에너지 전환, 2부: 전환 도전과제
본 3부작 시리즈의 이전 게시글에서는 과도한 화석 연료 의존도로 인해 발생할 수 있는 경제사회적 리스크 및 에너지 전환을 포함하여 기후 변화 영향을 완화하기 위해 가능한 개입에 대해 살펴보았다.
그러나 화석 연료에서 더 지속 가능한 재생에너지 자원으로의 전환은 그 자체로 쉽지 않은 도전이 될 것이다.
화석 연료는 친환경 기술과 재생 에너지의 중요성에도 불구하고 여전히 전 세계 경제 성장과 산업 발전의 중추이다. 화석 연료는 에너지 공급은 물론 스마트폰에서 논스틱(non-stick, 들러붙지 않는 재료) 요리 도구와 합성섬유에 이르기까지 다양한 일상 생활용품을 생산하는 데 사용된다.
차트: 2021년 에너지 소비 분석표
출처: 2022년 BP 세계 에너지 통계 리뷰
석유 의존도를 낮추기 위한 고군분투
첫 번째 도전과제는 다음과 같은 이유로 화석 연료, 특히 석유를 대체하기가 쉽지 않다는 점이다.
- 높은 가용성 – 석유의 경우, 방대한 매장량이 입증됨
- 적정한 가격 - 기술 발전과 규모의 경제에 기인함
- 에너지 밀도(부피 단위당 많은 양의 에너지 저장 가능) – 에너지 밀도가 높아 효율적인 저장 및 운송이 가능하다는 특성은 항공 및 장거리 트럭 운송과 같은 분야에서 특히 중요함
반면, 태양 에너지와 같은 저탄소 대안 에너지는 석유와 비슷한 양의 에너지를 생산하기 위해 많은 공간을 필요로 한다. 일례로 도시 내 인구는 특정 지역에 집중되어 있는 데 반해 저탄소 발전 시스템은 분산되어 있으므로, 이 간극을 메우기 위해 막대한 인프라 투자가 필요할 것이다.
또 다른 도전과제는 에너지 전환이 재생 에너지 도입을 통한 탈탄소화 방식의 발전만으로 해결될 간단한 문제가 아니라는 점이다. 전체 에너지 소비에서 전력이 차지하는 비중은 20~30%에 불과하다. 진정한 변화를 이루기 위해서는 전 세계 다양한 산업 및 섹터에서 화석 연료를 재생 에너지나 합성 연료로 대체할 방법을 모색해야 한다.
그래프: 섹터 및 연료별 글로벌 최종 에너지 소비량
빠른 전환의 필요성
과거 사례를 볼 때 에너지 전환은 수십 년 또는 심지어 수 세기에 걸친 복잡한 과정을 거쳐 느리게 진행되어 왔다. 심지어 그 장점이 분명한 석유로의 전환조차 석유가 세계 에너지 공급의 40% 가까이 차지하게 되기까지 상당한 시간이 소요되었다. 천연가스는 60년이 지난 지금까지 세계 에너지 공급에서 차지하는 비율이 20%에 불과하다.
더욱이, 오늘날 요구되는 에너지 전환은 이전의 그 어떤 것과도 다르다. 우선적으로, 이러한 변화의 원동력은 경제적인 효율성이 아니라 기후 변화와 이상기후 현상이 지구에 미칠 장기적 영향을 해결해야 함이 시급한 과제이다. 또한 에너지 전환은 신속하게 이뤄져야 한다. 예를 들어, 녹색 금융협의체(Network for Greening the Financial System, NGFS)의 2050 탄소중립(Net Zero) 기후 시나리오는 30년 안에 거의 50%의 에너지가 태양열과 풍력과 같은 재생 가능 에너지원에서 발생할 것으로 전망한다.
그래프: 과거 에너지 전환 및 탄소중립 2050 시나리오 하에서 예상되는 전환
재생에너지의 도전과제
재생에너지 기술이 상당히 발전했음에도 불구하고, 현재 우리의 역량과 필요한 수준 사이에는 상당한 격차가 존재한다. 여기에는 다음이 포함된다.
- 목적 적합성 – 재생 가능한 에너지원은 종종 운송 수단과 같이 에너지 밀도가 매우 중요한 응용 분야에서 적합성이 떨어지는 것으로 나타난다. 마찬가지로, 탄소 집약적 공정을 특징으로 하는 철강 및 시멘트 산업 등은 기존 생산 공정을 개선하지 않은 채 탄소 배출량을 줄이는 문제와 씨름하고 있다.
- 공급의 연속성 – 태양열과 바람은 일정하지 않기 때문에 재생에너지 공급 역시 간헐적이다. 즉 안정적인 전기 공급을 유지하기 위해서는 강력한 에너지 저장 솔루션이 필수적이다. 배터리 기술과 그리드 스케일(grid-scale) 저장 시스템은 획기적인 개선이 필요하며, 에너지 자원 관리 최적화 및 전력망 효율성 향상을 위해서는 첨단 센서, 통신 시스템, 데이터 분석 기능을 갖춘 스마트 그리드 기술이 필요하다.
- 탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술 – 탈탄소화가 어려운 산업군의 경우, CCUS 기술을 활용하여 탄소 배출을 줄임으로써 보다 광범위한 기후 변화 완화 노력에 기여할 수 있다. 하지만 이러한 기술 효율성 및 비용 효율성을 높이려면 상당한 기술 발전과 혁신이 요구된다.
공급망 문제
화석 연료 기반 시스템에서 탈피하려면, 생산 및 공급망 문제 해결이 수반되어야 할 것이다.
친환경 기술에 사용되는 소재에 대한 수요가 증가할 것이며, 이러한 변화에 대응하려면 복합적인 공급망도 필요할 것이다. 따라서 재생에너지 생산에 필수적인 광물 및 소재에 대한 보다 탄력적이고 다각화된 공급망을 구축하는 작업은 매우 중요하다.
신속한 에너지 전환을 가로막는 생산 및 공급망 장애요인은 다음과 같습니다.
- 재생에너지 생산을 위한 필수 광물 공급 부족 – 예를 들어, 수소 연료전지의 핵심 성분인 팔라듐의 핵심 수출국은 2020년 전 세계 생산량의 약 40%를 차지한 러시아이다. 하지만 지정학적 갈등 고조 및 수출 제한은 이러한 주요 자원의 가용성에 큰 영향을 미칠 수 있다.
- 신규 광산의 더딘 증산 시간 – 예를 들어, 마지막 대규모 구리 광산인 꼬브레 파나마(Cobre Panamá)는 승인을 받은 후 생산을 시작하기까지 거의 10년이 걸렸다. 구리는 전기차와 재생에너지 인프라 건설에 필수적인 금속이다.
- 점점 더 복잡해지는 지정학적 구도 – 부족한 자원을 확보하고 공급망을 공고히 하기 위한 세계 각국의 경쟁이 날로 치열해지면서 지정학적 긴장과 무역 분쟁이 고조되고 글로벌 역학 구도가 바뀔 수 있다.
국제 협력, 국내 생산 투자 및 첨단 소재 연구 지원은 친환경 기술의 환경 발자국을 최소화하고 원활한 에너지 전환을 이루는 데 핵심이 될 것이다.
결론
효과적인 에너지 전환을 달성하기 위해 극복해야 할 도전과제는 결코 만만치 않다. 기후 변화는 단순히 기술적 돌파구를 마련하는 수준을 넘어서는 복합적인 문제이다.
대중의 지지를 얻고 행동 변화를 촉진하기 위해서는 다음이 필요하다.
- 효과적인 정책 및 규제 프레임워크
- 대대적인 인프라 투자
- 일반 대중을 대상으로 한 교육 및 인식 전환 캠페인 지속 가능하고 공정한 에너지 전환을 위한 그 밖의 필수 요소에는 다음이 포함된다.
- 명확한 재생 에너지 및 배출 감축 목표 설정
- 국가 간 협업
- 친환경 프로젝트에 대한 재정적 지원
- 종합적인 교육 및 훈련 프로그램
지금도 에너지 전환을 위한 많은 노력이 계속되고 있지만, 오늘날 우리가 직면한 도전과제와 그 복잡성을 인정할 필요가 있다. 에너지 전환은 단순히 공학적 도전 과제라기보다 기술 혁신과 과감한 전략적 정책, 그리고 긴밀한 협력이 필요한 기념비적 과제이다. 그리고 무엇보다 우리는 이러한 과제를 빠른 시일 내에 달성해야 한다.
본 시리즈의 마지막 글에서는 지구 기온상승 시나리오 및 에너지 전환 시나리오를 경제 및 시장에 대한 분석과 함께 살펴보겠다.
보다 자세한 내용은 당사 보고서 참조 부탁드립니다.