중국 과학자들 에 따르면, 거대한 사막 발전소는 중국의 제조업 중심지에 저렴한 청정 에너지를 공급하여 국가의 생활 수준을 높이고 인공 지능(AI)과 같은 첨단 기술 경쟁에서 중국의 경쟁력을 강화할 것입니다.
중국 북서부 재생에너지 기지 중 하나인 닝샤 텅거 사막 신에너지 기지의 태양광 패널. 사진: AFP
사막에서 얻는 무한한 청정 에너지
중국 북서부는 산시성, 간쑤성, 칭하이성, 그리고 닝샤 자치구와 신장 위구르 자치구의 두 자치구를 포함합니다. 300만 평방킬로미터가 넘는 면적으로 인도보다 넓으며, 오랫동안 중국에서 가장 개발이 덜 되고 가난한 지역 중 하나로 여겨져 왔습니다.
바다에서 멀리 떨어져 있고 고비 사막, 타클라마칸 사막 등 광활한 사막을 특징으로 하는 험난한 지형으로 인해 이 지역의 인구는 희박합니다.
그러나 이 지역은 석유, 석탄, 풍부한 녹색 에너지 등 천연자원이 풍부하여 중국 태양광 발전의 60%, 풍력 발전의 3분의 1을 공급합니다.
에너지 혁명을 주도하는 과학자와 엔지니어들의 추산에 따르면, 중국 북서부의 설비 용량은 약 500GW에 달합니다. 인근 내몽골의 광활한 고비 사막 지역까지 합치면 그 규모는 600GW에 달합니다.
비교해보면, 미국 에너지 정보국에 따르면 2022년 말까지 모든 미국 발전소를 합치면 약 1,100GW를 생산하게 될 것입니다.
놀랍게도 중국 북서부 지역의 발전소 절반 이상이 풍력과 태양광과 같은 자연 에너지원으로 운영됩니다. 자연의 예측 불가능성에도 불구하고, 이러한 친환경 발전소는 평균 95% 이상의 이용률을 달성하고 있습니다.
과학자들에 따르면, 지금까지 다른 어떤 대규모 지역 전력망도 일년 내내 높은 이용률을 유지하면서도 이렇게 많은 양의 재생 에너지를 원활하게 통합한 적이 없습니다.
장기 및 잠재적 전략
1980년대 초, NASA 제트추진연구소(JPL) 설립에 기여하고 이후 중국의 우주 프로그램을 육성했던 과학자 첸쉐썬(Qian Xuesen)은 고비 사막의 광대한 풍력 및 태양열 자원을 활용하여 국가 전력을 공급하는 것을 구상했습니다. 당시 기술적 한계로 인해 이는 허황된 꿈에 불과했습니다.
하지만 중국전력망공사 북서부지사와 시안교통대학의 마샤오웨이 교수와 그의 팀은 지난달 중국 학술지인 전력시스템 및 청정에너지에 발표한 논문에서 "북서부 전력망은 이 새로운 유형의 전력 시스템의 첫 단계를 실현했습니다."라고 기술했습니다.
이 지역의 설치된 재생 에너지 용량은 230GW에 달했으며, 이 중 절반은 10개의 초고압 직류 송전선을 통해 인구 밀도가 높은 동부 해안 지방으로 전송됩니다.
마와 그의 동료들은 논문에서 이러한 전력선이 수천 킬로미터에 걸쳐 뻗어 있어 중국 전역을 가로지르며, 이로 인해 북서부 전력망이 " 세계 에서 가장 크고 강력한 지역 전력망"이 되었다고 밝혔습니다.
수십 년 동안 유럽 연합(EU)은 경제력 , 풍부한 인구, 그리고 환경 로비 단체들을 활용하여 친환경 에너지로의 전환을 주도하고 기후 변화에 대응해 왔습니다. 독일의 지멘스와 프랑스의 슈나이더 일렉트릭과 같은 글로벌 대기업들은 이 분야의 기술 발전과 전문성을 주도해 왔습니다.
하지만 마의 팀은 면밀히 비교한 결과, 중국의 북서부 전력망이 핵심 재생 에너지 사용 지표에서 EU를 능가하여 세계를 선도하는 수준에 도달했다는 것을 발견했습니다.
태양광 패널이 사막을 뒤덮고 있다. 사진: 로이터
도전과 장벽
지구상의 모든 사막을 태양광 패널과 풍력 터빈으로 덮는다면, 생산되는 전기량은 현재 인류의 필요량을 훨씬 초과할 것입니다. 하지만 이러한 비전은 대용량 전기를 장거리로 송전하는 어려움과 같은 기술적 어려움 때문에 비현실적으로 보입니다. 또한 기존 전력망은 재생 에너지의 급격한 변동을 감당할 수 없습니다.
이러한 어려움에 직면한 중국 엔지니어들은 몇 가지 시도를 통해 뼈아픈 교훈을 얻었습니다. 마윈의 기사에 따르면, 2014년 풍력 터빈 하나가 400km에 달하는 전력 서지를 일으켜 다른 풍력 발전소를 파괴했습니다.
최근 몇 년간 중국의 재생에너지 폭발적인 성장은 이러한 문제를 더욱 심화시켰습니다. 햇빛과 날씨 변화로 인해 중국 북서부 전력망에서는 하루에 최대 50기가와트에 달하는 발전량 변동이 발생할 수 있습니다. 이는 프랑스에서 가동 중인 모든 원자력 발전소의 용량을 합친 것과 맞먹는 수치입니다.
이러한 과제를 해결하기 위해 중국은 세계에서 가장 진보된 고전압 장거리 직류 송전선을 건설하여 장거리 송전 중 전력 손실을 효과적으로 줄였습니다.
중국의 과학자와 엔지니어들은 AI를 활용하여 방대한 양의 센서 데이터를 분석하여 최대 10일 전에 발전 용량을 예측했습니다. 마윈의 팀은 "안정적인 기상 조건에서는 예측 정확도가 매우 높습니다."라고 기술했습니다.
석탄 화력 발전소는 한때 중국 전력망의 주요 안정 요인으로 작용했지만, 북서부 지역에서는 태양광과 풍력 발전의 급속한 성장에 밀려 그 비중이 줄어들었습니다. 이를 보완하기 위해 중국 정부는 황하 상류에 수력 발전소를 건설하여 에너지 조절 및 저장의 중추 역할을 하고 있습니다.
마의 팀에 따르면, 이러한 저수지는 건조 지역에 관개를 할 뿐만 아니라 송전망 조절 비용을 약 200억 위안(28억 달러) 절감하여 막대한 경제적, 생태적 이익을 가져다줍니다.
또 다른 핵심 기술은 재생 에너지 간 상호 보완성을 확보하는 것입니다. 이를 위해서는 견고하고 신뢰할 수 있는 정보 감지 및 제어 시스템이 필요합니다. 마 교수팀은 재생 에너지 발전 시설의 거의 절반이 이러한 상호 지원 시스템에 참여했다고 밝혔습니다.
미중 청정 에너지 경쟁
베이징에 거주하는 한 AI 기업가는 인공지능(AI) 경쟁에 이어 에너지 공급이 중국과 미국 간 향후 경쟁의 핵심 요소가 될 것이라고 전망했습니다. 미국은 중국의 AI 발전을 막기 위해 10억 인구의 중국에 첨단 AI 칩 판매를 금지했습니다.
익명의 한 사업가는 "첨단 칩의 장점은 주로 전력 소비가 약간 낮다는 것입니다. 하지만 중국의 전력 공급이 증가함에 따라 중국 기업들은 덜 발전된 칩을 사용하여 유사한 AI 학습 결과를 얻을 수 있습니다."라고 말하며, AI 경쟁에 대한 전체 투자에 비하면 전기 요금 증가는 미미하다고 덧붙였습니다.
팬데믹 이전 중국의 발전 용량은 미국의 두 배였습니다. 현재는 거의 세 배로 늘어났습니다. 미국의 전기 가격은 인플레이션으로 인해 2021년부터 2023년까지 20% 인상될 것으로 예상되는 반면, 중국의 전기 가격은 안정적으로 유지되고 있습니다. 재생에너지가 풍부한 일부 지역에서는 중국 기업들이 더 큰 할인 혜택을 받고 있습니다.
중국 정부는 에너지가 풍부한 서부 지역에 데이터 센터와 AI 서버를 구축하는 계획을 강화하고 있으며, 화웨이 등 국내 기술 대기업의 세계적 경쟁력을 강화하고자 합니다.
Hoai Phuong (SCMP에 따르면)
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