그린피스의 ‘에너지혁명’ : 100% 재생에너지 시스템

그린피스의 ‘에너지혁명’ 시나리오(2015년판)

: 100% 재생에너지 시스템 구축을 향하여..

 

*2015년 12월 파리에서 유엔 기후변화협약 당사국회의에서 세계 평균기온 상승을 1.5℃~2℃ 이내로 억제하기 위한 합의가 이루어졌는데, 이에 앞선 2015년 10월에 그린피스는 2050년 100% 재생에너지 기반을 구축해야 한다는 에너지혁명 시나리오를 제시하였다. 그린피스는 일찍이 2005년부터 이 에너지혁명 시나리오를 발표해 왔는데, 그간 이들의 시나리오가 현실과 부합하는 시나리오가 되어 왔다는 점이 평가를 받으며 주목을 받아 왔다. 이 자료는 상당히 많은 시간이 지났지만, 여전히 유의미한 부분이 많을 뿐 아니라 중요한 자료이기도 하여 그 주요내용을 소개해 둔다. 참고하시기 바랍니다.

 

*Energy [r]evolution : a sustainable world energy outlook 2015, By Greenpeace.

 (https://elib.dlr.de/98314/1/Energy-Revolution-2015-Full.pdf)

 

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그린피스의 에너지혁명론은 재생에너지 100%의 에너지 기반이 가능함을 제기해 온 시나리오로, 2005년부터 제기되어 온 것이다. 당초 그들의 주장은 비현실적인 공상에 불과하다는 비판에 시달리지 않을 수 없었지만, 그간의 역사는 그린피스의 에너지혁명 시나리오가 정확했음을 확인시켜 주고 있다.

 

이에 따라 그린피스의 시나리오는 많은 유능한 과학자 및 과학연구기관들과 협력하며 그 시나리오를 한층 정치하게 제출하기에 이르렀다. 예컨대 독일 항공우주센터(DLR)와 제휴 협력하고 있을 뿐 아니라 유려한 기후에너지 컨설팅그룹과도 협력하고 있다. 그린피스의 에너지혁명 시나리오는 그 개발 개념과 기본원칙 그리고 전략적 접근방식을 일관되게 유지되는 한편, 그 구체적 적용 개념에서는 기술 발전 등의 영향으로 지속적으로 업데이트하며 개선해 왔던 것으로 평가된다. 예컨대 재생에너지 목표는 당초 2050년 50%에서, 이후 80%로 그리고 최종적으로 100%로 상향되었다.

 

2015년 배포된 그린피스의 에너지혁명 시나리오는, 100% 자연에너지 공급, CO2 배출 제로, 원전 폐지. 북극 및 브라질 심해의 섬유탐사 중단이라는 길을 제출하고 있다. 더불어 이러한 시나리오에 의거할 경우 에너지 부문에서의 고용 증가가 현저하다는 점도 강조된다.

 

그들의 시나리오가 국제에너지기구(IEA)나 골드만삭스와 같은 금융기관 그리고 미국 에너지부의 전망치보다 언제나 정확했다. 재생에너지의 잠재량과 시장성장에 대한 그린피스의 예측은 공상이 아니라 현실이었다. 미국에 거점을 둔 Meister Consultants Group은 2015년 초 “세계 대형 에너지기관, 금융기관, 화석 연료회사는 대부분 재생에너지의 성장 속도를 상당히 과소평가해 왔다”고 결론 내리며, 가장 정확했던 그룹으로 Greenpeace의 the Energy [R]evolution 프로젝트를 들었다.

 

이제 그린피스는 이러한 시나리오의 현실 가능성을 두고 논란을 벌일 시기는 지난 것으로 치부하고, 나아가 ‘재생에너지 혁명을 실현한다’는 정치적 의사결정이 필요할 뿐임을 강조한다. 현재 진행되는 재생에너지 성장률은 난방 운송 등 몇몇 부문에서는 여전히 느리다. 기후위기를 피하기 위해서는, 즉 지구 온난화를 섭씨 2도씨 이내로 제한하기 위해서는 이러한 에너지혁명의 시나리오를 즉각 시행해야 한다는 것이다.

 

기후변화(위기)는 더 이상 예측의 문제가 아니라, 현실이다.

 

기후 변화는 인간 활동의 결과로 유발된 대기 중의 온실가스, 특히 이산화탄소의 축적 때문이라는 점은 이제 누구나 동의한다. 기후 변화는 모든 대륙, 생물 시스템, 해안 도시, 식량 시스템 및 자연 시스템을 위협한다. 이는 화재 및 홍수와 같은 자연 재해, 식량 재배 패턴의 붕괴 및 해수면 상승에 따른 재산 피해 등을 의미한다.

 

우리가 에너지 안보를 유지하려는 관점에서 화석연료에 계속 의존한다면, 온실가스 배출은 더욱 증가하지 않을 수 없고 더 극단적인 기후 위기를 향한 치명적인 변화가 따를 것이다. 더 많은 연료에 대한 필요성으로 인해 업계는 셰일 오일 및 가스, 대규모 탄광과 같은 소스를 향하여 치닫게 됨으로써 생태계를 파괴하고 물 공급을 위험에 빠뜨리고 말 것이다. 그렇게 가는 한 세계시장에서 에너지 가격은 요동치고 경제에도 매우 해롭다. 때때로 기후 변화 해결책으로 원자력의 사용이 선전되지만, 이 길은 너무도 위험할 뿐 아니라 그 개발이 너무 느리며, 설비의 존속기간 동안 유발되는 각종 경제적 비용을 고려하면 엄청나게 비싸다.

 

또한 화석연료인 탄소 자원의 개발은 섭씨 2도 상승 제한에 직접적으로 통제되지 않을 수 없다. 이 제한에 상응한 탄소 예산을 지키기 위해서는 현재 탄소 자원의 대부분(약 2/3)을 땅에 남겨 두어야 한다. IPCC에 따르면 남은 탄소 예산은 다음과 같다. 인류는 지금부터 1,000기가톤 이상의 CO2를 배출할 수 없다. 따라서 탈탄소 에너지시스템으로 빠르게 이동하는 것이 필수적이다. 이상적인 경우는 2050년까지 100% 재생에너지를 제공하는 것이다.

 

이러한 맥락 하에서 2015년 당시 에너지혁명이 진행되고는 있지만 그 속도가 느리다는 점을 지적한다. 특히 태양광과 풍력을 중심으로 한 전기부문의 빠른 변화에도 불구하고 냉난방 및 운송 부문의 발전이 느리다고 지적한다. 또한 여전히 에너지절약이 필요하다는 점이 강조된다. 에너지 수요 자체도 관리되어야 한다. 이를 위해 보다 에너지 효율적인 가전제품이나 건물이 강조된다.(‘more with less’)

 

도로 및 철도, 항공 및 해상 운송 등의 운송 부문은 전체 에너지 사용의 약 27%(IEA WEO SR 2015)로, 여전히 그 대부분이 석유제품이다. 2013년 말까지 모든 운송 에너지 수요의 92.7%는 석유 제품에서, 2.5%는 바이오 연료에서, 그리고 1%는 전기에서 발생했다(IEA WEO SR 2015). 이는 전기차와 같은 모빌리티 기술의 전환이 요구되는 만큼 쉽지 않은 부분이다. 하지만 이를 위해 재생에너지 전기로 구동되는 효율적이고 편리한 대중교통 시스템을 구축해야 함을 지적한다. 그리고 이를 위한 정치적 행동이 요구된다는 점도 잊지 않고 지적한다. ‘교통 혁명’을 말한다.

 

해상 및 항공 부문은 당장 전기화가 곤란한 만큼 벙커C유를 대체하는 재생에너지 전기로 생산되는 바이오 연료 및 합성 연료가 유일한 옵션이 될 것이라고 한다.

 

그린피스의 에너지혁명 시나리오

 

세 가지 시나리오로 대비시켜 분석한다. 기존의 추세와 정책이 유지되는 것으로 가정한 <참고 시나리오>(reference scenario), 일련의 환경정책을 달성하는 것을 반영한 <‘기본’ 시나리오>(“basic” energy [r]evolution scenario), 그리고 기본시나리오에 비해 보다 추가적인 노력을 통해 2050년 완전 탈탄소 에너지시스템을 가정한 <발전 시나리오>(advanced energy [r]evolution scenario)로 대별하여 기본시나리오를 중심으로 전개된다. <참고 시나리오>는 IEA의 시나리오이기도 하다. 그리고 이 시나리오 분석은 세계 대다수 국가를 포괄하여 이루어진다.

 

그들의 분석 결과를 기본시나리오를 중심으로 몇가지 정리해 둔다

 

-에너지의 현명한 사용.

<참고 시나리오>에서는 최종에너지 수요가 2050년 65% 증가하게 되는 반면, <기본시나리오>에서는 12% 감소하는 것으로 추정한다.

 

-전기가 연료를 대체한다.

경제성장, 생활 수준 향상 및 운송 부문의 전기화로 인해 모든 부문의 효율성 향상에도 불구하고 전체 전력 수요는 증가할 것으로 예상된다. 총 전력 수요는 <기본시나리오>에서는 2012년 약 18,860TWh/a에서 2050년까지 37,000TWh/a로 증가할 것이다. <참고시나리오>와 비교하여 산업, 주거 및 서비스 부문의 효율화로 약 16,700TWh/a의 발전을 절약할 수 있다. 또 <발전시나리오>에서는 100% 재생에너지 시스템으로의 전환 결과 2050년에 전력 수요가 최대 40,000TWh/a 이상으로 추가로 늘어날 것이다. 전기는 다양한 목적을 위한 직접 사용뿐만 아니라 화석연료 대체를 위한 합성연료의 생성에도 사용되는 등 재생에너지가 ‘1차’ 에너지가 될 것이다. 2050년에는 전기 자동차 및 철도 운송에 약 8,100TWh, 수소에 약 5,100TWh, 운송 부문(벙커 제외)의 합성 액체 연료 생성에 3,600TWh가 사용된다.

 

-전력은 재생에너지 전기의 비중이 증가하는 특징을 보인다.

<기본시나리오>에서 2050년까지 전 세계 생산되는 전기의 92%가 재생에너지원에서 나올 것이다. 주로 풍력, 태양광, CSP 및 지열 에너지 등의 ‘신규’ 재생에너지는 총 발전량의 68%를 차지할 것이다. 재생에너지 전력 생산의 점유율은 2020년 31%, 2030년에는 58%가 될 것이다. 재생에너지의 설치 용량은 2030년에 약 7,800GW, 2050년까지 17,000GW에 도달할 것이다. <발전시나리오>에서는 100% 재생에너지 전력시스템이 구축되는 만큼 재생에너지 설치 용량이 2050년에 약 23,600GW로 더 늘어날 것이다. 재생에너지 전력 공급이 증가하는 만큼, 스마트 그리드, 수요 측면에서의 전력망 통합, 부하 분산 및 안전한 전력 공급을 위한 전력 시스템의 유연성을 높일 수 있도록 DSM(관리), 에너지 저장 용량 및 기타 옵션 등의 확장이 요구된다.

 

-에너지혁명에 드는 비용

그린피스의 <기본시나리오>에 따른 재생에너지 도입 확대로 발전 비용은 <참고시나리오>에 비해 조금 증가한다. 그러나, 그 차이는 극히 미미하고, 지역에 따라 kWh당, 미달러 약 0.2~2센트가 된다(축전이나 그 외의 부하 조정에 드는 코스트는 제외). 그 중에는 중국이나 인도와 같이, 자연에너지 혁명 시나리오가 처음부터 경제적이며, 2020년까지 종래형의 전력 공급보다 싸지는 나라도 있다. 재래식 연료 가격이 상승하게 되면 2030년부터 어느 지역에서나 재생에너지 도입에 따른 비용이 경제적으로 유리해 질 것이다. 2050년까지 <기본시나리오>의 전 세계 평균 발전비용은 <참고시나리오>보다 미달러 2.5cents/kWh 낮을 것이며, <발전시나리오>에서는 더 많은 용량 증대로 조금 더 낮은 비용 절감이 가능할 것이다(kWh당 미달러 1.7센트).

 

-전기 요금은 낮아질 것이다.

<참고시나리오>에서는 2050년에는 전력 공급을 위한 비용이 2배 이상인 5조3,500억달러로 늘어난다. 이에 비해 <기본시나리오>에서는 발전 비용 총액은 2050년까지 6조2,000억달러가 되지만 화석연료의 단계적 폐지에 따른 비용절감이 매우 크다. 특히 운송 부문과 산업 분야에서 연료 공급과 관련된 비용이 크게 절감된다. 태양광이나 풍력 등 재생에너지에는 연료 코스트가 들지 않기 때문에, 비용 절감은 2050년까지 <기본시나리오>에서는 연간 1조 달러, 총 39조 달러 달할 것이다. 이는 총 추가 투자의 170%에 해당한다. <발전시나리오>에서는 비용 절감이 연간 1조1,000억달러, 합계 42조달러에 이를 것이다. 따라서 추가의 투자 코스트는 모두(107%) 연료비의 절약분으로 충당할 수 있다. 2050년 이후에는 추가적인 연료비용 없이 전기를 생산하게 될 것이다. 이렇게 그린피스의 에너지혁명 시나리오는 전 세계적으로 이산화탄소 감축 목표를 달성할 뿐만 아니라 사회적 에너지 비용의 안정화로 이어질 수 있다.

 

-열에너지 부문에서도

현재 전 세계 열수요의 약 21%가 재생에너지로 조달되고 있으며, 대부분은 바이오매스로 만들어지고 있다. 일차적으로는 에너지 효율화를 통해 나날이 늘어나는 열수요를 감축하게 되는데, 기본시나리오에서는 2050년에 33% 감축할 수 있다. 또 재생에너지가 2030년 전 세계 열 수요의 42%(기본) 및 43%(발전) 및 2050년에 각각 86%/94%를 담당하게 된다. 또한 2030년 이후에도 태양열 집열기와 지열, 환경 열, 재생에너지 제조 수소에서 나오는 열 등으로 인해 화석연료에 대한 의존은 더욱 감소하게 될 것이다. 2050년까지 재생에너지 전기로 제조된 수소가 남아 있던 가스에 의한 열공급을 대체할 것이다.

 

한편 그 투자 전략에 대폭적인 재검토가 요구되는데, 더 많은 태양열, 지열, 그리고 히트 펌프 기술이 필요하다. 열 부문의 재생에너지 기술은 전통적인 바이오매스·스토브나 태양열 집열기에서부터, 하이테크 기술을 도입한 고성능의 지열 및 태양열 기기까지 다양하다. 필요한 투자는 연간 약 4200억 달러(기본)로 추정한다. <발전시나리오>로는 약 4,290억 달러로 추정되는데, 여기에는 천연가스를 수소 또는 기타 합성연료로 대체하는 것도 포함한다.

 

-에너지혁명과 고용 문제

에너지혁명 시나리오는 모든 단계에서 에너지 부문에 더 많은 일자리를 창출할 것이다. IEA의 <참조시나리오>에서는 2020년까지 에너지 부문에서의 고용은 소폭 증가한 후 감소할 것이라고 한다. 반면 그린피스의 <기본시나리오>에서는 재생에너지 분야의 강력한 성장과 투자에 견인되어 고용은 2020년까지 25% 증가하고, 나아가 2025년에는 2015년에 비해 60% 가까이 증가할 것이다. 그 결과 2030년까지 고용은 세계적으로 4,610만 명에 이를 것이라고 한다.

 

2030년까지 에너지 부문 일자리 중 재생에너지 분야가 86%를 차지하게 된다. 예를 들어 태양광 발전은 현재의 석탄 부문 일자리 수와 같은 970만 개의 일자리를 공급하게 된다. 풍력발전의 고용은 현재 70만명에서 2030년에 그 10배 이상인 780만명 이상의 고용을 창출하게 된다. 이는 석유업계와 가스업계를 합친 고용의 두 배에 해당하는 것이다.

 

-세계 CO2 배출은 얼마나 감축되나

<참고시나리오>에서는 2012년과 2050년 사이에 세계의 CO2 배출량은 56% 증가하게 되지만, <기본시나리오>에서는 2012년 304억 7천만 톤에서 2050년 43억 6만 톤으로 감소하게 된다. 1인당 연간 배출량은 4.3톤에서 0.5톤으로 감소한다. 원자력 생산의 중단과 전력 수요의 증가에도 불구하고 전력 부문에서 CO2 배출량은 감소할 것이다. 장기적으로 효율성 향상과 차량의 재생에너지 전기 사용 증가는 운송부문에서도 배출량을 크게 줄일 것이다. CO2의 31%를 차지하는 산업 부문은 <기본시나리오>에서 2050년에 가장 큰 배출원이 될 것이다. 2050년까지, 전 세계 CO2 배출량은 <기본시나리오>에서 1990년 수준보다 약 80% 낮아진다.

 

<발전시나리오>는 2050년까지 전체 에너지 시스템을 탈탄소화하는 것으로 짜여진다. 이 경로에서 에너지 효율성과 재생에너지 기술의 결합을 통해 2020년까지 전 세계 CO2 배출량은 안정화의 길에 들어서게 된다. 그리고 2050년에는 거의 제로에 가까운 배출량을 향해 지속적으로 감소하게 될 것이다. 2030년까지 전 세계 CO2 배출량은 1990년 수준으로 돌아갈 것이다. 불과 10년 후에, 추가로 60% 감축이 달성된다.

 

2012년에서 2050년 사이의 총 탄소배출량은 <발전시나리오>에서는 최대 667Gt의 CO2 배출, <기본시나리오>에서는 744Gt의 CO2 배출이 된다. 반면 <참고시나리오>에서는 2012년에서 2050년 사이에 1,400Gt의 CO2를 배출하게 된다. 이는 <발전시나리오>보다 두 배 이상 높은 것으로 전 세계를 +4°C 경로로 몰아가서, 전 세계 동식물에 대한 재앙적인 결과와 인간을 위협하는 영향을 초래하게 될 것이다. 따라서 100% 재생에너지로 전환하는 것은 생존의 문제이다.

 

 

이러한 시나리오의 실현에는 물론 많은 변수가 존재한다. 무엇보다 혁신적인 기술의 추가 연구 및 개발이 중요하다. 따라서 시나리오는 재생에너지, 새로운 차량 개념, 그리고 전기 및 난방 그리드, 충전 기반 시설, 합성연료 발전 시설 또는 저장소와 기타 로드 밸런싱 옵션에 대한 전력 및 열 생성을 위한 플랜트의 성과 및 비용 등등.. 추가적인 많은 혁신이 요구된다.

 

더불어 전 세계를 대상으로 한 시나리오인 만큼, 신기술을 비용 효율적인 방식으로 구현하는데는 지역별로 싱행 가능한 방식에 대한 과학적 분석이 요구된다.

 

마지막으로 여전히 가장 중요한 것은, 에너지혁명을 현실화하기 위한 즉각적인 정치적 행동이다. 장기적으로 100% 재생에너지로 전환하는 데에는 경제적 또는 기술적 장벽은 더 이상 존재하지 않는다. 정부는 소비자에서 기업가에 이르기까지 모든 사람을 교육하고 광범위한 경제 메커니즘을 구현하여 재생에너지 및 에너지 효율성 시장을 자극하는 역할에 나서야 한다. 할 수 있다. 또한 다른 국가에서 이미 채택한 성공적인 정책을 기반으로 삼을 수도 있다.

 

가야할 경로는 분명하다. 장기적으로는 100% 재생에너지로의 정당한 전환과 산림 보호 및 복원을 통해 2050년까지 화석연료와 원자력의 단계적 폐지로 나아가야 한다. 세계가 탄소 배출을 완전히 단계적으로 제거하고 100% 재생에너지로의 전환을 가속화하는 방향으로 움직이고 있다는 사실을 모든 수준의 의사 결정자와 투자자에게 명확히 예견 가능한 방식으로 제시되도록 해야 한다. 그리고 이 장기 목표와 일치하는 단기 배출량 감축 등과 같은 적응 목표를 설정하고 이행해 가며 그에 상응한 혁신적 변화를 지원해야 한다.

 

 

*Energy [r]evolution/ 한국판도 2012년 발행된 바 있다. 아래 참조

https://www.greenpeace.org/static/planet4-korea-stateless/2012/04/814dc097-energy_revolution_kr.pdf

(이 보고서에서는 당시 한국은 1차에너지의 80%를 화석연료, 16%를 원자력에너지 그리고 단 2%를 재생가능에너지로 공급하고 있다고 분석하고 있다. 한국의 정책이 변하지 않는 한 2050년까지 에너지투자의 74%가 원자력에너지에 집중되는 반면 재생가능에너지 및 열병합발전에의 비중은 20%에 불과할 것으로 보고 있다. 그린피스의 시나리오에서는 2050년까지 전체 투자금액의 90%를 재생가능에너지 및 열병합발전소에 투자하는 것이 가능하다고 예측한 바 있다.)