재생에너지는 기후 변화와 지구 온난화에 맞서 싸우는 데 매우 중요합니다. 태양열, 풍력, 수력과 같은 청정 에너지와 재생에너지 자원의 사용은 인류 역사 초기에 시작되었습니다. 세계가 에너지 수요를 충족하기 위해 이러한 자원에서 전력을 얻어 활용하는 방법은 시간이 지남에 따라 진화해 왔습니다. 다양한 형태의 재생에너지 발전이 어떻게 진화하여 글로벌 에너지 부문과 세계 에너지 공급을 다양화했는지 간략히 살펴보겠습니다.

태양의 힘을 이용하려는 노력은 고대 그리스와 로마인들이 햇빛을 모아 횃불을 밝히는 오목 거울인 불타는 거울을 사용했던 고대로 거슬러 올라갑니다. 태양 복사열을 모으는 장치인 세계 최초의 태양열 집열기는 1767년에 발명되었으며 이후 음식을 조리하는 데 사용되었습니다. 그 후 1800년대 후반에는 최초의 상업용 태양열 온수기와 빛을 전기로 변환할 수 있는 장치인 최초의 태양 전지가 등장했습니다.

유엔 기후변화에 관한 정부 간 협의체에 따르면, 1950년대는 국제 태양 에너지 협회가 설립되고 여러 산업에서 태양 에너지에 대한 더 많은 연구 개발이 이루어지면서 태양 에너지 연구의 새로운 시대로 접어들었습니다. 1960년대 초까지 태양열 에너지(햇빛을 집중시켜 열을 발생시키는 방식)는 이스라엘 가정에 온수를 공급하는 데 널리 사용되었으며 태양광 발전 전지라고도 알려진 태양 전지는 더욱 효율적이 되었습니다. 1970년대의 에너지 위기와 급등하는 유가로 인해 태양열 에너지 개발이 더욱 가속화되었으며, 더 많은 국가가 화석 연료를 대체할 에너지원으로 태양광 기술에 투자하게 되었습니다.¹

1990년대 이후 에너지 생산의 지속적인 혁신과 세금 인센티브와 같은 정부의 에너지 정책은 태양 에너지 산업과 태양 에너지 사용의 성장을 촉진했습니다. 태양열 발전소를 포함한 대규모 태양광 발전소 건설이 시작되었으며, 옥상에 설치된 태양열 패널을 통해 주택 및 사업장에서 분산형 태양열 발전이 확대되었습니다. 태양열 발전은 또한 전기 자동차의 에너지원이 되었으며, 운전자는 자신의 집 옥상 시스템과 태양열 공용 충전소에서 자동차를 충전합니다. 2022년 태양광 발전량은 전년 대비 26% 증가한 1,300테라와트시에 육박하는 전력을 생산했습니다.²

태양 에너지에 대한 수요는 ESG 목표를 달성하기 위해 재생 에너지원으로 전환하려는 기업들의 노력에 의해 부분적으로 촉진되고 있습니다. 일부 기업에게는 태양 에너지 생산이 내부 운영의 일부가 되었습니다. 호주 증권거래소(ASX)에 상장된 다각화된 부동산 그룹인 GPT Group과 같은 기업은 현장에 태양광 발전 시스템을 설치했습니다. GPT Group은 에너지 효율성 및 배출량 감소를 포함한 이러한 노력의 결과를 추적하기 위해, 기업의 ESG 데이터를 통합하여 분석 및 보고하는 SaaS 도구를 활용하고 있습니다.

인류는 오랫동안 풍력 에너지를 기계적인 목적으로 활용해 왔습니다. 기원전 200년경, 중국에서는 간단한 풍차를 이용하여 물을 퍼올렸고, 중동에서는 수직축 풍차를 이용하여 곡물을 빻았습니다. 중동 지역은 11세기경 풍차를 이용한 식량 생산의 중심지가 되었습니다. 이후 유럽에서는 네덜란드인들이 풍차를 종이 제조와 호수 배수 등 다양한 산업 용도에 맞게 개조했습니다. 그리고 19세기에 아메리카 대륙의 정착민들은 풍차를 사용하여 농업용수를 퍼올렸습니다.³

결국 풍력 에너지의 활용은 기계적인 용도에서 전력 생산으로 전환되었습니다. 전기 엔지니어인 제임스 블라이스(James Blyth)는 1887년 스코틀랜드의 뒷마당에 세계 최초의 풍력 터빈을 건설한 공로를 인정받았으며, 같은 시기에 풍력 에너지 혁신가인 찰스 브러시(Charles Brush)와 폴 라 쿠르(Poul la Cour)는 19세기가 끝나기 전에 각각 오하이오와 덴마크에서 자체 터빈을 개발했습니다. 블라이스는 나중에 지역 정신 병원에 전력을 공급하기 위해 두 번째 풍력 터빈을 건설했고, 브러시는 자신의 저택에 전력을 공급하기 위해 터빈을 사용했으며, 라 쿠르는 풍력을 활용하여 학교에 불을 밝혔습니다.⁴

그러나 풍력 발전이 상업적인 규모로 실행 가능성을 확보하기까지는 수십 년이 걸렸습니다. 태양열 발전과 마찬가지로 1970년대의 에너지 위기는 풍력에 대한 관심을 높였습니다. 덴마크 정부의 정책이 자국의 풍력 발전 산업 발전을 지원하면서 덴마크는 상업용 풍력 발전 분야에서 선두 주자로 부상했습니다. 그 후 1980년대에는 캘리포니아에 상업용 규모의 풍력 발전 단지가 설치되었고, 1990년대에는 독일과 스페인에도 풍력 발전 단지가 건설되었습니다.

오늘날 전 세계의 풍력 터빈은 연간 2,100테라와트시(TWh) 이상의 전기를 생산합니다. 대부분의 터빈은 육지에 있지만 해상 풍력 발전 단지는 최근 몇 년 동안 전 세계 전력 생산에서 점점 더 큰 역할을 하고 있으며, 2022년 풍력 발전 용량 증가의 18%를 차지했습니다.⁵

'수력'이라는 접두사에서 알 수 있듯이 수력 에너지는 물, 특히 물의 흐름에서 파생된 에너지입니다. 풍력 에너지와 마찬가지로 인간은 오랫동안 수력 에너지의 기계적 응용을 활용해 왔습니다. 고대 그리스인들은 수력 에너지를 이용해 물레방아를 돌려 밀을 빻았습니다.⁶

그러나 수력을 전기 발전에 이용하는 것은 훨씬 나중에야 일반화되었습니다. 1800년대 전반에 걸쳐 수차 기술 혁신이 이루어졌으며, 특히 영국계 미국인 엔지니어 제임스 프란시스(James Francis)가 오늘날까지 널리 사용되는 프란시스 터빈을 발명했습니다. 1800년대 후반, 이러한 혁신은 1878년 영국의 한 가정에 전등 하나를 밝히는 소규모 발전부터 4년 후 두 개의 제지 공장과 한 가구에 전력을 공급하는 12.5kW 용량의 본격적인 수력 발전소에 이르기까지 다양한 수력 발전 프로젝트로 꽃을 피웠습니다.^{6, 7}

곧 호주에서 캐나다에 이르기까지 전 세계 여러 나라가 수력 발전 프로젝트를 추진하게 되었습니다. 2차 세계대전 이후 유럽, 북미, 일본, 구소련에서는 국영 사업을 중심으로 수력 발전 개발에 더욱 박차를 가했습니다. 현재 세계에서 가장 큰 수력 발전소 두 곳은 남미와 중국에 있는 댐입니다. 하나는 브라질과 파라과이 국경 파라나 강에 있는 14,000메가와트 규모의 이타이푸 댐이고, 다른 하나는 중국 양쯔강에 있는 22,500메가와트 규모의 싼샤댐입니다.

수력 발전은 전력을 생산할 뿐만 아니라 에너지를 저장하는 데에도 중요한 역할을 합니다. 1890년대부터 시작된 에너지 저장 모델인 양수식 수력 발전을 통해 물은 서로 다른 높이에 위치한 두 개의 저수지 사이를 흐릅니다. 다른 에너지원(예: 태양광 및 풍력 발전소)에서 전력이 충분할 때, 이 전력은 상부 저수지로 물을 펌프질하는 데 사용됩니다. 필요에 따라 상부 저수지의 물을 하부 저수지로 방류하여 전기를 생산하는데, 미국 에너지부(DOE)에 따르면 이는 "기본적으로 수요 피크 시간대의 공급 부족을 메우는 역할"을 합니다.⁸

지열 에너지는 지구 내부의 열에서 비롯됩니다. 지열 에너지는 건물의 냉난방은 물론, 전력 생산(지열 발전)에도 사용할 수 있습니다. 인류는 적어도 구석기 시대부터 온천을 목욕에 사용하는 등 지열 에너지를 활용해 왔습니다. 하지만 지열 에너지가 상업적으로 처음 이용된 것은 1830년으로, 당시 아칸소주 핫스프링스에서는 1달러를 내면 세 곳의 온천에서 공급되는 온천탕을 이용할 수 있었습니다. 약 60년 후, 아이다호주 보이시에 세계 최초의 지역 난방 시스템이 설치되어 온천수를 200개가 넘는 가정과 사업체에 공급했습니다.⁹

하지만 미국에서 이러한 지열 혁신이 일어나는 동안, 세계 최초의 지열 발전소를 건설한 것은 유럽인이었습니다. 1904년, 이탈리아의 피에로 콘티(Piero Conti) 왕자는 토스카나 라데렐로 지열 지대에서 분출되는 증기를 활용한 지열 발전 실험을 통해 전구에 불을 밝혔습니다. 그의 연구는 이후 이 지역에 증기를 이용하는 상업용 발전소 건설로 이어졌습니다.

오늘날 지열 에너지 시스템은 전 세계 여러 국가에서 상당한 에너지 수요를 충족하는 데 기여하고 있습니다. 역사적으로 지열 발전소 개발은 자연적인 조건에 의해 제한되어 왔습니다. 발전소를 건설하려면 자연적인 열, 그 열을 운반할 유체, 그리고 그 유체가 이동할 수 있는 암석층 내 통로가 필요했습니다. 하지만 일부 과학자들은 기술 발전을 통해 더 많은 곳에 지열 발전소를 건설하고 지열 에너지 소비를 늘릴 수 있을 것이라는 기대를 내비치고 있습니다.

지열 에너지는 기업들이 ESG 목표 달성을 위해 활용하는 재생에너지원의 일부가 될 수 있습니다. 설계, 제조, 공급망 솔루션을 전문으로 하는 다국적 기업 Celestica는 루마니아 오라데아에 있는 시설을 지열 에너지로 전환하여 천연가스 의존도를 낮췄습니다. 또한 현장 태양광 발전 시스템에도 투자한 이 기업은 재생에너지 사용 노력에 대한 데이터를 간소화하는 소프트웨어를 사용하고 있습니다.

바이오에너지는 식물과 동물에서 얻은 유기물인 바이오매스에서 추출되는 재생에너지원입니다. 인류는 역사를 통틀어 나무를 태워 열과 빛을 얻는 방식으로 바이오에너지를 활용해 왔습니다. 나무는 요리와 난방의 주요 연료였고, 또 다른 형태의 바이오매스인 식물성 기름은 19세기 이전에 조명용 램프의 주요 연료였습니다.

바이오매스는 바이오 연료라고 하는 액체 연료로 전환될 수 있습니다. 가장 흔한 바이오 연료 두 가지는 알코올의 일종인 에탄올과 식물성 기름이나 동물성 지방을 사용하여 에스테르 교환 반응이라는 화학적 공정을 통해 생산되는 바이오디젤입니다. 내연기관에서 바이오 연료를 사용한 역사는 100년이 넘습니다. 1897년 디젤 엔진을 발명한 독일의 기계 엔지니어 루돌프 디젤(Rudolf Diesel)은 식물성 기름을 사용한 실험을 했으며, 미국 에너지부는 에탄올을 최초의 자동차 연료 중 하나로 꼽고 있습니다. 1970년대 에너지 위기와 유가 상승 이후 휘발유 첨가제로서 에탄올에 대한 관심이 급증했습니다.

바이오 연료 생산 기술과 원료는 계속해서 발전하고 있습니다. 과학자들은 이전 세대의 바이오연료에 사용된 작물과 관련된 공급 및 토지 사용의 한계를 극복하기 위해 식품 산업 폐기물, 식물 폐기물, 해조류를 활용하는 연구를 진행하고 있습니다.¹⁰ 또한, 최근 몇 년간 재생 디젤로 알려진 바이오연료의 수요가 증가하고 있습니다.

재생 디젤은 바이오디젤과 유사하지만 다른 화학적 공정을 통해 생산됩니다. 재생 디젤의 인기는 부분적으로 '직접 주입' 연료라는 사실, 즉 석유 디젤과 혼합하지 않고 디젤 엔진에 바로 사용할 수 있다는 사실에 기인합니다. 예를 들어, 2023년 프랑스의 한 발전 장비 제조업체는 발전기 테스트에 석유 디젤 대신 재생 디젤을 사용하기로 했다고 발표했는데, 그 결과 온실가스 배출량이 크게 감소했습니다.

점점 더 많은 기업이 규제 요건과 ESG 목표를 충족하기 위해 재생에너지로 전환함에 따라 지속가능성 노력이 계획대로 진행되도록 보장하기 위해 데이터 관리가 중심적인 역할을 하고 있습니다. IBM Envizi의 ESG 보고 소프트웨어는 모든 ESG 데이터를 단일 기록 시스템에서 캡처 및 관리하고, 데이터가 감사 가능하며 재무 등급임을 확신하며 자신 있게 보고하는 데 도움이 되는 다양한 제품을 통합합니다.