"탄소가격 에너지가격에 반영하고 전력시장 개선"
"탄소가격 에너지가격에 반영하고 전력시장 개선"
  • 이상복 기자
  • 승인 2021.05.03 08:00
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GESI, '한국 탈탄소 시나리오: 섹터커플링 역할' 보고서
재생에너지 526GW+ESS 1058GWh+수전해 77GW
▲2050 탄소중립을 위한 전력생산과 전력화(P2H, P2G, 출력제한) 전망. ⓒGESI
▲2050 탄소중립을 위한 전력생산과 전력화(P2H, P2G, 출력제한) 전망. ⓒGESI

[이투뉴스] 우리 정부가 목표로 내건 '2050년 탄소중립' 목표를 달성하려면 향후 30년간 재생에너지 설비용량을 562GW까지 확대하고, 그 변동성을 보완해 줄 1058GWh의 ESS(에너지저장장치)와 77GW의 수전해 설비(저장량은 1307GWh)가 필요하다는 민간 연구기관의 분석 결과가 나왔다.

태양광‧풍력을 지금보다 획기적으로 늘려 화력설비를 대체하되 재생에너지 초과분은 배터리 등에 저장해 전력시스템의 유연성을 확보하고, 잉여분은 수소생산‧저장(P2G)이나 열전환(P2H)‧수송연계(V2G) 등의 섹터커플링(Sector Coupling. 전력-非전력 연계)으로 그 활용성을 높여야 한다는 제안이다.

국가에너지기본계획이나 전력수급기본계획상의 전원믹스 목표와 전원별 설비용량이 아니라 2050년 탄소중립 달성을 전제로 섹터커플링 관점에서 재생에너지와 다른 에너지시스템의 통합 목표 설비값을 도출한 것은 처음이다.

민간독립연구소인 녹색에너지전략연구소(GESI) 권필석 박사팀이 독일 정부 재정지원을 받아 2019년부터 2년여에 걸쳐 작성한 ‘2050년 한국 탈탄소 시나리오: 섹터커플링의 역할’ 보고서에 의하면 2050년 에너지부문 배출제로(Absolute Emission Zero) 시나리오상 전력부문 설비용량은 공급설비 647.9GW, 유연설비 375.0GW 등 모두 1023.0GW이다.

최종 에너지수요는 1269TWh(테라와트시)로 전체의 69.6%를 전력이 차지하는 가운데 수소에너지 10.2%, 열에너지 10.1%, 석유 8.4%, 석탄 1.7% 순의 비중분포를 예상했다. 이는 2020년 전체 에너지수요 대비 46.6% 감소한 수치다.

원별 설비량은 태양광 369GW, 육상풍력 79GW, 해상풍력 142GW 등이며, 석탄발전은 2040년까지 단계적으로 퇴출되고 원전은 8GW가 잔류하는 것으로 나타났다. 또 재생에너지 출력간헐성 보완과 잉여량 활용을 위해 1058GWh ESS와 77GW규모 수전해 설비 확충이 필요한 것으로 도출했다. 전제는 탄소비용은 톤당 150유로(한화 약 20만원)까지 상승하면서 재생에너지 단가는 점진 하락하는 조건에서다. 

이 값을 토대로 GESI는 "현재의 재생에너지 보급속도가 2050 탄소중립 목표를 달성하는데 매우 부족한 실정"이라고 꼬집었다. 연구소는 “재생에너지를 최소 연간 17GW씩 기하급수적으로 늘려야 하는데, 이는 사회‧기술적 준비와 그리드 구축 등의 장기적이고 구체적인 계획을 필요로 한다”면서 "에너지 사용부문과 공급시스템간 유기적 운영이 필요하며, 섹터커플링은 가장 대표적 연계 방안”이라고 강조했다.

▲제주 탐라해상풍력단지
▲제주 탐라해상풍력단지

그러면서 “탄소중립을 위해서는 기술적 변화 뿐만 아니라 제도적 변화가 동반되어야 하는데, 특히 탄소가격이 에너지가격에 반드시 반영돼야 하고, 재생에너지 변동성을 보완하는 유연성 기술 도입을 위해 화석연료 중심으로 운영되는 전력시장의 개선도 필요하다”고 부연했다.

앞서 정부는 3차 에너지기본계획을 확정하면서 2040년 재생에너지 발전비중을 30~35%로 제시했다. 지난해 확정한 9차 전력수급계획의 2034년 비중목표는 22.2%이다. 반면 보고서는 2030년 기준 적정 재생에너지 비중을 38.5%로 봤다. 이는 기존 정책목표값의 갑절 수준이다.

수소활용은 탄소중립 달성을 위해 반드시 필요한 요소이지만 효율이 낮아 마땅한 대체자원이 없는 부문에서 제한적으로 활용되어야 하며, 그런맥락에서 연료전지에 집중하는 것은 효율적이지 않다는 지적도 제기했다. GESI는 보고서에서 "수소의 역할 중 하나는 장기적인 에너지저장 옵션"이라며 "수소 생산은 상당한 에너지손실이 발생하므로 발전부문에서 최종수단으로 사용돼야 한다"고 밝혔다.

연구소는 "수소에너지는 완전한 탄소중립을 위해 필수자원이지만 과도한 보급목표는 시스템 비대화와 효율성 저하의 문제를 발생시킨다"면서 "그린수소 생산의 경우 전력시스템에 상당한 부담을 줄 수 있으므로 직접적인 전력화가 가능한 부분에서는 전력화가 우선 적용돼야 한다"고 전제했다. 2050년 수소생산량은 352만톤, 저장설비는 1307GWh, 재생에너지 초과전력 생산량은 375TWh이다.

권필석 GESI 박사는 "어느 한 분야의 솔루션이 모든 부문의 문제를 해결하지는 못한다. 획기적인 전환이 필요한데, 모두 각자의 시각에 함몰돼 있고 과거처럼 미래도 흘러 갈 것이란 생각에 갇혀 있다"면서 "탄소중립이란 목적을 향해 어떻게 탄소를 줄일 것인가를 최우선 순위로 놓고 정책적인 큰 그림을 다시 그려야 한다"고 말했다.  

이상복 기자 lsb@e2news.com


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