글로벌 기후변화 대응을 위한 무탄소 전원확대 필요
기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change)는 기후변화 문제에 대처하기 위해 세계기상기구와 유엔 환경계획이 1988년 공동 설립한 국제기구로써 제6차 보고서를 통해 2050년까지 지구온도 상승을 1.5℃ 이하로 낮추지 못하면 인류 생존에 커다란 위협이 될 것이라고 경고했다. 이러한 문제를 해결하기 위해 파리협약에서는 다양한 탄소감축에대한 중요성을 강조하며 5년마다 국가별로 탄소감축을 위한 국가온실가스감축목표(NDC, Nationally Determined Contribution)를 제출하고 이를 이행하는 과정을 모니터링 하기로 했다.
이렇듯 지구온난화를 막기 위한 국제사회의 노력은 정치적 아젠다로 등장했으며 기술적으로 이를 해결하기 위한 다양한 논의가 이뤄지고 있다. <그림 1>은 국제에너지기구(IEA, International Energy Agency)가 발표한 2050년까지 탄소저감 로드맵이고 2050년까지 시한을 정하고 온실가스를 완전히 저감해 탄소중립(Net Zero)를 달성하겠다는 청사진을 제시하고 있다.
<그림 2>는 현재 인류가 배출하는 온실가스는 약 40GtCO2로 이를 감축하기 위해서는 온실가스를 배출하지 않는 모든 기술적 요건과 행동변화를 추구해야 함을 강조하고 있다. 기술적 요건만을 보면 향후에 신규로 개발해야 할 기술이 절반을 차지하고 있다. 기존 기술만으로 탄소중립을 완전하게 달성할 수 없다는 점을 보여주고 있다. 즉 기술적으로 탄소저감을 할 수 있는 현존하는기술은 사실 많지 않으며 앞으로 모든 저감에 신기술에 대한 불확실성이 존재한다고 할 수 있다. 특히 발전 분야는 무탄소 기술을 적극 활용해야 한다. 재생에너지는 무탄소의 한 형태일 뿐이며 무탄소로 정의되는 현존하는 기술과 신기술을 개발해 지구온난화를 막아야 한다는 뜻이다.
글로벌 탄소무역규제 강화
글로벌 친환경 무역규제가 강화되고 있다. 특히 EU는 탄소국경조정제도(CBAM, Carbon Border Adjustment Mechanism)를 통해 탄소누출을 방지하고자 한다고 천명했다. 지난 5월 EU 의회와 이사회를 통과한 CBAM안을 보면 우리나라의 주요 수출 품목들이 규제대상으로 선정돼 이에 대한 대응이 필요하다.
이미 준비기간 동안 국내 기업들이 EU에 수출시에는 탄소배출량을 보고해야 하며 본격 시행되는 2026년부터는 인증서를 구매하는 비용을 지불해야 하는 의무가 발생한다. 즉 탄소배출량이많은 제품을 수출하는 기업들은 이에 대한 비용상승이 발생하고 EU 역내 기업과의 경쟁에서 뒤처지게 될 것이다. 적극적인 무탄소 에너지를 활용할 방안에 대한 정책적 대응이 필요한 상황이다. 또한 RE100을 통한 글로벌 기업들의 자발적인 친환경 압박도 그 강도를 더해가고 있다. <그림 3>에 나타난 것처럼 글로벌 자동차 회사 등이 철강에 대한 RE100 요구를 거세게 하고 있다. 일부 자동차 회사들은 2025년부터는 재생에너지로 100% 전력을 사용해 생산한 제품만을 받겠다는 압박까지 하고 있다. 실질적인 무탄소 규제가 우리 산업계의 경쟁력에 심대한 문제발생시킬 수 있는 상황이 벌어지고 있다.
원자력과 수소를 통한 무탄소에너지(CFE, Carbon Free Energy) 정책
원자력의 무탄소 청정성
UNECE(United Nations Economic Commission for Europe)에서 보고한 <그림 4, 다음페이지>에 의하면 원자력발전이 발전분야에서 가장 청정한 발전원임을 확실히 보여주고 있다. 재생에너지보다도 이산화탄소를 적게 배출한다는 점에서 재생에너지만이 유일한 지구온난화 대책이 아니라 다양한 기술적 여건이 가능함을 강조하고 있다.
저렴한 에너지원 역할
NEA(Nuclear Energy Agency)가 보고한 다음 <그림 5, 다음페이지>에 보면 LCOE(Levelized Cost of Electricity) 측면에서 가장 저렴한 발전원임을 밝히고 있다. 청정한 연료이면서 저렴한 경제성을 동시에 갖춘 발전원일 수 있다는 점이다. 물론 사회적 수용성 등의 추가적 사회적 비용까지 고려한다면 이견의 여지가 있겠으나 일반적인 LCOE 측면에서는 가장 저렴한 발전원임과 동시에 간헐성과 변동성에서 자유로운 24시간 발전이 가능한 발전원이자 무탄소 전원임은 확실하다.
수소를 활용한 무탄소화
탄소중립을 이행함에 있어서 수소가 미래 에너지원의 약 20%를 차지할 것이라는 IEA 보고가 있었다. 재생에너지가 주력 전원으로 증가될 것은 자명하지만 그 과정에서 변동성이 높고 간헐성의 특성으로 잉여전력이 발생하는 시간대가 생긴다. 이런 상황에서는 ESS(Energy Storage System)가 필수적인데 장주기 저장장치가 수소로 저장하는 방식이 될 것이다.
수소는 용량에서 자유롭고 가장 긴 시간을 저장할 수 있는 새로운 에너지저장장치로 등장하게 된다. 탄소를 태울 수 없는 상황에서 새로운 열에너지를 공급할 원소로 수소가 각광받을 수 밖에 없는 실정이다. 전기가 우리 에너지 사용에서 차지하는 부분은 20% 정도이고 30%정도가 수송, 50%는 열에너지 사용이다. 건물, 가정, 산업에서 사용하는 열에너지는 탄소 이외의 다른 에너지원을 찾아야 하는 상황에서 수소가 열에너지를 공급하고 수송연료로 사용가능한 풍부한 자원이 될 것이며 탄소중립을 달성하는데 큰 공헌을 할 것으로 예측된다.
수소는 연료전지를 통한 발전과 대형 수소전소 터빈 개발을 통해 발전분야에서 탄소중립에 기여하게 된다. 또한 산업분야에서는 수소환원제철이나 석유화학 산업의 e-fuel 등으로 진화해 탄소저감 산업으로 발달하게 될 것이다. 수소는 운송수단에도 적용돼 수소차, 수소버스, 수소트럭 등을 넘어서서 장거리를 이동해야 하는 선박과 항공의 궁극적인 탄소중립 방안이 될 것이다. 현재 –253℃에서 액화되는 특성을 해결하는 운송방법만 개발된다면 저장이송에 있어서 가장 풍부한 에너지원이 될 것이고 무탄소이면서 24시간 발전원이자 연료로써 활용이 가능한 무탄에너지원이 될 것이다.
새로운 무탄소 기술 개발
재생에너지를 통한 RE100도 청정발전원으로 주된 역할을 할 것으로 기대된다. 이는 전 세계적인 현상이며 정치적 아젠다로 추구되고 재정과 금융이 이를 뒷받침하는 모양새이다. 하지만 재생에너지의 공급지는 주로 태양이 강렬하게 내리쬐거나 바람이 거세게 부는 지역이거나 바다 한가운데일 가능성이 높다. 그렇다면 계통을 연결하는 비용이 향후에는 천문학적 비용으로 늘어나고 이에 대한 대책이 필요해질 것이다. 이러한 송배전망을 모두 연결하는 비용을 아끼고 절약하는 기술적 방안을 찾게 될 것이고 경제적이면서 안정적으로 전기 생산과 공급을 책임질 에너지원을 찾고 기술적으로 성숙시켜야 하는 과제가 산적해 있다. 그러한 점에서 새로운 무탄소 기술을 개발하고 이를 통한 탄소중립을 실천해야 한다. BESS(Battery ESS), 양수 등의 저장장치가대용량으로 설치돼야 이러한 문제가 해결될 것이나 비용도 급격히 늘어날 것이다. CCS(Carbon Capture Storage)도 화석연료와 커플링해 탄소저감에 사용이 가능하다. 더 나아가 마이크로 그리드와 분산형 에너지시스템을 구축하기 위한 SMR(Small Modular Reactor) 개발도 서둘러야 한다. 지리적으로 제한이 없는 실시간 전력생산과 이를 통한 지리적 수급매칭과 수소나 열 생산까지도 가능한 방안 및 섹터커플링 등의 과학적 연구와 기술적 성숙을 통해서만 경제적이고 안정적인 탄소중립이 가능하다.
더 나아가 제도적인 뒷받침이 필요하다. 현재 논의되는 RE100을 통한 논의를 뛰어넘어 CFE(Carbon Free Energy)에 대한 글로벌한 논의가 필요한 시점이다. 이미 독일, 영국 등 친환경을 내세워서 재생에너지 중심의 에너지전환을 추구한 나라들이 극심한 인플레이션에 시달리고 있고, 자국의 산업이 해외로 이전하는 등의 에너지 인플레이션과 경기침체로부터 자유롭지 못한 모양새이다. 영국은 최근에 내연기관 퇴출을 뒤로 미루는 등 에너지전환이 결코 쉽지 않은 아젠다임을 실감하고 있다. 그래서 CFE 등의 RE100에 대한 대안들이 활발하게 국제사회에서 논의돼한다.
CFE 추진 및 제도 설계 방향
기존 RE100는 재생에너지만으로 발전을 100% 해야하기 때문에 각국의 재생에너지 잠재량과 국토의 크기 등의 현실적인 발전 가능성을 고려해서 나라별로 유불리가 있을 수 밖에 없다. 그리고 송배전망 연결 등의 자본력이 없는 나라는 이러한 혜택을 누릴 수도 없다. 그래서 이를 극복할 수 있는 총체적 무탄소에너지원 개발과 활용이 필요하다. 모든 기술적 가능성을 모두 포함하고 24/7까지 추구한다는 개념이 CF100이다. 24/7를 무탄소로 발전해야한다는 시간적인 추가성까지 강조하다보면 또한 유불리가 발생하나 구글 등이 이를 적극 추진하고 있다. 국내의 현실을가만하면 24/7에 대한 제약조건을 완화하고 우리 기업들의 친환경 요건에 대한 숨통을 틔우기 위해서는 무탄소 청정에너지원을 발굴하고 기술적으로 극복하려는 노력을 하는 CFE를 고려할수 밖에 없는 실정이다.
국내의 선결조건으로 CFE 인증제를 설계해야 한다. 국내 기업들이 이를 통해 글로벌 친환경 무역규제를 대응할 수 있는 돌파구를 만들어줘야 한다. 당연히 이는 우리 정부나 기업이 원한다고달성되는 것은 아니다. 국제적인 협력과 협조를 동시에 추구해야 한다. 스웨덴도 이러한 CFE에 동참할 수 있다는 의사를 전달해오고 있으며 미국 국무성(Department of State)도 CEDI(Clean Energy Demand Initiative)1)를 통해 청정하고 무탄소 연료에 대한 투자와 지원을 약속하고 있다. 이러한 글로벌 협력 국가들과 우리의 CFE 인증서가 통할 수 있도록 공조하고 협력하는 체계를 구성해야 한다. IPCC가 주장하는 바대로 지구온난화를 막기 위해서는 기술적으로 가능한 모든 수단을 동원하고 인류가 에너지를 절약하고 수요절감을 행동으로 실천할 수 있는 방안을 강구해야 한다.
결론적으로 우리가 CFE 제도를 성공적으로 안착시키기 위해서는 다음과 같은 조건을 충족해야 한다. 먼저 무탄소에너지 기준에 대한 산정방식, 인증, 인정, 검토 절차를 확립해야 한다. 두 번째로 신규설비를 통한 추가성을 확보해야한다. 세 번째로 시간대별로 무탄소에너지 매칭을 위한 제도과 시스템을 마련해야한다. 네 번째로 지리적 재생에너지 수급 매칭부족을 파악하고 이를보완, 대체 에너지를 매칭해야 한다. 다섯 번째로 RE100과의 보완성을 염두한 CFE 인증서 제도 설계를 해야한다. 여섯 번째로 CFE 이행을 위한 전력수급계획과 전기사업법을 수정하고 인증서거래절차를 전력시장 내로 제도화 해야한다. 일곱 번째로 국내 인증서 발급 절차에 대한 규정과 글로벌에서 통용이 가능한 국제협력 제도를 마련해야 한다. 마지막으로 국제적인 협상을 통하여 국제적 인증서 거래 거버넌스를 마련하고 CFE 거래제도를 확립해야 한다. 이 모든 일이 정부와 기업들이 협력하고 국제적으로 인정받는 과정으로 순차적으로 진행되기 위해서 하루라도 빨리 CF Alliance를 중심으로 조속히 진행되길 바래본다.
조홍종 단국대학교 경제학과 교수 keaj@kea.kr
