석탄은, 우리 모두 알다시피, 오염의 무패 챔피언이다. 단위 에너지당 다른 어떤 연료보다 많은 탄소 배출을 뿜어내며, 이산화황 에어로졸과 질소 산화물의 유쾌한 칵테일, 그리고 독성 금속이 함유된 석탄재라는 매력적인 선물까지 제공한다. 석탄을 청정 에너지로 대체함으로써 얻는 건강상의 이점은 일반적으로 새 장비 비용을 훨씬 상회하는 것으로 추정된다. 그러나 새로운 연구에 따르면 석탄의 간섭은 인간의 폐를 넘어서, 경쟁자를 적극적으로 약화시키고 있다.

연구자들은 자연적 및 인공적 에어로졸이 태양광 패널에서 얻을 수 있는 전력을 연간 수백 테라와트시(TWh)나 크게 줄이고 있음을 발견했다. 그리고 그 에어로졸의 상당 부분은 석탄 연소에서 비롯된다. 영국 기반 팀이 주도한 이 연구는 태양광 시설의 새로운 글로벌 인벤토리를 사용했으며, 알려진 데이터와 AI 분석 위성 이미지, 크라우드소싱 위치 기록을 결합했다. 그런 다음 기상 데이터를 사용하여 구름과 에어로졸이 햇빛을 흩뜨리지 않았다면 이 시설들이 생산했을 전력을 추정했다.

수치는 놀랍다: 2023년에는 잠재적 태양광 발전의 4분의 1 이상이 손실되었으며, 구름이 20% 이상, 에어로졸이 추가로 6%를 차지했다. 이는 500 TWh 이상으로, 각각 1GW 용량의 석탄 발전소 84기의 연간 총 발전량에 해당한다. 에어로졸만으로도 주요 원인이다. 2023년까지 5년 동안 세계는 연간 평균 250 TWh의 추가 전력을 생산할 수 있는 태양광 용량을 설치했지만, 그중 75 TWh를 에어로졸로 인해 손실했다. 물론 총 용량이 계속 증가했기 때문에 생산량은 여전히 증가했지만, 이는 발목에 모루를 묶고 마라톤을 뛰는 것과 같다.

에어로졸은 또한 구름 형성을 도와 추가 손실을 유발할 수 있지만, 연구자들은 구름 기여도 측정이 더 까다롭기 때문에 직접적인 에어로졸 효과에 초점을 맞췄다. 일부 에어로졸은 사막 먼지와 같은 자연적 원천에서 비롯되지만, 세계는 아직 사막에 태양광을 많이 설치하지 않았으므로 생각보다 영향이 적다. 그러나 석탄은 주요 역할을 한다. 주로 석탄 연소에서 발생하는 이산화황 에어로졸은 분석된 에어로졸의 거의 절반을 차지한다. 일반적으로 화석 연료에서도 발생하는 탄소 함유 물질이 또 다른 18%를 차지한다.

영향은 고르게 분포되지 않는다. 중국에서는 에어로졸이 태양광 발전을 전체적으로 7.7% 감소시키며, 연간 태양광 성장의 3분의 1에서 절반을 상쇄한다. 연구자들은 중국의 태양광 손실 공간 분포가 석탄 화력 발전 용량의 분포를 반영한다고 지적한다. 오염 데이터 분석에 따르면 중국의 에어로졸 관련 손실 중 30%가 석탄 탓으로 돌릴 수 있다. 미국에서는 대부분의 태양광이 남부와 서부에 위치하는 반면, 석탄 발전소는 동부와 북동부에 집중되어 있어 연간 손실은 중국의 절반 미만인 3%에 불과하다.

좋은 소식: 중국은 상황을 개선하고 있다. 심각한 오염 문제 이후, 중국은 고효율 석탄 발전소를 건설하고 최악의 발전소 일부를 폐기했다. 데이터는 이것이 태양광에 도움이 되고 있음을 보여주며, 에어로졸 영향이 최근 몇 년 동안 감소하고 있다. 그럼에도 불구하고, 석탄이 주요 경쟁자의 생산성을 적극적으로 감소시키는 유일한 전력원이라는 점은 주목할 만하다. 이는 석탄을 더 빨리 버리도록 자극을 제공해야 한다. 적어도 손실된 석탄 생산량 중 일부는 향상된 태양광 생산성으로 상쇄될 것이다. '효율적인 에너지 시스템'이라면 한 연료가 다른 연료를 방해하는 일은 없을 테니까.

이 연구는 Nature Sustainability에 게재되었다.