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재생에너지로 모든 전력을 미래전력 시나리오


재생에너지로 모든 전력을 미래전력 시나리오 2017년 8월 18일 ⓒ환경운동연합

지은이 환경운동연합 에너지기후위원회 이상훈 녹색에너지전략연구소장, 김혜정 환경운동연합 원전특위 공동위원장, 이성호 전북대학교 산학협력단 교수, 권필석 고려대학교 그린스쿨 연구교수 김보삼 에코피스아시아 위원 김수진 고려대학교 연구교수 윤성권 녹색에너지전략연구소 연구원 환경운동연합 에너지국 양이원영 에너지국장, 이지언 에너지기후팀장, 안재훈 탈핵팀장 이연규 에너지기후 활동가, 배여진 에너지기후 활동가 문의 환경운동연합 에너지기후팀 02-735-7067


목차 01 _ 왜 재생에너지로 전환해야 하는가?

02

기후변화 부른 화석연료 중독

04

태양광과 풍력의 재생에너지 사회로

06

한국의 에너지 소비와 온실가스 배출

08

위험한 핵 위해한 석탄, 발전 정책이 문제다

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지금 한국에 필요한 것

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02 _ 100% 재생에너지 시나리오

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100% 시나리오의 온실가스 감축목표

18

100% 시나리오의 전력수요 전망

18

100% 시나리오의 신규 발전 설비 공급 전망

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100% 시나리오의 전력믹스 구성

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재생에너지 잠재량은 충분하다

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유연화 기술이 재생에너지의 미래를 결정한다

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100% 시나리오의 의미

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재생에너지 전환을 위한 정책 제안

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재생에너지로 모든 전력을

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01 왜 재생에너지로 전환해야 하는가?

ⓒ강제욱

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기후변화에관한정부간협의체(IPCC)의 5차 보고서에 따르면 지난 1880년 이후 지구 평균 기온은 0.85℃ 상승했다. 현 추세가 지속되면 지구평균기온은 3.7~4.8℃가 오르고 해수면은 63cm 상승할 것이다. IPCC는 지구평균기온이 2℃를 넘으면 지구가 수용할 수 있는 임계점 을 넘어 이상기후와 생태적 재앙이 일상화되는 기후파국이 올 것이라 고 경고해왔다. 기후위기를 부른 것은 과도한 화석연료 사용이었다.

재생에너지로 모든 전력을

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2016년은 기상 관측 이래 가장 무더웠던 해로 기록됐다. 3년 연속 최고

기후변화 부른 화석연료 중독

기온을 기록한 것으로, 지구가 이렇게 더웠던 적은 약 115,000년 전 이 후 처음이다. 화석연료를 산업적 규모로 태우기 시작한 이후 오늘날 극 심해진 태풍과 홍수, 폭염과 가뭄과 같은 기후변화로 인해 수많은 사 람들이 목숨을 잃는 것은 지구 평균온도가 1℃ 정도 오른 결과다. 대기 중 이산화탄소 농도는 400만 년 중 가장 높은 수치를 기록하고 있다. 지구 평균온도가 1.5℃ 이상으로 오른다면, 수십억 인구에게 돌이킬 수 없는 피해가 돌아갈 것이다. 위험한 기후변화를 막으려면 우리는 온실 가스를 어느 한도 이내로만 배출해야 한다. 지구 온도 상승을 1.5℃ 또 는 2℃ 이내로 억제하기 위해서 배출 가능한 이산화탄소의 양을 ‘탄소 예산’이라고 한다. 기후과학자들은 우리에게 탄소 예산이 얼마 남지 않 았거나 심지어 이미 초과해서 써버렸다고 경고한다. IPCC 계산에 따르

진짜 탄소예산

1.5°C 시나리오와 현수준의 배출 지속시의 간극

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면, 인류가 현재 수준으로 온실가스를 배출하다가

세계 주요 언론은 파리협정 타결을 “세계가 화석연

는 10~20년 내 탄소예산은 모두 소진될 것이다.

료 시대의 종말에 서명”했다고 의미를 부여했고 국 제재생에너지협회(IRENA)는 “세계 에너지 전환의

2015년 12월 12일, 파리에서 열린 제21차 유엔기후변

분수령”이라고 평가했다. 또한 국제에너지기구(IEA)

화협약 당사국총회(COP21)에서 파리협정이 타결되

는 “경제성장과 온실가스 배출 증가 사이의 행복한

었고 2016년 11월 4일, 파리협정이 발효되었다. 역사

이혼을 환영한다”면서 앞으로 세계는 저탄소 경제

상 처음으로 선진국과 개도국이 함께 기후변화 대응

로 전환할 것이라고 전망하였다.

을 위한 온실가스 감축 행동에 참여하는 새로운 시 대가 개막되었다. 모든 당사국은 장기적으로 지구 기

그럼에도 파리협정은 의욕적으로 설정한 공동 목

온 상승을 1.5~2℃ 이하로 제한하고 온실가스 순 배

표와 이를 달성하기 위한 이행 수단 사이에는 큰

출량 ‘제로(0)’에 도달한다는 장기 목표를 설정하고,

격차가 존재한다. 각국이 약속한 기후변화 대책을

이를 위해 국가별로 기여방안(NDC)을 실행에 옮기고

모두 이행하더라도 지구 온도 상승은 3도에 이를

매 5년마다 감축 행동을 더 강화하기로 약속했다.

것으로 분석됐다.

재생에너지로 모든 전력을

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파리협정은 화석연료 시대를 끝내고 안전하고 깨끗한 재생에너지로의

태양광과 풍력의 재생에너지 사회로

전면적인 전환을 요구하고 있다. 관건은 방향이 아니라 시간이다. 현재 화석연료가 세계 발전량의 68%를 차지하면서 발전부문을 지배하고 있 지만, 향후 재생에너지의 약진이 두드러질 것으로 예상된다. 세계재생에너지네트워크(REN21)에 따르면 2011년부터 재생에너지 신규 용량은 연간 100GW를 초과하였고 2012년을 지나면서 재생에너지 설 비용량이 원전과 화력발전 등 기존 설비용량보다 더 많이 증가하는 역 사적 교차가 발생하였다. 2015년에는 147GW의 재생에너지 설비가 신 규로 설치되었다. 저유가와 세계 경제 침체에도 불구하고 재생에너지 시장은 지속적으로 성장하고 있다. 시장분석 기관인 <블룸버그 뉴 에너지 파이낸스>(BNEF) 에 따르면 2015년 세계 청정에너지 투자는 3,290억 달러에 달했다. 2015년, 신규 재생에너지 발전 용량에 대한 투자는 2,658억 달러였으 며, 이는 신규 석탄 및 천연가스 발전 용량에 투자된 1,300억 달러의 두 배가 넘는 규모이다. 국가별로는 중국(1,100억 달러)과 미국(560억 달 러)이 세계 청정에너지 투자를 주도하였다. 파리협정이 채택된 이후 재생에너지 산업은 더욱 탄력을 받고 있다. 2015년 50GW에 달했던 세계 태양광 시장은 2016년 70GW 넘게 성장 하였다. 2015년 63GW라는 사상 최대치를 기록했던 풍력도 신흥시장 이 성장하면서 시장 규모를 유지할 것으로 보인다. 현재, 세계 태양광 용량은 약 300GW에 이르렀고 풍력 용량은 거의 500GW에 근접하였 다. 가정용 태양광과 전기차 보급과 다양한 응용에 힘입어 배터리 시장 도 성장하고 있다. <블룸버그 뉴 에너지 파이낸스>의 ‘새로운 에너지 전망 2016’에 따르면 2040년까지 발전부문에서 저탄소 에너지원이 세계 발전설비 총용량 의 60%를 차지할 것으로 전망된다. 풍력과 태양광이 향후 25년간 세계 신규 발전설비용량 8.6TW의 64%를 차지할 것이다. 그리고 총 투자액 11.4조 달러의 거의 60%가 풍력과 태양광에 투자될 것이다. 풍력과 태양광도 계속해서 발전단가가 하락할 것이다. 이미 상당한 가 격경쟁력을 가지고 있지만, 육상풍력의 비용은 2040년까지 41% 정도

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ⓒKristian Buus

신규 발전설비 증가 추세와 역사적 교차 100%

떨어질 것으로 보인다. 주로 설

90%

비이용률의 증가가 비용 하락

80%

을 주도할 것이다. 태양광은

비재생에너지

70%

(석탄, 가스, 원자력, 석유)

60%

기존 추세처럼 계속 하락하

50%

여 현재 1킬로와트시(kWh)당

40%

7.4~22센트 수준에서 2040년

30%

세계적으로 4센트 정도로 하

20%

재생에너지

락할 것이다. 미국 정부는 현

10% 0%

재 1kWh당 10센트인 상업용 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

발전설비 순증가량

태양광 발전단가를 2020년까

104

134

150

153

134

180

200

174

185

232

234

233

207

지 6센트로 낮추는 목표를 추

재생에너지

20

22

34

36

41

47

56

67

85

94

115

116

120

비재생 에너지

84

111

116

116

93

133

145

107

100

138

118

117

87

진 중이다.

자료 국제재생에너지기구(IRENA) 2014

재생에너지로 모든 전력을

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한국은 총에너지 소비량의 97%를 수입한다. 2015년 에너지수입액은

한국의 에너지 소비와 온실가스 배출

1029억 달러로 국가 총수입액의 23.5%에 달한다. 2015년 한국의 1차 에너지 공급량은 287.5백만 석유환산톤(TOE)이었는데 석유 38.1%, 석 탄 27.7% 그리고 액화천연가스(LNG) 15.2% 순이었다. 신·재생에너지 는 4.9%에 불과했다. 최종 에너지 소비량은 213.9백만TOE였고 역시 석유가 49.1%로 비중이 가장 높았다. 전력은 19%를 차지했다. 부문별 로는 산업 비중이 62.5%로 가장 많은 에너지를 소비했고, 가정과 상 업 16.7%, 수송 18.4% 등의 순으로 나타났다. 한국은 경제협력개발기구(OECD) 회원국 중 전력소비량이 가장 빠 르게 증가한 나라다. IEA에 따르면, 1990년부터 2013년 사이 한국 의 전력소비량은 101.74테라와트시(TWh)에서 523.69TWh로 414.7% 증가했다. 같은 기간 OECD 회원국의 전력소비량은 714,315TWh에 서 10,218.56TWh로 43% 증가에 그쳤다. 한국의 전력 소비량 증가는 OECD 회원국 평균 증가율의 약 10배에 달한다. 2005~2015 사이 산 업 부문의 전력 소비량은 57.3%로 가장 많이 증가했고, 상업과 가정 부문이 각각 34.0%와 25.4%의 증가율을 보였다. 이에 따라 1990~2013년 동안 발전 부문 온실가스 배출량은 36.0백 만CO2톤에서 249.3백만CO2톤으로 연평균 8.8% 증가율을 보였다. 반면 총배출량의 연평균 증가율은 3.9%였다. 총배출량 비중에서 발전 부문의 탄소 배출은 1990년 12.3%에서 2013년 35.9%로 증가했다. OECD주요국 전력소비량 증가율(1990~2013년)

40%

40.5%

프랑스

미국

43%

21% 10%

독일

8

13%

영국

일본

OECD

한국


발전 부문이 전력 소비와 탄소 배출을 주도하고 있으며 사용량이 가 장 많은 산업계가 그 주도자인 것이다. 이런 상황은 국가에너지계획과 전력수급기본계획에 반영됐듯이 ‘위험한 핵발전’과 ‘환경보건과 탄소 배출에 취약한 석탄발전’의 설비 확대를 중심으로 한 공급 위주 전력 정책에 의해 유지돼 왔다. 2013년 수립된 6차 전력수급기본계획(2013~2027)은 연평균 전력 수요 목표 증가율을 2.2%로 7차 때는 2.1%로 설정했다. 이에 따라 2013~2016 사이 전력 목표 수요의 증가율은 최소 2.9% 최대 4.1%로 전 망됐다. 그러나 실제로는 0.6~2.8% 증가율만 기록했다. 전력 소비 증가 율을 높게 예상한 탓에, 늘어날 전력 수요에 대비해 6차와 7차 전력수급 기본계획은 발전 설비 예비율을 22%로 매우 높게 책정했다. 하지만 실 제 증가율이 낮게 나타나자 ‘가동하지 않고 노는 발전기’가 늘게 됐다. 결국 제일 싼값으로 전력을 생산할 수 있는 기저발전원인 핵발전소와

414.7%

석탄발전소의 가동률만 높게 유지될 뿐 재생에너지 발전의 징검다리가 돼야 할 가스발전소는 극도로 가동률이 떨어지게 됐다.

6차·7차 전력수급기본계획의 목표수요 증가율 전망 및 실적

2.9

3.4

4.1

3.4

3.2 2.5

1.8

2013

2.8 2.2

0.6

2.1

1.3

2014

2015

6차 계획(2013~2027)

2016

7차 계획(2015~2029)

계획기간평균 실적

자료 산업통상자원부

재생에너지로 모든 전력을

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7차 전력수급계획은 핵발전 설비용량을 2014년 2만716메가와트(MW)

위험한 핵 위해한 석탄 발전 정책이 문제다

에서 2029년 3만8329MW로 85% 증설하기로 계획했고, 석탄발전은 2029년까지 무려 1만8144MW를 추가해 2014년 대비 67.5% 늘릴 계획 이다. 핵과 석탄에 의존한 발전 정책은 방사능사고 위험과 미세먼지 등 대기오염에 취약한 사회를 만들었다. 한국은 세계에서 단위 면적당 가장 많은 핵발전소가 밀집한 나라다. 고리핵발전소 단지에 신고리 5•6호기까지 건설된다면, 한 단지에 전 세계에서 가장 많은 10기의 핵발전소가 입지하게 된다. 고리 핵발전소 단지 30km 반경에 무려 380만 명의 인구가 거주하고 있어 중대사고 가 발생하면 돌이킬 수 없는 재앙이 초래될 것이다. 한국 핵발전의 안전성은 2016년 9월 경주 남서쪽 양산단층대에서 관 측 이래 최대 규모인 리히터 5.8의 강진이 발생하면서 크게 의심받고 있다. 현재 가동되는 핵발전소 25기 가운데 24기가 리히터 규모 6.5에 대비한 내진설계(지반가속도 0.2g)만 돼 있다. 활성단층이 60개 이상 존재하는 한반도 동남부 지역에서는 리히터 규모 7.5 지진도 발생 가 능성이 있다.

10 ⓒ이성수


우리나라 원전과 석탄화력발전 현황 (2017년 7월말 기준)

영동석탄화력 강릉석탄화력

영흥석탄화력

동해·북평석탄화력 삼척·그린석탄화력

당진석탄화력

한울(울진)

태안석탄화력

신한울 천지(영덕)

보령석탄화력

월성 신월성

서천석탄화력 고리 신고리

고성석탄화력

한빛(영광)

부지미정 신규원전

삼천포석탄화력 하동석탄화력

여수석탄화력

석탄화력 원전

가동중 가동중

건설중 건설중

계획

호남석탄화력

폐쇄 계획

폐쇄

재생에너지로 모든 전력을

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석탄발전은 국내 온실가스 배출량의 27%를 차지하는 기후변화의 주 범이다. 게다가 석탄발전소는 미세먼지의 주요 배출원이다. 국립환경 과학원에 의하면 석탄발전소는 미세먼지 직접 배출과 질소산화물과 황산화물 등 미세먼지 2차 생성물질 배출 등 국내 미세먼지 발생량의 15%를 배출한다. 이런 상황에서 폐기가 결정된 노후 석탄발전소 10기 용량의 5배에 이르는 총 1만8144MW의 신규 석탄발전소 증설계획이 전력수급기본계획에 잡혀 있다. 이에 따라 2030년까지 석탄발전소의 온실가스 배출량은 현재보다 52.4% 증가한다. 한국환경정책평가연구 원의 연구 결과 화력발전으로 인한 미세먼지 오염은 30년 동안 조기 사망자 수를 3만4320명이나 발생시키는 것으로 나타났다. 왜 한국은 재생에너지 확대에 인색하고 핵발전과 석탄발전에 목매는 나라가 됐을까? 값싼 전력 공급 위주의 전력 정책을 지속하고 있기 때 문이다. 생산으로 소비를 따라 잡는 정책이 아니라 수요를 줄이고 관리 하는 정책으로 변화가 필요하다. 수요 중심의 정책 변화와 동시에 재생에너지 전력 지원제도도 손봐야 한다. 현행 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)를 더 효율적인 지원제 도로 바꾸거나 크게 개선해야 한다. RPS 제도는 입찰경쟁 방식이라 판매가격이 불확실하고, 대형 발전사 위주라 소형 발전사업자들로 이 뤄지는 분산형 전원 생태계 구성에 한계가 있다. 2012년까지 운영되던 발전차액지원제도(FIT)를 재도입해야 한다는 여 론이 높다. 발전차액지원제도는 세계 75개국이 시행하고 있는 가장 보 편적인 재생에너지 지원제도다. 전통적인 화석연료 기반 전력생산비용 과 재생에너지 기반 전력생산비용의 격차를 정부가 보조하는 이 제도 의 유효성은 세계적으로 입증됐다. 정부는 발전차액지원제도가 큰 재 원을 요구하기 때문에 재도입이 어렵다고 밝히고 있다. 그러나 2017년 말 전력산업기반기금의 여유자금은 4조3304억 원에 이를 것으로 예상 되고 있다. 문제의 진실은 재원이 아닌 정책의지의 부족인 것이다.

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ⓒ이성수

재생에너지로 모든 전력을

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지금 한국에 필요한 것은 에너지전환이다. 다행히 2017년 탈핵, 탈석

지금 한국에 필요한 에너지 전환

탄 정책을 표방한 문재인 정부 출범 이후 한국의 전력 정책은 탄소 감 축경로로 복귀하는 듯 보인다. 그러나 그 속도와 규모는 충분하지 않 다. 우리 사회의 재생에너지 전환을 향한 더 강력한 정책의지와 그 목 표로 바르게 안내하는 정책적 나침반이 필요한 상황이다.

1. 에너지 효율화와 수요관리 우선 한국의 에너지 정책은 첫 단추가 잘못 끼워졌다는 평가를 받는다. 에너지와 전력수요 전망을 과도하게 높이고 공급 위주의 에너지 정 책 기조에서는 핵발전과 석탄발전이 늘어날 수밖에 없다. 에너지의 95%(2015년 기준)를 수입에 의존하는 나라임에도 불구하고 국내총생 산(GDP) 대비 1인당 1차 에너지소비와 전기소비가 많은 것은 비정상적 이다. 에너지 효율화와 수요관리를 통해 경제성장이 이루어져도 에너 지소비량과 온실가스 배출량은 줄어드는 탈동조화 경로를 추구해야 한다. 경제성장이 에너지소비량의 증가를 반드시 동반한다는 낡은 패 러다임에서 벗어나야 한다. • 공급보다 효율 개선 및 수요관리 우선 • 에너지 서비스 개념 도입 • 에너지 수요관리 시장의 활용

2. 기후변화에 대한 책임 있는 대응 파리협정은 위험한 수준의 기후변화를 막기 위해서 지구 온도상승을 산업화 이전보다 1.5~2℃ 이내로 억제하는 목표를 설정했다. 지구 평 균 이산화탄소 농도가 400ppm을 넘어섰고 온도가 산업화 이후 1℃ 수준으로 상승한 결과, 이상 기후 현상이 심화되고 빈발해지면서 이 미 수많은 생명을 앗아가고 있다. 따라서 온도 상승을 최대한 억제해 야 한다. 유엔환경계획(UNEP)에 따르면, 각국이 제시한 기후변화 대책 을 모두 이행하더라도 지구 온도상승이 3℃를 초과할 것이라며 온실 가스 감축목표와 대책을 더욱 강화해야 한다고 시사했다. • 온실가스 감축목표 설정의 원칙 • 2030·2050년 감축 목표의 설정

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3. 원전의 단계적이지만 빠른 축소

4. 100퍼센트 재생에너지 전환의 추구

체르노빌과 후쿠시마에서 일어난 원전 사고는 여

세계 각국은 태양광과 풍력 등 재생에너지 전환에

전히 수습되지 않은 채 회복 불가능한 방사능 피

박차를 가하고 있다. 재생에너지의 성장 추세는 화

해를 남겼다. 체르노빌 원전사고 이후 전 세계 원

력발전이나 원전을 이미 크게 추월했으며, 급속한

전 보유 국가들은 다시는 그러한 중대사고는 일어

가격 하락에 힘입어 빠르게 경제성을 확보해나가

나지 않을 것이라고 장담했다. 하지만 과학 선진국

고 있다. 발전기술 및 시스템 기술을 더 향상할 필

이며 규제 선진국인 일본에서 후쿠시마 원전사고

요가 있지만, 재생에너지는 현재와 미래의 에너지

가 일어나는 것을 보면서 원전 안전신화는 존재하

수요를 공급할 수 있는 충분한 잠재량을 나타내고

지 않음을 확인하게 되었다.

있다. 소규모 분산형 재생에너지 확대는 고용과 지 역 경제를 활성화할 수 있는 기회를 만든다.

• 가능한 빠른 시간 내 단계적인 축소 • 설계수명보다 원전안전 확보가 우선

• 재생에너지 목표의 과감한 확대

• 핵폐기물 발생 최소화의 원칙

• 지역 공동체의 참여와 동의 보장 • 재생에너지 분류 체계 개선 • 100퍼센트 재생에너지 목표 추구

ⓒ이성수

재생에너지로 모든 전력을

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ⓒ이지언

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02 100% 재생에너지 시나리오 환경운동연합은 재생에너지 전력으로 움직이는

주요 분석 자료와 데이터는 전력수급계획을 수립

사회를 향한 정책 나침반으로 활용될 수 있도록

할 때 정부가 사용한 자료를 활용했다. 특히 핵심

‘100% 재생에너지 전환 전력 시나리오’(이하 100%

적인 신·재생에너지 데이터는 국내외 자료를 바탕

시나리오)를 작성했다.

으로 최근 동향을 반영한 자료들을 사용했다. 분 석기간은 2015~2050년으로 잡았고, 발전량, 발전

2050년까지 발전 부문 시스템과 에너지 시나리

설비, 온실가스 배출량 등을 1년 단위로 분석했다.

오를 분석하기 위해 국제응용시스템분석연구소

이 시나리오는 장기적으로 한국이 100% 재생에너지

(IIASA)가 개발하고 국제원자력기구(IAEA)가 보급한

에 기반한 전력을 생산하고 소비를 자급하는 사회로

상향식 비용최적화 모형(MESSAGE)을 사용했다.

향하는 정책적 나침반이 되어줄 것이다.

재생에너지로 모든 전력을

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환경운동연합은 에코에쿼티(EcoEquity)와 스톡홀름환경연구소(SEI)

100% 시나리오의 온실가스 감축목표

가 책임-역량지표에 근거해 개발한 기후형평성계산기(Climate Equity Reference Calculator)를 활용해 발전 부문 온실가스 감축목표를 산정했 다. 2030년까지 2005년 대비 14% 감축하는 수준으로 설정하고, 2050년 까지 2005년 대비 80%의 온실가스를 감축하는 것으로 설정하였다. 2030 및 2050 온실가스 배출량 감축목표 (단위: 백만CO2톤, 괄호는 2005년 대비 감축률) 690.6 543

558.5

536

(-3%)

(-4%)

480 (-14%)

293.1 (-80%)

111.7 1990

2005

2014

2020 목표

2030 목표

한국 정부

2050 목표 환경운동연합

자료 온실가스종합정보센터의 2016년 국가 온실가스 배출량 재산정 통계자료 활용해 계산

국제에너지기구에서 발간한 세계에너지전망(World Energy Outlook)

100% 시나리오의 전력수요 전망

2016에 따르면 2014~2040 연평균 발전량 증가율은 1.4%다. OECD의 연평균 발전량 증가율은 0.3%로 전망하고 있다. OECD 발전량 증가율 연도별 추이 증가율(%)

2014-2020

2020-2030

2030-2040

2014-2040

0.27

0.13

0.52

0.31

자료 세계 에너지 전망, 국제에너지기구, 2016

우리나라는 2017년 이후로 국내 생산인구가 감소하고 2030년 이후에 는 총인구수가 감소할 것으로 전망되어 전력소비 증가율은 낮아질 것 으로 보이나 전기자동차 수요로 인한 전기소비 증가를 고려하여 경제 개발협력기구의 연평균 발전량 증가율(0.3%)을 적용하였다.

18


이에 더해 최대전력에서 건물과 냉난방이 차지하는 비중을 고려해 신축 건물 기준 강화와 기존 건물의 단열개선 효과를 반영해 전기소비가 절 감된다고 보았다. 2025년부터 신축 건물 제로에너지 의무화 기준을 적 용하고, 2020년부터 냉난방전기 효율 증가율(10%에서 70%까지 증가)을 점차 증가시키는 것으로 적용해 연평균 증가율을 0.12%로 전망했다. 100% 시나리오 전력수요 전망 800.00 700.00 600.00 500.00 400.00

실적치(1995~2016)

300.00

2차 에너지기본계획 목표수요 전망

200.00

100퍼센트 시나리오 목표수요 전망

100.00 0.00 1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

전력수요(TWh)

481.0

475.3

469.5

481.8

494.5

497.2

499.9

최대전력 (GW)

81.0

77.4

73.7

75.6

77.6

76.5

75.4

문재인 정부는 출범 이후 고리1호기를 폐쇄하고 30년 이상 노후 석탄

100% 시나리오의 신규 발전 설비 공급 전망

발전소 10기를 조기 폐쇄하면서 노후 발전소들의 폐쇄를 현실화시키 고 있다. 이런 정책기조를 고려해 아래와 같이 핵과 석탄발전 설비의 추가 감축과 재생에너지 발전 설비의 추가 증대를 설정했다. 핵

• 기존 핵발전 설비들은 최대 수명을 30년으로 제한 • 건설 중인 핵발전 설비는 건설 보류 또는 취소 • 지진 위험지대에 있는 핵발전소 우선 폐쇄 • 2042년 이후 핵발전 제로화

화력 발전

• 석탄 설비 중 공정률이 낮거나 허가단계인 9기 건설 취소 • 모든 석탄발전소의 설비 수명을 30년으로 제한 후 가동 중단 • 신보령2호기 이후 신규 석탄발전 설비 공급 중단 • 천연가스 설비 수명 30년으로 제한 후 가동 중단

재생 에너지

• 태양광·풍력·바이오·연료전지를 중심으로 재생에너지 설비 보급 지속적 확대 • 가스복합·에너지저장장치(ESS)·배터리 등 재생에너지 발전 변동성 의 보완수단 강구 • 전기차(V2G)를 수요관리기기로 활용 • 재생에너지 잉여전력으로 수소의 생산·저장·활용 방안 강구

재생에너지로 모든 전력을

19


시나리오의 전원구성은 화력발전과 원전 설비가 수명 만료로 단계적 으로 줄어들고, 재생에너지 설비용량은 태양광과 풍력을 중심으로 지

100% 시나리오의 전력믹스 구성

속적으로 확대된다. 시나리오의 원별 설비용량 비중을 살펴보면 원전 은 신규 설비가 없고 기존 설비의 수명이 만료됨에 따라 설비용량 비 중은 2020년 약 14%에서 2025년 전후로 10% 이하로 감소하고, 2042 년에 0%로 감소하였다. 석탄도 신규 설비가 없고 단계적 폐쇄에 따라 설비용량 비중은 2020년 약 23%에서 2030년 이후 10% 이하로 감소 하고, 2050년에 이르러 0%로 감소한다.

100% 시나리오의 전원구성 및 전망 300

석유

250

설비용량(GW)

200

150

100

50

-

2015

2020 GW

20

2025

2030

2035

2040

2045

2050

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

재생에너지

37

69

101

124

155

187

224

신에너지

3

4

5

6

6

7

9

핵에너지

20

15

13

11

7

0

0

석탄

34

30

23

18

12

8

0

가스

45

45

40

34

26

15

8

합계

139

163

182

193

206

217

241


재생에너지 전환 시나리오의 원별 발전량 전망을 살펴보면 재생에너 지 발전량이 증가하는 반면 화력 발전량은 지속적으로 감소한다. 시 나리오의 원별 발전량 비중을 살펴보면 원전의 발전량 비중은 2015 년 31%에서 2042년에 0%로 감소한다. 석탄발전은 온실가스 배출량 을 강력하게 제약하고 재생에너지 발전량이 확대되면서 발전량 비중 이 2015년 39%에서 2035년 11%로 감소하고, 이후 2050년에는 0%까 지 떨어진다. 천연가스발전 비중은 2015년 23%에서 현재 수준을 유지하면서 서서 히 감소한다. 재생에너지 비중이 늘면서 천연가스발전 비중은 10%대 로 감소한다. 천연가스발전 설비 대부분이 비상전원이나 백업설비를 위한 유휴 설비로 기능을 할 것으로 보인다.

100% 시나리오의 신에너지 및 재생에너지 발전량 및 비중 전망 600

500

설비용량(GW)

400

300

200

100

-

2015

2020 TWh(%)

2025

2030

2035

2040

2045

2050

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

재생에너지

69 (13)

125 (24)

181 (36)

239 (46)

297 (56)

335 (67)

424 (79)

신에너지

15 (3)

23 (5)

31 (6)

39 (8)

41 (8)

48 (9)

60 (11)

핵에너지

147 (28)

114 (22)

100 (20)

85 (16)

55 (10)

0

0

석탄

116 (22)

100 (20)

73 (14)

58 (11)

35 (7)

32 (6)

0

가스

171 (33)

149 (29)

120 (24)

97 (19)

102 (19)

98 (18)

51 (10)

2,538

2,536

2,535

2,553

2,570

2,558

2,585

합계

재생에너지로 모든 전력을

21


100% 시나리오의 신에너지 및 재생에너지 설비용량 전망 250 태양광

육상풍력

해상풍력

바이오

해양

수력

석탄가스화액화

수소 및 연료전지

폐기물

200

설비용량(GW)

150

100

50

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

신·재생에너지 설비용량은 태양광, 풍력이 대부분

2050년 총발전설비는 정격용량 기준으로 약

을 차지하고, 2020년 신·재생에너지 설비 용량은

245GW로 나타나지만, 피크기여도(7차 전력수급계

40GW에서 급속하게 증가하여 2030년 106GW,

획 기준)를 반영한 실효용량은 41GW로 나타난다.

2040년 160GW, 2050년 233GW까지 증가한다.

그렇지만 향후 재생에너지의 비중 증가에 발맞추

신·재생에너지 설비용량 비중은 2020년 약 28%

어 백업전원, 에너지저장장치(ESS), 전기차(V2G),

에서 2030년 전후로 전체의 절반 이상을 차지하

P2G, 스마트제어 등이 적용되고 전력시스템이 지

고, 2045년 이후에 90% 이상을 차지하는 것으로

능화되기 때문에 전통적인 실효용량의 개념은 근

나타난다.

본적으로 수정될 필요성이 있다.

22


100% 시나리오의 신에너지 및 재생에너지 발전량 전망 600 태양광

육상풍력

해상풍력

바이오

해양

수력

석탄가스화액화

수소 및 연료전지

폐기물

500

발전량(TWh)

400

300

200

100

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

신에너지 및 재생에너지 원별 발전량 비중 을 살펴보면 태양광과 풍력이 대부분을 차 지할 것으로 보인다. 신·재생에너지 발전량 은 2050년 약 484TWh로 증가할 것으로 나 타났으며, 이는 2015년 총발전량에 조금 못 미치는 수준이다.

재생에너지로 모든 전력을

23


한국은 100% 재생에너지 전환에 충분한 기술적 잠재량이 있다.

재생에너지 잠재량은 충분하다

환경정책평가연구원에서 분석한 국내 재생에너지원 발전 보급 잠재 량은 약 315TWh로 현재 전력수요의 약 65% 수준이다. 보급 잠재량은 기술개발, 경제성, 시장수요, 제도개선 등에 따라 더욱 증가하여 점차 기술적 잠재량과의 격차가 줄어들게 된다. 100% 재생에너지 전환을 위해서는 추가적인 재생에너지 설비 보급이 필요하다. 재생에너지의 지리적 잠재량 및 기술적 잠재량

지리적 잠재량

설비용량(GW)

에너지 활용을 위한 설비가 입지할 수

구분

지리적 잠재량

기술적 잠재량

지리적 잠재량

기술적 잠재량

24,178

7,451

32,839

10,123

육상

118.0

63.5

207

97

해상

215.9

33.2

668

97

바이오

11

9

80

64

폐기물

18

14

155

122

지열

13,913

1,328

9,921

1,146

수력

19

15

164

53

해양에너지

627

52

5,529

465

총 계

39,099.9

8,965.7

49,563

12,167

있는 지리적 여건을 고려한 잠재량 (예: 지리적으로 활용할 수 없는 산지, 철도, 도로, 기타 설비제한구역, 문화

태양

재보호구역, 환경보호지역 등) 등을 제외한 지역에서의 잠재량) 기술적 잠재량 현재의 기술수준(에너 지 효율계수, 가동율, 에너지 손실요인 등을 고려)으로 산출될 수 있는 에너 지 생산량 (예: 태양광 효율 16.00%, 태양열 효율 37.45%)

연간 발전량(TWh/년)

풍력

자료 2016 신·재생에너지백서, 재구성

24


국내 재생에너지 발전의 보급 잠재량 구분

태양광

2020

2025

소규모 주택

43.3

대규모 발전

86.1

수상 및 도로태양광

9.1

건물벽 태양광

0.1

이용률 25%

25.9

이용률 30%

7.1

이용률 35%

1.5

이용률 30%

50.8

이용률 35%

76.9

육상 풍력

해상 풍력

바이오 에너지

2015

2030

2035

유기성

1.9

2.2

2.5

2.7

2.9

임산 등 고형

8.3

9.1

10

10.8

11.7

311.0

312.1

313.3

314.3

315.4

합계

자료 한국환경정책평가연구원 2014

재생에너지로 모든 전력을

25


재생에너지의 전력망 연계 시 재생에너지 출력의 변동성으로 인해 전

유연화 기술이 재생에너지의 미래를 결정한다

력망의 안정성 문제가 야기될 수 있으므로 이를 완화할 유연화 기술 개발에 박차를 가해야 한다. 축전지와 같은 전력저장장치가 대표적인 유연화 기술이다. 최근 축전지 가격이 떨어졌지만 아직도 재생에너지 의 보조전원 역할을 하기에는 비용이 많이 든다. 양수댐의 경우에는 지리적, 생태적한계로 설비용량 증설에 제한이 있다. 전력 부문을 난방과 연계해 전력망 안정성을 꾀하는 방법도 있다. 초 과전력발생 시 히트펌프나 전기보일러를 통해 온수를 공급할 수도 있 고 온수를 열 저장소에 저장하여 향후 난방수요를 만족시킬 수도 있 다. 이와 같은 열 저장소는 설치비용이 전력저장장치보다 훨씬 저렴하 고 히트펌프 사용 시 전력에서 열로 변환시키는 효율(300%)이 높다. 수송 부문과 연계해 전력망 안정성을 꾀할 수도 있다. 전기자동차나 연료 전지를 사용하는 수소자동차에 초과전력을 충전하고 그 전력을 수송에 너지로 사용하는 식이다. 자가용의 경우 하루 운전시간이 평균 2시간 이 내이고 그 외 22시간 이상을 주차한다. 긴 주차시간을 이용하여 가급적

스마트 그리드 컨셉

초과전력 시에만 충전하도록 한다. 이러한 전기차나 수소자동차의 전력 저장기능을 적절히 사용한다면 전력망 안정에 큰 도움을 줄 수 있다. 한편 전력 공급 상황에 따라 전력요금을 차등화해서 소비자들이 전력 요금에 자신의 수요를 조정하게 만드는 수요 측면에서의 수요 관리 전력수요를 분산화

전력망 유연화도 가능하다. 이런 유연화 기술은 실시간 전력 상황 정보를 전달할 수 있는 스마트 그리드와 필수적으로 연계된다. 스마트 그리드와 유연화 기술들을 결합시키면 재생에너지

스마트 기기 주파수 변동에 따라 차단 가능

변동성 문제는 상당 부분 해결할 수 있다. 가상발전소 마이크로그리드의 수요와 공급 조절

재생에너지 다수의 소규모 재생에너지 설비

차량 배터리 출력 장치와 전력저장장치로 활용

26

마이크로그리드 자가 관리형 전력망


슈퍼 그리드와 스마트 그리드

이다. 즉 기존 송배전업자, 대규모 전력생산자

슈퍼 그리드는 재생에너지 생산에 좋은 입지와

들의 시장 지배력은 그대로여서 소규모 전력생

소비지가 멀 때 이 둘을 효율적으로 연결하는

산자·소비자들이 소외될 가능성이 있다.

전력시스템이다. 송전효율이 좋은 고압직류송

반면, IT기술을 기반으로 재생에너지 공급과 수

전(HVDC)기술의 발전으로 실현 가능성이 높아

요를 조화시켜 에너지 자립을 추구하는 스마

졌다. 현재 고비사막의 풍부한 재생에너지를 한

트 그리드는 미래 전력체제의 핵심이다. 스마

중일 3국이 사용할 수 있는 국제 전력망 프로

트 그리드의 현실화를 위해서는 전력저장장치

젝트가 거론되고 있다. 동북아 국가들의 전력망

등 유연성 기술의 발달이 또한 요구된다. 어느

안정뿐 아니라 평화 증진에 도움이 될 것으로

한 그리드만 취사 선택하는 것이 아니라, 재생

보인다. 문제는 슈퍼 그리드는 에너지원만 화석

에너지의 변동성에 대처하도록 슈퍼 그리드도

연료에서 재생에너지로 바뀌었을 뿐, 기존 대용

대안의 해법으로 삼아 스마트 그리드와 믹스

량 발전 장거리 송배전체계의 확대판이라는 점

시킬 수 있다.

이번 시나리오는 적극적인 온실가스 감축과 에너지수요 관리를 전제

100% 시나리오의 의미

하고 원전과 석탄발전을 과감히 축소하는 한편 재생에너지 확대를 가 속화하는 경로를 마련했다. 환경운동연합은 ▲에너지 효율화와 수요 관리 우선 ▲지구 온도상승 1.5℃ 억제를 위한 온실가스 감축 ▲원전 의 단계적이지만 빠른 축소 ▲100퍼센트 재생에너지 추구 등 에너지 전환의 원칙을 마련하고, 정부 및 국제기구의 통계 자료와 보수적인 방법론을 이용해 2030년과 2050년까지 전력 부문의 시나리오를 작 성했다. 재생에너지는 현재 정부의 목표보다 3배 높은 수준으로 늘어날 전망 이다. 시나리오 결과, 신재생에너지의 발전량 비중은 2030년 41%(재 생에너지 36%), 2050년 90%(재생에너지 79%)까지 확대될 것으로 나 타났다. 태양광과 풍력은 재생에너지 확대를 주도하는 에너지원으로, 태양광은 전체 재생에너지 발전량의 절반을 차지했다. 시나리오의 신 재생에너지 전망 목표는 ‘4차 신재생에너지 기본계획’의 2030년 신재 생에너지 발전량 목표인 13%에 비해 의욕적인 것으로, 국내 재생에너 지 잠재량을 고려하면 정책적 의지에 따라 달성 가능한 수준으로 평 가했다. 2030년과 2050년에 신재생에너지 발전량은 각각 212TWh와 484TWh로 전망됐다.

재생에너지로 모든 전력을

27


태양광과 풍력과 같은 재생에너지 출력의 변동성을

와 같은 새로운 전력수요가 늘어나지만 경제적 여

보완하고 전력망의 안정성을 확보하기 위한 기술의

건 변화와 에너지 효율 개선을 통해 전력수요의 증

역할도 커질 전망이다. 재생에너지 장기 전력비중 목

가율은 크게 둔화될 전망이다. 2050년까지 전력수

표를 각각 100%와 80%로 설정한 덴마크와 독일의

요의 연평균 증가율은 0.12% 수준으로 증가하며,

경우 재생에너지의 변동성을 완화하기 위한 유연화

2050년 전력수요는 2015년 현재보다 3.4% 늘어난

기술에 대해 주목하고 있다. 재생에너지 확대는 새

500 테라와트시(TWh) 수준으로 예측됐다.

로운 전력망의 변화를 동반할 것으로 전망되며, 이는 소비자가 참여하는 수요 반응형 전력망(스마트 그리

파리협정에서 합의한 지구 온도상승 1.5℃ 억제

드)이나 전력저장장치 또는 전기차와의 연계를 통해

를 위한 온실가스 감축 목표도 제시됐다. 시나리

전력망의 유연성을 증가시키는 방안을 포함한다.

오는 한국의 기후변화 대응 책임과 역량을 평가 해 2005년 대비 온실가스 배출량을 2030년까지

재생에너지 발전량의 확대에 따라 원전은 2042년

14%, 2050년까지 80% 줄이는 목표를 설정했다.

에, 석탄발전은 2046년에 모두 가동 중단될 것으로

한국이 2030년 온실가스를 배출전망치 대비 37%

전망됐다. 현재 당진과 삼척 등 신규 석탄발전소 승

감축(2005년 대비 4% 감축)하도록 제시한 목표와

인을 둘러싼 사회적 갈등이 커지는 상황에서 이번

비교해 저탄소 전환을 가속화한다는 의미다.

시나리오는 공정률이 낮거나 계획 중인 9기의 신규 석탄발전소 계획을 전면 취소하고 가동 중인 석탄

파리협정에서 합의한 지구 온도상승 1.5~2℃ 억제

발전소의 가동을 최대 30년까지 제한했다. 또한 법

를 위해 국제 사회는 장기 저탄소 전략을 구상 중

원이 월성1호기의 수명연장 처분에 대해 취소 판결

에 있다. 저탄소 전환을 위한 핵심 축인 발전 부문

을 내린 가운데 이번 시나리오는 모든 원전의 가동

에서 재생에너지의 약진은 두드러질 전망이다. 국

연수를 최대 30년으로 한정했고, 위험 지대에 위치

제에너지기구의 ‘450 시나리오’에서는 2040년 세

한 원전은 안전성을 고려해 우선 폐쇄하는 것으로

계 전력 생산량의 60%가 태양광과 풍력과 같은

전제했다. 핵폐기물 발생 최소화의 원칙으로 건설

재생에너지에서 공급될 것으로 전망한 바 있다.

중인 원전도 취소해 신규 원전은 추가하지 않았다. 재생에너지가 충분히 확보됨에 따라 위험한 원전은

파리협정에 따라 모든 국가가 장기 저탄소 발전전

가능한 빨리 단계적으로 축소하도록 해 2042년에

략을 수립하고 이를 2020년까지 제출하도록 요청

‘원전 제로’ 달성이 가능하다.

된 가운데 한국도 ‘2050년 장기 저탄소 발전전략’ 수립에 착수했다. 올해는 차기 정부의 출범과 함께

전력수요는 기존 전망에 비해 증가세가 약해질 것

신기후체제 이행과 8차 전력수급기본계획을 비롯

으로 예측됐다. 이번 시나리오에서는 국제에너지

한 주요 기후변화 에너지 정책이 활발하게 논의될

기구(IEA)의 세계에너지전망 자료에 근거해 전력수

전망이다. 저탄소 사회와 안전한 에너지 시스템으

요가 2030년까지 연평균 0.3%씩 증가할 것으로

로 전환하기 위한 사회적 합의가 요구되는 가운데

전망됐다. 이는 7차 전력수급기본계획(2014~2029

이번 시나리오는 ‘100퍼센트 재생에너지 전환’이라

년)에서 향후 15년간의 전력수요 연평균 증가율

는 시대적 화두에 대한 논의를 촉발시키는 계기가

을 2.1%로 전망한 것에 비해 낮은 것으로, 전기차

될 것으로 기대된다.

28


재생에너지 전환을 위한 정책 제안

2030년까지의 온실가스 감축과 재생에너지 확대를 위한 법적 구속력 있는 목표를 수립하고, 100퍼센트 재생에너 지 전환을 추구하는 장기 비전을 마련한다. 소규모 분산형 재생에너지 확대를 위한 발전차액지원제 도를 도입하고, 시민참여와 환경보전을 보장하는 재생에 너지 입지와 사업 절차를 개선한다. 폐기물과 바이오에너지 등 재생에너지 정의를 국제적 기준 에 맞게 개정하고 비 재생에너지에 대한 지원을 중단한다.

9기의 신규 석탄발전소를 취소하고 석탄 사업에 대한 공 적 재정 지원을 중단한다.

신고리 5·6호기를 포함한 건설 및 계획 중인 신규 핵발전 소를 백지화하고, 핵발전소 안전기준을 강화하고 원자력 진흥 정책을 폐지한다. 화석연료와 핵발전소에 대한 보조금 폐지와 사회환경적 외 부비용의 반영을 위한 논의기구를 마련, 2차 에너지 가격이 1차 에너지보다 낮은 에너지상대가격을 정상화시킨다. 에너지 수요관리와 에너지효율 향상 중심의 에너지 정책 을 수립하고, 건축물 에너지효율 개선 사업에 대한 직접 지원과 스마트 그리드 등 유연화 기술을 활성화시킨다. 온실가스 배출권거래제의 엄격한 할당량 설정을 통해 과다 할당을 방지하고, 저탄소차 협력금 제도를 조기 시행한다.

기후변화 대응, 에너지 전환, 대기오염 관리를 통합적으로 담당하기 위한 기후에너지부(또는 환경기후에너지부)로 정부 조직을 개편한다.

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재생에너지로 모든 전력을 - 미래전력 시나리오  

한국 100퍼센트 재생에너지 전환을 위한 2030/2050 전력 부문 재생에너지 시나리오 South Korea's Energy Scenario for 100 percent renewable energy transition