지속 가능한 도시 건설: 에너지 문제 · 위기 속 도시 기반 시설의 역할

도시 이야기: 에너지 트렌드의 선봉, 미국 버몬트 주 벌링턴(인구 수 42,000명). 
벌링턴의 시민들은 바이오매스, 수소, 풍력과 태양광까지의 다양한 재생에너지 원천으로부터 필요한 모든 에너지를 보급받는다. 또한, 호주 애들레이드 지역의 공공시설들은 2020년 7월부터 재생 에너지만을 사용하여 운영된다. 이는 재생에너지로의 전환을 목표로 삼은 830개 이상의 글로벌 도시 중 일부에 불과하다. 수소는 그 효율성과 활용 가능성 측면에서 여러 도시들이 주목하는 유망한 선택지가 되어가고 있다. 단적으로 2020년에 10개국이 수소 전략을 채택하였다. 

도시 이야기: 태양광 사업을 촉진시킨 멕시코의 법
2012년, 멕시코는 기후 변화에 대응해 배출가스 규제를 포함한 법을 제정한 선발주자 중 하나가 되었다. 해당 법안은 2020년까지 이산화탄소 배출량을 30%로 줄여 기후 변화를 완화하기 위한 조항을 포함하며, 더욱 높은 수준의 노력을 보일 것을 약속했다. 2024년에 국가 전력 35%의 재생 에너지원 생산을 추가적으로 의무화했다. 그 이후로, 태양광 이용률은 급속히 증가해왔다. 2022년 봄, 멕시코 시티(의존형 도시)의 정부는 센트랄 데 아바스토 지역 도매 시장의 광활한 지붕 면적을 태양광 패널로 덮을 것이라고 발표했다. 이는 18MW의 발전량을 생산할 수 있는 세계 최대 도시형 태양광 발전소다. 이 프로젝트는 국가의 에너지 전환 기금을 통해 자금을 마련할 수 있었다.

도시 이야기: 생태계와 정책을 결합한 싱가포르
싱가포르(자립형 도시)는 2030년까지 온실가스 배출량을 2005년 대비 36% 저감하겠다는 목표를 설립했다. 이 목표를 성취하기 위해, 싱가포르는 정책을 비롯해 다양한 주요 전략들을 내세웠다. 2018년, 싱가포르는 동남아시아 국가 중 최초로 탄소세를 도입한 나라가 되었다. 초반에는 톤 당 S$5의 단위로 제정되었지만, 2022년에 대폭 인상되어 2024-2025년에는 톤 당 S$25, 2030년에는 S$80을 예정치로 설정했다. 청정 에너지 기술이 경쟁력을 갖추기 위해서는 이러한 공격적인 전략이 필요하다. 더불어, 싱가포르의 한정된 영토가 청정 에너지 생산에 장애물로 작용하기에, 이를 극복하기 위해 도시는 선 케이블(Sun Cable) 프로젝트를 차용했다. 이 프로젝트는 싱가포르와 호주 사이 4,000km길이의 바닷속 고압 케이블을 구축해 호주의 태양광 에너지를 싱가포르로 전송하는 것을 목표로 한다.

도시 이야기: 두바이의 그린 이니셔티브
2015년, 두바이 전기수도청은 EV Green Charger 이니셔티브를 발표했다. 이는 두바이 내 전기차 충전소 100개 소를 추가로 확충하며, 2017년 9월부터 2021년 12월까지 자동차 소유주들은 무상으로 전기차를 충전할 수 있었다. 두바이(자립형 도시)에 등록된 전기차의 수는 2015년 12월 31일에 71대였지만 불과 한달만인 2022년 1월 31일 약 71배 증가한 5,107대를 기록했다. 충전소는 325개의 지점으로 불어났으며, 8,800MWh 이상의 전기를 제공하여 전기차 사용자들이 대략 5800만km를 이동할 수 있도록 만들었다.

도시 이야기: 인천의 연료 전지 발전소
오늘날, 도시 기반의 열병합발전소(열과 전기를 둘 다 생산하는 시설)는 도시의 전기와 난방 요구를 충족하기 위해 필수적이다. 수소는 이러한 상황에 활용되기 적합한 특성을 갖추고 있다. 기존 화석연료 기반의 가스 터빈 · 엔진의 일부를 개조 또는 신규 제작한다면, 수소를 활용한 열병합발전시설로 탈바꿈할 수 있기 때문이다. 대한민국 인구 230만의 도시 인천에서는 78MW규모의 ‘세계 최대’ 신인천빛드림 수소 연료전지 발전소가 2021년 문을 열었다.

도시 이야기: 브레시아 제철소
도시 근처의 대규모 공장에서는 다량의 배출물이 발생하며, 이 중 일부는 폐열(Waste heat)의 형태로 방출된다. 이탈리아 브레시아 도심부와 3.2km 거리에 위치한 한 제철소는, 폐열을 회수하고 브레시아(인구 수 20만명)의 주요 연료로 활용하기 위한 프로젝트에 착수했다. 제철 공정에서 발생하는 폐열은 두 가지 목적으로 회수된다. 겨울에는, 증기가 열교환기를 통해 지역난방 시스템으로 전달되어 2,000 가구 이상에게 열을 공급할 수 있다. 여름에는, 폐열을 활용해 700가구에게 제공될 전기를 생산한다. 이 프로젝트는 연간 10,000톤의 이산화탄소 배출량 감소로 이어진다.

도시 이야기: 헬싱키 에너지 챌린지
헬싱키(국가 기금에 의존하지만, 에너지 소비량을 감축하기 위해 독립적인 계획을 설립하는 측면에서 갈망형 도시로 분류됨)는 2025년까지 탄소 중립 도시를 목표로 하는 담대한 도전을 내세웠다. 헬싱키 전체 온실가스 배출량의 절반 이상은 실내 난방 시스템이 차지하고 있었다. 이러한 불균형을 해결하기 위해, 2021년 여름을 기점으로 ‘헬싱키 에너지 챌린지’를 실시했다. 이는 12달을 기간으로 한, 100만 유로(약 13억 2천만 원) 상금을 건 크라우드 소싱 챌린지다. 스타트업, 중소기업과 대기업, 연구 기관, 대학교, 개별 전문가와 컨소시엄이 모두 참여 대상으로 포함되었다. 챌린지의 목표는, 바이오매스 연료를 최소한으로 사용해 헬싱키의 새로운 탈탄소화 난방 시스템을 고안하는 것이다.

결론적으로, 35개 국에서 252개의 신청서가 헬싱키로 들어왔다. 10건의 제안서가 본선에 진출했으며, 그 중 4팀이 최종 우승자로 선별되어 그들의 아이디어를 구체화할 기회가 주어졌다. 그 중 하나는 심층 해저수를 끌어올려 히트 펌프로 재처리해 열을 생산하는 바닷물 이용 난방 시스템의 사업 계획서다. 탄소 중립 난방 사업은 다양한 해결책들의 혼합으로 달성된다는 측면에서, 이 챌린지의 사례는 우리에게 이해당사자 간의 협력이 가진 힘을 보여준다. 또한 글로벌 크라우드소싱의 개최가, 미래 지향적 난방 시스템의 테스트베드(testbed)로 도시를 활용하는 모델 중 하나가 될 수 있는 가능성을 제시하였다.

도시 이야기: 남아프리카의 전력 조달 프로그램(REIPPP)
2030년까지 탄소 배출량을 22.5 백만 톤으로 감소시키겠다 공표한 남아프리카의 계획과 관련하여, 정부는 민간 부문이 재생 에너지에 투자하도록 장려하는 것에 초점을 맞춘 이니셔티브를 실행했다. 재생에너지 독립전력생산 조달프로그램(REIPPP)는 육상 풍력, 태양광 PV, 태양열, 고체 바이오매스, 바이오가스, 매립 가스 및 소규모 수력 발전소와 같은 청정 에너지 프로젝트에 적용된다. 이 프로그램에서는 서로 다른 입찰에서 각 기술에 대해 상한금액이 설정되며 낙찰자는 20년간 전력구매계약을 맺을 수 있다. 현재까지, REIPPP는 6,000 MV 이상 규모의 신재생 · 청정 에너지 전력 발전소 (대부분 풍력, 태양광 에너지) 설치를 이끌어냈다. 이중 많은 프로젝트는 특정 인구 밀집 지역에 서비스를 제공하기 위한 것이었다. 일례로, 2021년 8월, 남아프리카공화국의 이스턴 케이프 주는 이 지역의 3개 도시에 서비스를 제공하는 34.5MW Wesley- Ciskei 풍력 발전소를 완공했으며, 시설의 개발자인 EDF신재생은 남아공 국영전력기업 에스콤(Eskom)에게 생성된 전력을 판매하기로 합의했다. 

도시 이야기: 호주의 마이크로그리드
호주 레이크랜드(인구수 300명)는 소규모 투쟁형 도시의 예시다. 정책과 관련된 권력은 없지만, 자립성을 키우기 위하여 나아가는 중이기 때문이다. 이미 레이크랜드가 활용하는 에너지의 40%는 지역 태양광 발전소와 마이크로그리드로부터 생산된다. 퀸즐랜드 북부에 위치한 레이크랜드는, 화재와 태풍으로 인한 극심한 전력 불안정성 문제를 고질적으로 앓아왔다. 하지만 농촌 도시들의 에너지 자립성 확보를 위한 호주재생에너지청 이니셔티브의 일환으로, 10.8MW 태양광 발전소가 마이크로그리드의 일부로 운영되는 1.4MW 리튬 이온 배터리 저장 시설과 함께 개발되어 지역에 에너지를 공급하고 있다. 

레이크랜드 태양광 발전 · 에너지 저장소 프로젝트는 2017년에 가동을 시작하였으며 이제 전국적 정전이 발생되었을 때 일정 시간 동안 1,000 가구에 전기를 공급할 수 있다. 더불어 에너지 초과 생산량을 국가 전력망에 판매함으로써, 수익성 있는 벤처 사업으로 거듭나는 방법을 제시하였다.