합사업의 경우 신재생에너지 원과 원, 지역, 정책, ICT 등 다양한 결합을 통한 시너지 효과를 기대할 수 있는 사업으로서 한 지역에 신재생에너지 대형사업을 실시하여 지역내 주택･건물･산업체에 에너지를 공동으로 공급하거나, 태양광, 풍력, 소수력, 지열 등 2개 이상의 신재생에너지원을 융합하여 에너지를 공급함으로써 에너지 활용의 효율성을 제고시키는 것 등이다.¹⁰⁾

셋째로는 신재생에너지가 제조업 융합･연계기술 함께 결합하면서 ICT 등과 연계되어 최고의 효율성과 소비자 만족도를 높여주는 시스템을 개발하는 것이다. 신재생에너지와 ESS(Energy Storage System) 결합하여 송전효율을 향상시키고 배전의 안정성을 증가하여 전력품질을 높임과 동시에 전력을 안정적으로 공급하는 것이나 ¹¹⁾, 최근 Iot(Internet of Things)를 활용하여 지능형 에너지관리시스템 기술을 개발하거나¹²⁾, 또한 IoT의 기술체계와 신재생에너지원을 상호 연결하여 향후 에너지 생산과 공급을 높이는 기술개발이다. 이 기술은 태양광이나 풍력 등 신재생에너지원 시스템에 IoT의 센싱 기술인 초음파 센서/ 열/ 습도/ 온도 센서, 위치 정보 등 얻을 수 있는 정보 수집 기술과 유무선 네트워크 인프라 기술, 더 나아가 서비스 인터페이스 기술인 정보의 센싱, 상황인지･수집･추론 기법 등을 활용하여서 태양광의 핵심인 태양전지 등 발전시스템에 태그 등을 부착하여 광전자 흡수량을 최대한 높이는 반면에 방사열은 줄이는 것이다. 아울러 풍력의 경우도 IoT의 기술을 활용하여 풍력의 운전 및 기계시스템에 태그 등을 부착, 강한 바람이 부는 경우 그 바람을 계속적으로 저장하여 축전시키고, 바람이 미풍인 경우는 그 바람을 크게 높이게 큼 하도록 하여 거의 전천후로 풍력을 이용하는 방법을 마련하는 것이다. 향후 이러한 IoT와 신재생에너지원이 연계된 기술개발이 실현된다면 에너지의 효율성과 경제성이 확보되어 신재생에너지가 보다 확대보급이 될 수 있다.

다음은 현장에서의 쉽게 신기술을 연구개발, 보급･활용하는 시스템의 정착이다. 첫째로 신재생에너지원이 발전(전력) 등과 연계된 기술개발로서 ‘태양광-연료전지 하이브리드 시스템’(HOMER)¹³⁾을 활용하여 종전의 계통전원을 활용하지 않고 독립적인 분산전원을 가정에 공급한 것이다. 이 시스템 구성을 보면 태양광 어레이, 연료전지, 전기분해기, 수소탱크, 배터리, 컨버터로 가정에 분산전원으로서 적용이 가능한 독립운전형 발전시스템이다. 본 시스템의 기본적 운전 메커니즘은 낮 동안 태양광발전이 전력을 생산하여 PCS(Power Conditioning System)를 통해 부하에 전력을 공급함과 동시에 배터리를 충전시킨다. 또한 여분의 전력을 이용하여 전기분해기를 구동시키고 생산된 수소는 수소탱크에 저장되었다가 전력 요구량이 많은 시간대에 연료전지에 공급됨으로써 부족한 전력을 부하에 공급하게 되며, 연료전지의 폐열을 재생하여 난방용 온수를 공급할 수 있도록 한 시스템이다. 이 시스템의 시뮬레이션 결과 경제성 평가가 검증되었으며¹⁴⁾, 향후 이 시스템은 부하의 변동에 따라 안정적인 전력 생산이 가능하기 때문에 독립적인 운전이 가능한 분산전원으로써 가정에 보급하거나 낙도나 오지에 적용하여 보다 경제적이고 효율적인 에너지원으로 성장 가능하다고 본다.

둘째는 신재생에너지원을 출력특성에 따라 보조전원의 입력이 선택적으로 구성되어 출력 특성이 안정적이며 연속적인 ‘복합 신재생에너지 시스템용 다중 입출력 보조전원 설계’¹⁵⁾이다. 이는 태양광이나 풍력 같은 신재생에너지는 주변 환경에 의해 일간 출력 특성이 큰 폭으로 변화된다는 것을 인지하고서 서로 다른 발전 특성을 가지는 신재생에너지원들을 함께 구성하는 복합 신재생에너지 시스템이다. 이런 시스템에서는 보조전원의 안정적인 동작을 위해서는 기본적으로 다양한 환경 조건에서도 동작이 가능하여야 한다. 따라서 간헐적으로 발전하는 신재생에너지원의 특성상 보조전원의 입력을 하나의 신재생에너지 모듈이 아닌 다수의 모듈로부터 받아오는 것이 필요하다. 이러한 구조를 ‘다입력 다출력’(multiple input multiple output, MIMO) 보조전원 구조라고 하는데, 이 구조는 발전하는 신재생에너지원들 중 하나를 보조전원의 입력으로 선택하여 사용하므로 안정적인 동작이 가능하다. 한편, 주변 환경에 의해 메인으로 동작하고 있는 신재생에너지원의 발전 전압이 떨어진다면, 대체 에너지원으로 보조전원의 입력이 구성되어 각 제어기의 동작이 안정적으로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 태양광에너지 시스템이 동작 중에 모듈에 음영이 발생한 경우 시스템의 출력전압이 저하되어 안정적인 출력전압을 가지는 다른 모듈 중 한 곳에서 보조전원의 입력을 변경하여야 한다. 또한 여러 시스템의 모듈 중 한 곳에서 보조전원의 입력을 구성하였을 때, 해당 모듈에서 시스템 에러가 발생한다면 보조전원의 입력을 다른 쪽으로 전환하여 보조전원을 유지한 뒤 고장 시스템에 대한 보호 및 진단이 가능하고, 때로는 모든 모듈에서 시스템 에러가 발생한다면 보조전원 오동작에 의한 오류를 방지하기 위해 제어기의 전원을 차단하여 메인 시스템의 전력전달이 이루어지지 않게 하는 것이다.

이처럼 현장에서 신재생에너지 분야의 신기술들이 적극적으로 개발되고 보급되게 하려면, 정부의 대폭적인 관심과 RND분야 예산 지원이 있어야 한다. 또한 대기업들이 신재생에너지 분야에 대한 적극적인 투자확대가 필요하며, 아울러 중소기업들의 뛰어난 기술력이 상호 연계되어야 할 것이다.

5.2 한국형 신재생에너지기업 탄생 및 지원 전략

이처럼 신재생에너지원이 우수한 핵심제조업과 발전･산업･수송･소비자 등과 연계되고, ICT 분야와 융합･연계하는 기술개발이 이루어지고, 아울러 현장에서 신기술이 개발과 보급체계가 확실하게 구축된 경우, 다음에는 재무구조가 튼튼한 대기업과 대기업끼리 결합하는 초대형기업을 만드는 것이다. 이러한 초대형대기업들이 우수한 기술력을 보유한 중소기업과 상호 연계하는 한국형 신재생에너지기업을 탄생시키는 것이다. 참고로 한국형 신재생에너지기업 탄생 필요성을 보충할 수 있는 자료에 의하면¹⁶⁾, 기업들의 생산성 분석결과 일반 업종의 대기업의 평균 효율성은 높아지고 있지만, 신재생에너지 대기업들의 평균 효율성은 오히려 낮아지고 있다는 분석이다. 아울러 중소기업의 경우도 일반 업종의 중소기업은 효율성이 등락이 있지만, 신재생에너지 업종은 대체로 효율성이 떨어지고 있다는 것이다.¹⁷⁾ 또한 우리의 신재생에너지기업의 리스크 분석에서도 대기업보다도 규모가 작은 중소기업이 리스크가 훨씬 크다는 결과이다.¹⁸⁾

이에 따라 특수한 우리나라의 신재생에너지산업 여건을 반영한 한국형 신재생에너지기업이 반드시 탄생이 하여야만 한다. 이러한 기업의 탄생은 그 동안의 신재생에너지 분야의 가장 취약점인 자금력과 핵심 기술력, 원천기술 등 확보케 하여 세계의 신재생에너지산업을 선도할 수 있을 것이다. 다만, 한국형 신재생에너지기업이 원활하게 탄생되기 위해서는 우선 몇 가지 전제조건이 필요하다. 첫째로 대기업끼리 결합하여 초대형 기업이 되려면 한국의 국민정서상 이를 제한하는 여러 가지 법률적인 제약사항이 많다. 이를 예외적으로 허용해주는 특별법 제정이나 기간을 별도로 정하는 한시법 제정 등이 필요하다. 둘째로 정부는 한국형 신재생에너지기업이 탄생할 수 있도록 금융지원이나, 세제지원, 입지지원, 중소기업 영역 완화 등 지원이 필요하다.