기후변화로 에너지 패러다임 전환 – 탈석탄·디지털 시대엔 한국이 에너지 강국

박기영 본지편집인. 순천대 생물학과 교수. 순천대 대학원장. 전 청와대 정보과학기술보좌관.

요즈음 우리 일상의 생활을 돌아보면 예전과 너무 달라져 있다. 외출할 때에는 반드시 마스크를 착용해야 하고,건물이나 대중시설을 들어갈 때에는 체온을 측정해야 한다. 아마 상당기간 이런 생활이 이어질 것이다. 우리가 그동안 유지해왔던 생활패턴 자체가 앞으로 크게 바뀔 것 같다. 특히 사람들이 많이 모이는 행사는 점진적으로 비대면으로 변화될 것이며, 개인의 사생활에서도 큰 변화가 예상된다. 마스크가 필수품이 될 것이기 때문에 다양한 마스크 패션과 옷차림의 변화도 예상된다.

건축에서도 패러다임의 전환이 나타날 것이다. 기존의 건물은 고층으로 지어진 넓은 연면적과 내부 구조들이 서로 연결되면서 창이 적고 밀폐성이 높아진 공조시스템을 자랑하였다. 그러나 이제는 얼마나 분산형으로 지을 것인지, 얼마나 분리된 공간으로 관리될 것인지가 강조될 뿐만 아니라 학교에서는 학생 1인당 기준면적 등 건물의 적정 규모도 크게 변화될 것이다. 영화관, 헬스장, 수영장, 운동경기장 등 코로나19로 정상적인 활동이 불가능했던 모든 시설들의 패턴이 크게 변화될 것이다. 건물은 큰 규모보다는 작은 규모의 모듈이 서로 연결되어 이루어지는 분산형 복합 구조가 대세가 될 것 같다.

특히 최근 진행되고 있던 초연결 방식의 제4차 산업혁명은 비대면 필요성으로 더욱 가속화될 전망이다. 대부분 해외 이동을 통해 업무를 수행하던 관행도 비대면으로 변화되면서 여행 관련 사업들을 비롯하여 비즈니스 패턴도 크게 변화될 것이다. 아마도 GDP (국내총생산)의 산출방식도 달라질 수 밖에 없을 듯하다.

이렇게 사회 전체적인 변화로 이어질 코로나19의 위기는 결국 기후변화로부터 초래되었다는 분석이 지배적이다. 기후변화와 산림 황폐화 및 토지 개발 등으로 서식지를 잃어버린 야생동물들이 인간의 거주지로 침입해 들어오면서 바이러스도 함께 침입하게 되었다. 인간은 이들 동물이나 바이러스와 오랫동안 원거리를 유지하고 살았기 때문에 다른 진화 경로를 겪었던 바이러스가 인간에 대해 갖는 병원성은 그만큼 클 수 밖에 없기에 지금과 같은 팬데믹에 인류 전체가 휘청이고 있다는 것이다.

인류의 삶을 바꾼 코로나, 기후변화에서 비롯

기상청에 따르면 중부지방을 기준으로 6월 24일부터 시작된 올해 장마가 사상 최초로 50일 넘게 이어졌다. 특히 집중호우를 동반한 긴 장마는 전국을 돌아다니면서 곳곳에서 많은 인명피해와 재산 손실을 초래했다. 지역적으로는 전국의 곳곳에서 집중호우가 갑자기 일어났는데 속수무책으로 인간 구조물들이 파괴되었고 인명피해가 속출했던 것이다.

사실 기후변화에 의해 초래될 가능성이 가장 큰 현상이 바로 집중호우인 것은 이미 오래전부터 잘 알려졌던 사실이다. 기후변화는 지구 온도를 전체적인 규모로서 일정한 수준으로 상승시키는 지구온난화 보다 일반적으로 비와 눈이 내리는 규모가 일정하지 않고 국지적인 지역에 집중적으로 쏟아지는 현상으로 나타났기 때문이다.

눈과 비가 내리는 현상은 에너지에 의한 기단의 흐름(기류)에 따라 달라진다. 그런데 지구 온난화는 지구의 복사 에너지를 변화시키고 그 결과로 공기, 즉 기단의 흐름이 예전과는 달라질 것이라는 것이 학술적으로는 오래전부터 보고되었던 내용이다. 어떤 기단이 얼마나 어떻게 이동하는 가에 따라서 기단의 상호 위치에 따라 눈 혹은 비가 내리는 것이 달라지고 온도도 달라진다는 현상이 보고되었다.

[그림1] 영화 포스터. 출처 : LOCAL 세계

2004년에 개봉된 환경재난 영화 『투모로우』의 내용을 보면 기상학자인 ‘잭 홀’ 박사가 국제회의에서 지구 온난화로 인해 추위가 몰아닥친다는 주장을 발표하지만 주목을 받지 못하였다. 그러나 미국 뉴욕이 갑자기 폭우와 함께 강 추위와 폭설로 도시 전체가 마비되는 재난이 발생하였다. 북극의 추위가 하강하는 것을 막아주었던 제트기류가 제 역할을 못하면서 북극의 찬공기가 남하하게 되고 뉴욕이 영하 50℃로 내려가면서 얼음 왕국이 되었고 뉴욕을 비롯하여 미국 전역이 마비되면서 미국 국민이 멕시코로 피난을 가게 되고 피난 도중에 미국 대통령이 죽게 된다. 피난 장소에서 대통령 업무를 맡은 부통령이 발표한 메시지가 지금의 우리의 기후재난을 말해주고 있다.

“우리는 깨달았습니다, 분노한 자연 앞에서 인류의 무력함을, 인류는 착각 하고 있었습니다. 지구의 자원을 마음대로 쓸 권한이 있다고. 그러나 그건 오만이었습니다.”1) 영화에서는 중위도 지역인 뉴욕을 배경으로 설정하였는데 한반도가 위치하고 있는 중위도 지역에서 실제 기후변화가 크게 진행될 것으로 예상되고 있다. 영화 『투모로우』는 실제 기상학자들의 연구 결과를 토대로 제작된 매우 과학적인 영화이다.

한국,중국,일본에 닥친 동아시아 기상 재난

실제 우리나라가 올여름에 겪었던 기후재난으로서 50여일 동안 이어진 장마와 폭우는 매우 이례적이었다. 피해 규모도 매우 커서 8월15일 현재 사망 33명, 실종 9명으로 총 42명의 인명피해가 났으며 이재민도 7,600명이 넘는다고 한다. 집중적으로 폭우가 내린 지역으로 강원도 철원의 예를 보면 지난 8월1일부터 11일까지 11일 동안 내린 비의 양은 783.7 mm 이었다(그림 2).

우리나라의 최근 10년간 (2010~2019년)의 연평균 강수량이 1,264.2mm에 달한 것과 비교해보면 철원에서 11일 동안 내린 비는 1년 내리는 비의 62%가 한꺼번에 내린 것이다. 광주광역시에서는 8월 6일부터 10일까지 5일동안 643.7 mm의 비가 내리면서 가옥 침수 등 엄청난 피해가 발생하였다. 장마기간 동안 전국 평균 강우량은 257 mm에 불과하였지만 국지적으로는 엄청난 집중호우가 내렸다 (그림 3).

중국 남부지방에서는 현재 두 달 넘게 강한 비가 내리고 있어 곳곳에서 홍수가 일어나서 인명피해가 크게 발생하였으며 이재민이 5,500만명에 달하고 농경지 침수는 남한 면적의 절반이 넘었으며, 직접적인 재산피해만 24조 6천억 원에 이르렀다고 한다2). 세계 최대 규모의 샨사댐이 붕괴될 것을 우려하는 시각도 있을 정도였으며, 양쯔강이 범람할 것을 우려하여 일부 댐을 무너뜨려 물질을 터놓아 준 경우도 있었다고 한다. 일본도 예외는 아니어서 7월 초에 규슈(九州) 지역에 발생한 1,000mm가 넘는 기록적인 폭우로 인해 80여 명이 사망하였다. 인도도 폭우에서 예외는 아니었다. 8월 6일에 인도 뭄바이 지역에서 24시간 동안 332mm의 강우량을 기록하였으며3) 작년에는 몬순의 영향으로 우기에 내린 홍수와 폭우 등 수해로 1,600여명이 사망하였다.4) 캘리포니아주와 네바다주에 걸친 모하비 사막에 있는 죽음의 계곡 (death valley)의 기온이 8월 16일 오후 3시경에 54.5℃라고 하는데 이는 1913년 7월 기록한 56.7도 이후로 가장 높은 기온이라고 한다.5) 이 때문에 캘리포니아주는 태양광과 풍력 발전소의 불안정한 작동으로 20년만에 대정전 사태를 맞았다.

캘리포니아 폭염, 20년만에 대정전 사태 발생

지난 7월 8일 중국 남부 지역과 일본 규슈 지역이 폭우로 대규모 피해를 입은 것에 대해 문재인 대통령은 7월 10일에 시진핑 중국 국가주석과 아베 신조 일본 총리에게 각각 위로전문을 보냈으며 답전도 받았다고 밝혔다.6) 대통령이 인접 국가에 이러한 위로 전문을 보냈을 때에는 한국도 내부적으로 대비하기 위해 해당부처와 유관 기관에서 더욱 준비를 철저하게 했어야 했다. 기상학 관련 과학 지식과 자료를 이용하여 위기를 최소화하는 것이 필요했다. 기상청도 한반도 기후변화 평가와 대응을 위해 과학적인 자료에 기반한 대책 수립을 위해 『한국 기후변화 평가 보고서 2020』을 올해 7월 발간하였다.

기후 모델링 연구에서 관심이 높은 주제 중 한 가지가 바로 동아시아 지역의 여름 몬순이라고 한다. 동아시아 몬순은 전 세계 몬순 시스템 중에서 가장 강력하며 변동성이 큰 시스템으로서 동아시아 몬순은 태평양, 인도양과 같은 대양의 변동성에 원격 영향을 받기도 하며 유라시아 파동의 영향으로 유라시아 대륙 중서부의 영향을 받으며 또한 지역 해양의 영향을 받으면서 북극으로 부터의 진동과도 연관된 것으로 알려져 있다.7) 특히 여름철 한반도는 동아시아 여름 몬순과 연관된 장마와 대류불안정에 의해 발달한 중규모 대류계 등으로 인하여 집중 호우가 지속적으로 발생할 가능성이 제시되었다. 따라서 한반도의 여름철 집중호우는 비교적 오래전부터 기후변화에 따라 예상되었던 현상이었다. 최근 우리나라의 집중호우 피해를 보면 동아시아에서 일어나는 기후 변화에 한국은 크게 경각심을 갖지 않고 있다가 피해를 키운 측면도 있다는 주장도 나온다. 섬진강댐의 붕괴로 구례에서는 전 군민의 10%가 이재민이 되었다. 섬진강댐, 용담댐, 합천댐의 하류 피해지역 이재민들의 건의 사항을 청취한 후 2020년 8월 17일 환경부가 발표한 내용을 보면 올해 장마기간 동안 일부 유역에서 500년 빈도에 이를 정도의 기록적인 강우로 인한 피해를 기후위기로 인한 재난으로 인식하고, 향후 이에 대비한 지속가능한 홍수관리대책도 마련할 계획임을 밝혔다.8)

디지털 기술과 신소재 개발로 에너지 패러다임 전환

올해의 집중호우와 코로나19로 인한 재앙은 전지구적 규모로 일어나고 있는데 이런 재앙이 기후변화와 갖는 직접적인 연관성에 대해 다양한 의견이 있지만 지구온난화로 인한 기후변화가 지구의 생존에 위협이 되고 있는 것은 분명하다. 또한 지구온난화의 원인이 이산화탄소 등의 온실가스 농도 증가인 것도 분명하다. 결국 현재의 기후재앙의 근본적인 원인은 결국 에너지 문제임이 더욱 분명하다.

우리나라를 비롯하여 전세계 모든 국가의 모든 문명은 에너지 기반 위에 세워졌다. 특히 현대 문명은 화석에너지에 의존하고 있는 것이 분명하다. 산업 혁명 이후 폭발적으로 증가한 에너지 사용의 결과가 지금의 기후재앙으로 이어지고 있다. 그런데 최근 에너지 분야에서의 변환이 급격하게 일어나고 있다. 특히 제4차 산업혁명의 핵심 기술인 ICT 기술과의 접목을 비롯하여 에너지 신소재의 개발로 에너지의 생산과 소비방식을 바뀌면서 에너지의 패러다임 대전환이 일어나고 있다.

지구가 탄생하면서부터 태양의 복사에너지가 지구에서 화석 에너지 형태로 축적되었던 것을 비롯하여 식물의 광합성 작용과 다양한 형태의 자연현상을 통해 지구 깊숙이 축적되었던 이산화탄소가 최근 빠른 속도로 대기로 방출 되고 있다. 샌디에고 캘리포니아 주립대학의 Scripps 해양학 연구소에서 발표하고 있는 대기 중 이산화탄소 농도로서 하와이 마우나 로아 천문대의 이산화탄소 측정치를 보면 1960년대 이후 가파르게 증가하고 있는데 이산화탄소의 이 그래프를 Keeling Cruve라고 한다. Mauna Loa에서 측정한 Scripps CO2 농도는 2020년 8월 17일 현재 412.59 ppm에 달한다.

지난 100만년 정도의 빙하기 주기 동안 이산화탄소 농도가 300 ppm을 초과한 적이 없었으나 지난 60년 동안 대기 중 이산화탄소의 연간 증가율은 마지막 빙하기 말인 11,000-17,000년 전의 자연 증가율보다 약 100배 더 빠르게 일어나고 있다. 1,700년대 중반에 산업혁명이 시작되기 전 세계 평균 이산화탄소 농도는 약 280ppm으나 마우나 로아 화산 천문대에서 관측이 시작된 1958년에 이미 315ppm이었으며 2013년 5월 9일 일일 평균 이산화탄소가 사상 처음으로 400ppm을 초과했으며 산업혁명 전과 비교하면 현재 약 50%가 증가한 수준이다. 전 세계 에너지 수요가 계속 증가하고 있는데 대부분이 화석연료로 공급된다면 대기 중 이산화탄소는 금세기 말까지 900ppm을 초과할 것으로 예상되고 있다.9)

1850년 이후 화석연료에서 방출된 CO2의 약 절반은 대기에 남아 있고 나머지는 부분적으로 바다로 녹아 들어갔으며 이러한 현상 때문에 해양의 pH가 8.21에서 8.10으로 0.1 낮아졌는데 이는 산성도가 30% 증가하게 되어 해양 산성화를 일으켜 해양동물의 골격에 변화를 일으키는 등 해양생태계에 위협이 되고 있다. 온실가스인 이산화탄소, 메탄 및 아산화질소 (N2 O) 등은 열을 흡수하였다가 방출하는 기능을 갖고 있다. 만약 지구의 대기 중에 이산화탄소를 비롯한 온실가스가 존재하지 않는다면 태양의 복사에너지를 저장할 수 없어 지구의 온도는 영하로 내려갈 것이다. 따라서 지구의 대기 중에 있는 온실가스 때문에 현재의 연평균 온도를 유지할 수 있다. 온실가스 중 지구 온도 상승을 일으키는 에너지 불균형의 약 2/3를 대기 중 이산화탄소가 차지하고 있으며, 메탄가스가 약 25% 정도 기여하고 있다.10)

[그림 6.7] 한국의 이산화탄소 발생량 출처: GLOBAL CARBON ATLAS

한국의 이산화탄소 발생량은 세계 8위로서 1990년에 비해 약 2.7배가 증가하였다. 국가별로 2018년의 이산화탄소 발생량을 1990년과 2000년에 대비하여 본다면 우리나라는 1990년에 비해 2.66배가 증가하였으나 2000년에 비해 1.48배가 증가하여 산업 규모가 성장하는 것이 비교하여 볼 때 1990년대에 비해 이산화탄소 발생 증가율은 감소하였다. 그러나 선진국들은 상대적으로 2000년대 이후 이산화탄소 발생량 감축에 성공적이었다고 볼 수 없다. 특히 우리나라와 산업구조가 유사한 제조업 강국인 독일은 1990년과 비교하여 보면 0.72배로 감소하였으며 2000년과 비교하여 보더라도 0.84배로 감소하였다.

출처: GLOBAL CARBON ATLAS
[그림 8] 국가별 이산화탄소 발생량 추이 (1960~2018년) 출처: GLOBAL CARBON ATLAS

독일과 미국은 이산화탄소 발생량이 1979년을 기점으로 지속적으로 감소 하였을 뿐만 아니라 EU 국가들에서 특히 이산화탄소 발생량의 감소가 두드러 졌는데 이는 에너지 효율 향상과 산업구조 변화가 주요 원인이다. 그러한 측 면에서 한국에서 현재까지 이산화탄소 발생량이 지속적으로 증가하는 것은 에너지 효율 향상과 산업구조 변화 등이 지체되고 있음을 의미한다. 기술변화 의 추세에 따라 점차 산업구조 전환에 성공한 선진국들은 에너지 소비량이 크 게 줄어드는 것에 비해 우리나라는 에너지 집약 산업인 1차 금속과 중화학 산 업의 비중이 높아 국가 전체적으로 산업구조 전환이 지체되고 있어 에너지 소 비량을 줄이기가 더욱 쉽지 않다. 또한 우리나라는 효율 향상을 통한 에너지 소비 감축에서도 크게 성과를 내지 못하고 있다.

이산화탄소 감축이 인류의 생존 문제로 다가와

이러한 복합적인 이유로 한국은 이산화탄소 발생량의 감축 목표조차 제시하기 어려울 뿐만 아니라 탄소발생량이 많은 한국은 실질적인 감축 목표를 제시하고 이를 실현하라는 국제사회의 압력을 크게 받고 있다. 이제 우리나라는 이산화탄소 발생량의 감축이 국제사회의 추상적인 목표가 아님을 깨닫게 되었다. 기후변화가 인류에게는 생존의 문제로 다가왔다. 올해 장마를 겪으면서 기후변화는 한반도의 생존의 문제임을 새롭게 인식하게 되었다. 우선 시급한 것은 한국이 실현 가능하고 실질적인 국가 에너지 계획을 보다 탈탄소 친화적으로 로드맵을 만드는 일이다. 세계는 각국의 에너지 자원의 현실과 기술 가능성과 투자 역량 및 미래비전을 고려하여 원자력 중심, 풍력 중심, 수력 중심, 혹은 태양광 중심 등으로 각국의 실정에 맞게 전환하고 있다. 현재 급속도로 진행되고 있는 기후 변화 앞에서 세계적으로 현재 가장 큰 비중을 두고 추진해야 할 부분은 탈탄소 경제를 어느 정도의 속도로 구축하느냐가 관건일 것이다.

한국은 토지가 광활하지 않다는 환경적 여건을 고려한 기후변화 대응 방식을 찾아내고 관련 기술을 개발해야 한다. 한국이 국제사회에서 기후악당이라는 오명을 벗어나고 탈탄소 경제에 기여하기 위해서는 에너지 전환과 디지털 변환 기술을 비롯하여 태양 빛에 노출된 유리창 등 건물 전체에서 전기가 생산되고 소비량을 충족할 수 있도록 다양한 방식의 에너지 생산도 고려되어야 하고 소비를 줄이는데 성공하는 것도 시급하다. 과학기술이 만능은 아니지만 인류의 과제를 해결하는데 기여할 수는 있을 것이다.

에너지 전환은 사회 경제적 측면과 연결하여 고려해야 한다. 에너지 전환에는 추가적인 비용이 발생하고 많은 투자를 필요로 한다. 그러나 최근의 기후 변화로 인한 피해가 크게 늘어나면서 대기 오염 감소, 건강 개선 및 환경 피해 감소로 인한 비용 절감을 가져올 수 있는 탈탄소 에너지 전환은 새로운 성장동력으로 성장하고 있다. 실제 그동안 집중형 에너지 생산구조에서 다양한 에너지원을 활용한 분산형 에너지 생산구조로 전환하게 되면 실제 에너지 산업의 고용유발효과는 크게 증가할 것으로 예상되고 있다. 특히 분산형 에너지 산업이 지역적 수준에서 전개되면 에너지 전환은 지역 가치를 창출하면서 지역의 사회 경제적 구조 개선에 크게 기여할 것이라는 분석도 있다.

분산형 에너지 등장으로 고용 유발 효과 커져

에너지 전환을 위한 영역은 크게 두가지로 나눌 수 있다. 신재생에너지의 생산과 에너지 효율성 증대를 위한 산업영역으로서 에너지 산업은 1차 에너지원과 전기 등의 다앙한 에너지원을 이용하는 분야로 나뉘지만 결국은 에너지 생산기술과 ICT 기술이 건축 산업과 자동차 산업 및 도시 및 교통 등 인간 생활의 모든 부분에 이용되면서 에너지 기술은 종합기술의 영역이 되었다. 우리나라는 화석연료 등 자원 에너지 시대에서는 에너지 빈국이었지만 과학기술의 역할이 증대된 현대의 에너지 시대에는 에너지 강국이 될 수 있다는 비전을 가져야 한다

지금의 기온 상승 추세를 완화하기 위해 최소한 산업혁명 시기를 기준으로 적어도 2℃ 온도 상승 이하로 제한하기 위한 재매핑 시나리오(REmap Case) 는 현재의 저탄소 에너지 계획보다 세계 각국에서 더 강도 높은 저탄소 기술과 에너지 구조로의 전환 등 탈탄소화 솔루션이 필요하게 되었고 더 많은 비용을 투자해야 하는 상황이다. 국제재생에너지기구 (International Renewable Energy Agency, IRENA)의 주장에 의하면 세계적으로 연평균 세계 GDP의 2%를 탈탄소화 솔루션에 투자해야 할 것이라고 예측하고 있다.

탈탄소 솔루션을 위해서는 주로 재생 가능 에너지와 에너지 효율성을 기반으로 에너지 전환을 가속화하기 위해서는 태양광과 풍력 등을 이용하는 전력 부문에서의 전환이 가장 크게 기여할 것으로 예측하고 있다. IRENA의 재매핑 시나리오에서는 재생에너지가 전력 부문에서 중추를 이룰 것으로 예측하였다 (그림 9). 특히 운송, 건물 및 산업에서 전기화를 통해 탈탄소화를 추구하기 위해서는 도시 계획, 건물 규정, 기타 계획 및 정책이 통합적으로 개선되어야 함을 강조하고 있다. 또한 발전용 에너지원으로서 태양광과 풍력을 비롯하여 지역에 따라 바이오에너지, 태양열, 지열 등 다양한 에너지 자원도 발굴할 것을 강조하고 있다.

IRENA의 분석에 따르면 재매핑 시나리오를 실현하기 위해 온도 상승을 2℃ 목표 미만으로 낮추려면 연간 에너지 관련 탄소 배출량을 현재의 참조 시나리오 보다 70% 이상 줄여야 한다. 재생에너지 사용 확대와 에너지 효율화를 추진하면서 운송분야의 에너지 사용에서 전기화 등을 결합하고 원자력 발전은 2016년 수준으로 유지할 경우 2050년까지 에너지 관련 탄소배출량의 90% 이상을 줄일 수 있을 것으로 예측하였다. 이와 함께 천연가스를 사용하는 화석연료의 전환을 비롯하여 산업 공정에서 배출되는 탄소를 포집하여 격리하는 방안 등도 활용해야 함을 강조하고 있다. 이러한 에너지 전환이 이루어지지 않는다면 파리 협정의 목표인 지구 기온 상승을 1.5 ° C로 제한하는 기후 목표는 달성할 수 없을 것으로 보고 있다.

[그림 9] 에너지 집약도 개선 및 신재생에너지 에너지 이용률 제고

[Reference case] 참조 시나리오: 각 국가의 정부의 현재 예측된 자료에 기반한 에너지 계획을 반영한 것 으로 “평상시 비즈니스” 관점을 의미

[REmap case] 재매핑 시나리오: 지구 온도 상승을 산업화 이전에 비해 2℃ 이하로 제한하는 것을 목표로 주로 재생 가능 에너지 및 에너지 효율성에 기반한 저탄소 기술의 이용을 고려한 분석으로서 지구 에너지 시 스템의 전환을 추진하는 정책을 의미함

출처: GLOBAL ENERGY TRANSFORMATION, A Roadmap to 2050, IRENA

국제 에너지기구(IEA)가 2019년 11월에 발표한 2019년 세계 에너지 전망 (WEO2019)에서 보면 전력 부문에서 새로운 트렌드가 나타나고 있다. 가장 특징적인 내용은 태양광 발전량이 폭발적으로 증가하고 있다는 점이다. IEA 자료에서는 2040년까지 세계 각국이 기존의 정책인 WEO2019 시나리오, 즉 Stated Policies 2040을 추진할 경우 세계의 태양광 설치 용량은 2018년 495GW에서 2040년 3,142GW로 급증할 것이며 불과 15년만에 석탄과 가스를 능가하여 최대 설치 용량 공급원이 될 것으로 전망하고 있다. 발전 측면에서 태양광 PV가 592TWh에서 4,705TWh로 성장하여 현재 전 세계 전력 생산의 2%를 차지하고 있지만 2040년에는 11%로 증가 할 것으로 전망했다. 2040년에 해양에 설치된 부유형 풍력은 전세계 에너지의 13%를 차지 할 것으로 전망했다. 그러나 원자력 발전은 현재 10%에서 8%로 감소될 것으로 전망되었다.

[그림 10] 재생에너지 사용과 에너지 효율화는 에너지 관련 탄소배출량을 90% 이상 감축 가능
출처: GLOBAL ENERGY TRANSFORMATION, A Roadmap to 2050, IRENA
[그림 11] 2018년 대비 2040년 두가지 전력 시나리오
출처: 10 Power Sector Insights from the IEA’s World Energy Outlook 2019

이로써 재생 가능 에너지원의 발전 비율이 현재 26%에서 2040년에는 44% 로 거의 두 배로 증가할 것이며, 태양광 발전과 풍력 발전의 합계 점유율7%에서 2040년에 24%로 급증할 것으로 전망되었다. 한편 석탄의 발전 점유율은 현재 38%에서 2040년에는 25%로 감소할 것으로 전망되었다.

최근에는 파리협약에서 약속한 대기온도 상승을 1.5℃로 제한하기 위한 파리기후협약을 달성하기 위해 2050년 이전에 탄소발생량을 제로로 감축한다는 Net-Zero가 선언되고 있다. 2019년 9월 말까지 전 세계의 3분의 1이상 국가(세계 195 개국 중 65 개국, EU 포함)가 장기적인 목표로 『탄소발생 제로 목표』를 설정했거나 혹은 목표 설정을 적극적으로 고려하면서 탈탄소화를 추진하고 있다.

탈탄소 시대, 천연가스 줄고 원자력+태양광+풍력 다 늘어

탈탄소화를 추구하는 『지속가능한 개발 2040』에서는 석탄발전이 4%로 감소하고 천연가스 발전도 12%로 줄어들지만 원자력은 2018년 8%에서 오히려 11%로 증가하고 특히 탄소 포집, 활용 및 저장 (CCUS)을 통한 발전 비중이 5%로 성장하는 것으로 전망했다. 태양광은 2018년 2%에서 2040년 19%로 거의 10배 정도가 성장할 것으로 전망했다. 해상 풍력 발전도 현재 설치 된 용량이 2018년 23GW이지만 2040년에는 345GW로 확대되어 해상 풍력은 1조 달러 규모의 사업으로 성장할 것으로 전망되어 터빈 용량과 플랫폼 옵션 및 위치 설정을 위한 지리공간 분석은 기술적 잠재력이 높은 분야로 전망되었다.11)

[그림 12] 에너지 전환에 따른 고용유발효과
출처: GLOBAL ENERGY TRANSFORMATION, A Roadmap to 2050, IRENA

에너지 효율성과 에너지 집약산업의 혁신 등을 통한 에너지 집약도의 개선으로 저탄소 사회구조로의 전환에 성공한다면 에너지 부문에서 더 많은 환경 편익과 고용을 창출할 수 있을 것으로 전망했다. IRENA의 보고에 의하면 재매핑 시나리오는 2050년까지 화석연료 산업에서 740만 개의 일자리가 감소하지만 신재생에너지, 에너지 효율화, 그리드 개선 및 에너지 유연성에서 1,900만 개의 새로운 일자리가 창출되어 결국 1,160만 개의 일자리가 순증가 될 것이라고 예측하고 있다 (그림 12).

특히 탈탄소화 사회로의 에너지 전환에 성공하기 위해서는 기술 다각화에 기반한 분산 에너지 시스템 도입을 비롯하여 에너지 생산 및 사용의 효율화를 위한 기술을 개발하기 위한 연구개발도 중요하다. 또한 에너지의 디지털 변환을 통한 에너지 운영 시스템 기술 개발 등 에너지 전환에 필요한 제반 분야에서의 혁신 시스템 도입과 이를 위한 국가의 제도적인 전환과 투자시스템 등의 경제·사회적 전환도 필수적이다. 이는 사회 전반의 에너지 사용의 미래지향적 전환이 요구되는 이유이다.

최근 우리나라 정부는 그린뉴딜의 목표로서 『탄소중립사회의 지향』을 발표 하였는데 이는 2017년에 발표한 『재생에너지3020 이행계획』에 근거하고 있다. 그러나 온실가스 감축 목표가 구체적이지 않을 뿐만 아니라 그린 뉴딜의 목표가 에너지 효율화 및 전기화 등을 상당 부분 담고 있다고 하더라도 디지털화 및 설비투자 확대 등 산업· 경제적인 정책적 측면이 강조되어 추진되고 있어서 기후변화 대책으로 선언하기에는 미흡한 것이 아쉬운 점이다.

EU는 그린딜을 통해 2050년 넷제로(Net-Zero)와 2030년 온실가스 감축 목표를 1990년 대비 40%에서 50~55%로 상향 조정한다는 구체적인 목표를 제시했다. 미국 민주당 대통령 후보 조 바이든은 2030년 전력생산부문 탄소 배출 제로, 2050년 넷제로 달성을 공약으로 발표한 바 있다.12)

한반도는 기후변화의 변동폭이 큰 지역이다. 올해에는 집중호우로 큰 피해를 입었다. 많은 사람들이 생존에 위협을 받았으며 삶의 터전을 송두리째 삽 시간에 밀려드는 강물에게 빼앗긴 사람들도 많았다. 이제 인간이 멸종할 것 같은 위기감도 실감했다. 온실가스 발생량 세계 8위 국가로서 기후변화를 방지해야 한다는 전지구적 의무를 수행하기 위해 지속가능한 탈탄소화 사회구조를 앞당겨야 한다.

– 박기영

1) Rest-그린카드여행, [투모로우] 이상기후, 결코 영화속 이야기가 아닙니다.
2) [날씨학개론] 역대 최장 장마…중국·일본도 집중호우 비상, YTN 사이언스, 2020년 8월 11일
3) 인도 뭄바이도 하루 332mm 폭우 ‘물난리’…47년 만에 최대 강우량, 뉴스핌, 2020년 8월 6일
4) “25년래 최악 폭우”…올여름 인도에서만 1600명 사망, 뉴스1, 2019년 10월 2일
5) 익는다 익어, 美데스밸리 54.4도…107년만에 최고 기록, 조선일보, 2020년 8월 17일
6) 청와대 발표자료, 2020년 7월 10일
7) 기상청, 한국 기후변화 평가보고서 2020, 2020.7
8) 댐 운영관리 전반 조사 중, 근본적 대책 마련 착수, 환경부 홈페이지, 보도자료, 2020년 8월 17일
9) NOAA Climate.gov
10) NOAA Climate.gov
11) 10 Power Sector Insights from the IEA’s World Energy Outlook 2019, IEA NOAA Climate.gov
12) 한국판 그린뉴딜, 기후위기 못 막는다, 반기웅, 경향신문, 2020.8.22
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