기존 화석연료 기반 기술 비해 아직 경쟁력 없어
자본비용은 화석연료 기술보다 크지만 태양광은 경쟁력 확보
IEA, 에너지 전환 위한 안정적인 청정에너지 공급망 구축 제안
2050년까지 글로벌 넷제로 달성을 위해서는 에너지 믹스의 급격한 변화와 함께 에너지 수요 증가 억제가 요구된다. 이를 위해 재생에너지를 포함한 청정에너지로의 대전환이 필요하지만 지금까지 발표된 정부와 기업의 약속만으로는 2050년 넷제로 달성 궤도에 오르기에 충분하지 않다는 진단이 나오고 있다. 특히 청정에너지 기술 보급을 지원하는 데 필요한 글로벌 공급망이 필요 수준까지 확대될 수 있을지는 확실하지 않은 상황이다. 이런 가운데 IEA는 최근 에너지 전환 위한 안정적인 청정에너지 공급망 구축을 위한 제안을 했다. <변국영 기자>
▲IEA 2050 넷제로 시나리오
2050년까지 글로벌 넷제로 배출 달성을 위해서는 에너지 믹스의 급격한 변화와 함께 에너지 수요의 증가를 억제하는 것이 요구되고 있고 이를 위해 재생에너지를 포함한 청정에너지로의 대대적인 전환이 필요하다.
IEA의 2050 넷제로(NZE) 시나리오에서는 행동변화, 에너지 효율 개선, 재생에너지로 전환 등이 2021년부터 2030년까지 1차 에너지 공급의 총 10% 감소를 가능하게 한다. 같은 기간 최종에너지 소비는 9% 감소하고 연간 에너지 집약도 개선 수준은 2010년대와 비교할 때 약 3배 향상될 것으로 분석됐다. 2030년부터 2050년 사이에는 에너지 절약 노력과 효율 개선 속도가 둔화하면서 세계 에너지 수요 감소 속도도 더욱 느려질 것으로 전망된다.
IEA에서 분석·제시한 목표선언 시나리오(APS)에 반영된 정부와 기업의 약속은 2050년까지 넷제로 달성 궤도에 오르기에 충분하지 않다. APS에서 2050년 에너지 관련 이산화탄소 배출량은 약 110억톤에 달하지만 이같은 약속을 달성하기 위해서는 2020년대에 더욱 신속한 탈탄소화가 필요하다는 것이다. APS에서는 2021년부터 2030년까지 배출량이 약 15%(NZE 시나리오에서는 40%) 감축되기 때문에 에너지 부문의 대규모 전환이 요구되고 있다.
NZE 시나리오에서 에너지 시스템의 탈탄소화는 8개 주요 부문으로 구성돼 있다. 이는 행동 변화와 수요 감축, 에너지 효율, 수소, 전기화, 바이오에너지, 풍력과 태양광, CCUS, 기타 전환(석탄과 석유에서 가스, 원자력, 수력, 지열, CSP, 해양 에너지로 전환 등)이다.
특히, 행동변화와 에너지 효율 향상에는 기존 에너지 시스템의 근본적인 변화가 요구되지 않지만 다른 축(2021년부터 2050년까지 누적 배출량 감축의 70% 이상 차지)은 새로운 유형의 장비와 인프라의 대규모 보급을 필요로 하고 있다. NZE 시나리오에서 필요한 수준을 충족하기 위해서는 청정에너지 기술 보급의 규모와 속도가 크게 커져야 한다.
▲ 청정에너지 기술 경쟁력
최근 지속적인 비용 하락에도 불구하고 오늘날 시장에서 가용할 수 있는 청정에너지 기술의 대부분은 기존의 화석연료 기반 기술과 비교할 때 아직까지 경쟁력이 없다. 청정에너지 기술은 일반적으로 더욱 자본집약적이기 때문에 일반적으로 이들의 운영 및 유지･관리 비용은 낮지만 초기에 대규모 비용 투입이 필요한 경향이 있어 용량 당 초기 구매비용이나 설치비용이 높다.
일부 기술은 높은 초기 비용보다 이용하는 동안 절약되는 금액이 더 크지만 이 역시 지역에 따라 차이가 있다. 일반적으로 실질 비용은 보급이 증가하고 혁신이 일어나면서 시간이 지나면서 계속해서 감소할 것으로 예상된다.
대표적인 예로는 전기자동차가 있는데 전기차와 내연기관 엔진 자동차 간 가격 차이는 주로 배터리 제조비용 하락으로 감소해 왔고 이는 전기차 수요 상승에 도움을 줬다. 성능 개선과 최근 연료 가격 급등 역시 전기차의 매력도를 향상시키고 있으나 전기차 가격이 여전히 높고 대부분 경우 주행 가능한 거리도 짧다. 중형차의 경우 세금과 보조금을 제외한 배터리 전기차 가격이 내연기관 자동차보다 보통 만 달러(약 40%) 더 높다.
중국에서는 자동차 크기 및 자동차 제조사 간 치열한 경쟁으로 이같은 가격 프리미엄이 일반적으로 더 낮아 평균 약 10% 수준인 반면, 유럽에서는 자동차 성능 개선을 위한 대규모 투자로 가격 격차가 확대되고 있다.
건물과 산업부문에 난방과 냉방을 효율적으로 제공하는 열펌프 역시 화석연료 난방 장치와 비교하면 초기 비용이 크지만 현재 많은 지역에서는 사용기간 내에 투자비를 회수할 수 있다.
가정용 열펌프의 구매 및 설치비용은 총 1500∼1만 달러에 달하지만 설치되는 지역과 장비의 유형에 따라 상당한 차이가 있다. 열펌프가 더욱 일반화되면 설치 시간과 비용이 감소할 수 있으나 열펌프에서 가장 고가의 부품(열 교환기와 압축기 등)은 이미 오랫동안 대량 제조돼 왔기 때문에 다른 청정에너지 기술보다 제조비용 축소 폭이 제한적이다.
대부분의 청정에너지 기술 자본비용은 화석연료 기술보다 크지만 이미 대부분 지역에서 태양광은 경쟁력을 확보한 상태다. 다만 여기에는 태양광의 간헐성이나 변동성과 관련된 추가 비용은 고려하지 않았다. 현재 태양광의 자본비용은 지역에 따라서 600∼1000달러/kW 수준이며 배터리 저장 설비까지 포함하면 최대 1800달러/kW다.
반면, 전통적인 석탄화력발전소의 자본 비용은 발전소의 효율성, 배기가스처리, 건설지역 특성 등에 따라 600∼2100달러/kW에 달하며 석탄화력에 CCUS를 함께 구축하려면 비용은 1800∼6600달러/kW로 올라간다.
수소의 자본비용 역시 매우 높은데 전통적인 천연가스 개질에 의한 수소 생산 비용은 780달러/kW이며(CCUS가 설치된 경우 1470달러/kW), 전해조의 자본비용은 1400∼1770달러/kWe(수소 생산량 1kW당 2150∼2720 달러)에 달한다. CCUS 설치 여부와 상관없이 가스 가격이 가스 개질을 통한 수소 생산의 경제성에 중요한 영향을 미치기 때문에 가스 가격이 높을 때는 전기분해가 더 저렴할 수 있다.
2050년까지 넷제로 달성에 필요한 청정에너지 기술 중 다수는 현재 대규모 이용이 불가능하다. NZE 시나리오에서 2030년까지 배출량 감축은 기존 기술만으로도 달성할 수 있지만 2050년까지 배출량 감축 수준의 약 50%는 현재 prototype이나 실증 단계에 있는 기술에서 올 것으로 보인다. 여기에는 CCUS 연계 시멘트와 철강, 알루미늄 생산, 수소를 활용한 철강 제조, DAC와 같은 핵심 기술도 포함된다. NZE 시나리오에서는 혁신 주기 감축이 필요하며 부분적으로 이는 청정기술의 상업적 경쟁력 개선을 통해 달성될 수 있다.
다양한 기술 분야에서 혁신 격차의 급격한 해소를 추구하는 다수의 유망한 프로젝트가 있으나 이들이 향후 30년 동안 주요 역할을 하기 위해서는 빠르게 진행 될 필요가 있다. 따라서 IEA의 ‘에너지 기술 전망 청정에너지 기술 가이드’와 ‘청정에너지 실증 프로젝트 데이터베이스’ 등의 성과 추적과 더불어 글로벌 협력과 국제적인 기술 이전이 중요하다.
