청정 에너지라고도 하는 재생에너지는 태양, 물, 바람과 같이 소비되는 것보다 더 빠르게 생성되고 보충되는 천연자원에서 생산됩니다. 대부분의 재생 에너지원은 탄소 배출이 없으며 대기 오염 물질을 최소화합니다. 반면에 화석 연료(석유, 석탄, 천연가스)는 유한한 자원이며 연소될 때 이산화탄소(CO2)와 메탄을 포함한 유해한 온실가스(GHG)를 배출합니다. 이들은 기후 변화, 특히 지구 온난화의 주요 원인으로 널리 여겨집니다. 

이용 가능한 재생 에너지원의 종류를 이해하는 것은 탄소 발자국 감축을 위한 핵심 단계이며, 조직에게는 운영 및 공급망에서 발생하는 환경적 영향을 줄이는 데 중요한 발판이 될 수 있습니다.

태양 에너지는 효율적이고 다재다능하며 복원력이 뛰어나도록 발전해 왔습니다. 현재 태양 에너지를 생산하는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 하나는 소규모 활용 분야에 사용되는 태양광 발전(PV)이고, 다른 하나는 주로 공공 서비스 및 산업 분야에서 활용되는 집광형 태양열 발전(CSP)입니다.

태양열 패널을 포함하는 태양광 발전 설비에는 구름 이동, 날씨, 나무 위치 등을 포함한 고유한 과제가 있습니다. 이러한 과제를 극복하기 위해 기술 발전은 태양 전지를 더욱 유연하고(ibm.com 외부 링크), 가볍고, 설치하기 쉽고, 생산 비용이 저렴하며, 동일한 양(또는 그 이상)의 빛을 모으는 데 필요한 공간을 줄여 더욱 강력하게 만들고 있습니다. 

오늘날 태양열 발전은 다양한 분야에서 산업 전반에 걸쳐 사용됩니다. 개별 가정과 기업은 현장에서 전기를 생산하기 위해 옥상에 태양열 패널을 설치할 수 있습니다. 더 큰 규모로는, 산업용으로 사용하기 위해 유휴지에 태양광 발전소를 설치할 수 있으며, 이를 통해 에너지 비용을 절감할 수 있습니다. 데이터 센터, 병원, 정부 시설 등은 에너지 수요를 보완하기 위해 태양열 발전을 사용합니다.

현대적인 풍력 터빈은 1940년에 처음 등장했으며, 그 이후로 기술은 꾸준히 눈에 띄게 발전해 왔습니다. 오늘날의 풍력 터빈은 소규모(단독 주택 또는 사업체)에서 대규모(해상 풍력 발전 단지)까지 다양합니다. 풍력 에너지는 깨끗하고 지속가능한 에너지를 전력 공급 시스템에 편입시키는 비용 효율적인 방법입니다. 그리고 야생 동물에 미치는 영향에 관해서는 풍력 발전 프로젝트가 다른 어떤 에너지원보다 낮은 순위를 차지합니다. 

풍력은 일반적인 전력 생산에도 사용되지만, 지역에서는 여전히 곡물 제분이나 양수에도 활용되고 있습니다. 또한, 전기차 충전소에 에너지를 공급하는 데에도 활용될 수 있습니다.

2022년 9월, 백악관은(ibm.com 외부 링크) 더 깊은 수심에 설치할 수 있는 대규모 부유식 터빈을 활용하여 2035년까지 미국 해상 풍력 에너지 생산을 확대하는 계획을 발표했습니다. 이는 생산 용량을 두 배 이상 늘릴 수 있는 잠재력이 있습니다.

물은 가장 큰 재생에너지원입니다(ibm.com 외부 링크). 수력 발전은 물의 움직임에 의존하며 전 세계적으로 재생 전력에 가장 큰 기여를 합니다. 해양 및 조력 에너지, 강과 하천의 흐름, 저수지 및 댐을 활용하여 터빈을 움직여 전기를 생산합니다. 

전력 생산 외에도 많은 산업에서 운영에 수력을 활용합니다. 예를 들어, 광업에서는 외딴 지역에서 물을 사용하여 채굴 작업을 지원하고, 섬유 및 화학 제조업체는 세척, 제조, 위생 관리 등의 공정에 동력을 공급하기 위해 현장 수력 발전 시스템을 사용할 수 있습니다.

특히 조력 발전은 아직 개발되지 않은 잠재력이 큽니다. 현재 연구 개발 중인 여러 조력 발전 기술에는 다음과 같은 것이 있습니다. 

• 조력 댐: 터빈이 설치된 댐을 만이나 하구 입구에 설치하여, 물이 방류될 때 전력을 생산합니다.
• 조류: 부표나 해저에 고정된 터빈은 해류의 움직임을 활용합니다.
• 파력 에너지: 파도의 움직임과 압력을 이용하여 전력을 생산합니다. 강한 바람이 부는 해역이 가장 적합합니다.

물은 풍부한 천연자원이지만 환경 변화에 민감할 수 있습니다. 예를 들어, 바람이 약해지면 파도의 수와 힘에 영향을 미칠 수 있으며, 가뭄은 저수지, 하천 및 강의 수량을 감소시킬 수 있습니다.

지열 에너지 시스템은 지구 내부의 열(뜨거운 증기 및 탄화수소 증기 형태)을 전기로 변환합니다. 지열 에너지에서 생성된 전기는 산업 전반에 걸쳐 사용됩니다. 예를 들어, 농업용 온실에 열을 공급하고 제조 및 식품 가공에 난방 및 냉방을 제공합니다. 지열 에너지는 또한 병원, 학교 등을 포함한 상업용 건물의 난방 및 냉방에도 사용됩니다. 지열 히트 펌프(GHP)는 가정에 전력을 공급하는 것과 같은 소규모 용도로 사용됩니다. 

대형 지열 발전소와 소규모 GHP는 모두 다른 재생에너지원에 비해 상대적으로 작은 설치 공간이 필요합니다. 또한 지구 내부의 고갈되지 않는 열 흐름은 지속적으로 보충되는 연료원을 제공합니다.

바이오매스는 유기물과 부산물을 사용하여 직접 열을 공급하고, 전력을 생산하며, 바이오디젤과 에탄올을 포함한 바이오 연료를 만듭니다. 바이오 연료는 산업용 보일러에서 사용되어 공정에 동력을 공급하는 증기를 생성할 수 있습니다. 또한 운송 부문에서 화석 연료를 대체할 가능성도 있습니다. 

바이오 에너지는 태양광 및 풍력 에너지보다 더 일관된 총 에너지 생산량을 제공하지만, 저수준의 온실 가스를 배출합니다. 이러한 가스는 매립지 사용 효과를 포함한 추가적인 환경적 영향과 결합되어 바이오매스 에너지가 실제로 얼마나 지속가능한지에 대한 의문을 제기합니다. 

원자력은 희귀하고 재생 불가능한 광물인 우라늄이 필요하지만 여전히 저탄소 배출 에너지원으로 간주됩니다. 차세대 원자력 발전소와 발전기는 더 작고, 더 다재다능하며, 에너지 효율이 더 높습니다. 첨단 소형 모듈형 원자로(SMR)는 필요에 따라 크기가 다를 수 있으며 발전, 담수화, 난방 등 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.

원자력과 수력 발전을 합치면 전 세계 저탄소 에너지의 4분의 3을 공급하지만 안전 문제와 운영 비용으로 인해 선진국에서는 원자력 발전이 감소하고 있습니다. 새로운 투자가 거의 이루어지지 않으면 2040년까지 원자력 발전량이 3분의 2까지 감소할 수 있습니다(ibm.com 외부 링크). 

전력이 어디에서 어떻게 생성되는지 이해하면 가장 효과적인 재생에너지 전략을 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 많은 전력망은 안정적인 전력 공급을 위해 재생에너지와 화석 연료를 함께 사용합니다. 마이크로그리드는 소규모의 독립적인 네트워크로 주 전력망에 연결되며 재생에너지와 대체 에너지원을 사용하여 부하 요구 사항의 균형을 맞춥니다. 마이크로그리드는 더 높은 수준의 전력망 안정성과 복원력을 갖춘 지역 전력을 공급하기 때문에 에너지 공급 중단 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다. 

사용 가능한 재생에너지원 옵션이 많으므로 개인과 조직은 지속가능성 목표를 달성하기 위한 최상의 옵션을 선택할 수 있습니다. 전용 현장 재생 에너지 시스템, 다양한 에너지원을 혼합하여 활용하는 전력망 또는 이 둘을 결합한 하이브리드 접근 방식 등, 선택은 편의성, 비용 효율성 또는 기타 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 

IBM의 경우 전 세계 사업장에서 소비되는 에너지의 64%가 재생에너지원에서 나옵니다. 그중 49%는 재생에너지 공급업체에서 직접 공급받고 15%는 전력망에서 직접 공급받습니다. IBM의 환경 영향에 대한 자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다. 

인공지능(AI) 및 데이터 분석과 같은 기술은 재생에너지의 이점을 강화하는 데 중요합니다. 이러한 기술은 에너지 공급 최적화를 촉진하기 위해 맞춤형 모델을 만드는 것과 같이 에너지 기술을 간소화하고 자동화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

예를 들어, 데이터는 에너지 및 공공 서비스 회사에 엄청난 가치를 제공합니다. 전력 공급 유지를 위해서는 디지털 자산을 포함한 운영 자산의 성능 및 상태에 대한 정보와 함께 유지보수, 수리 및 교체 일정에 대한 인사이트가 매우 중요합니다. AI를 통합하면 문제의 근본 원인을 파악하고 예측 유지보수 프레임워크를 구축하여 에너지 및 공공 서비스 운영을 더욱 최적화할 수 있습니다. Bruce Power가 IBM Maximo Application Suite를 기반으로 구축된 동적인 기업 자산 관리(EAM) 플랫폼을 통해 미래를 어떻게 관리하고 있는지 알아보세요.