주요 결과 요약

사회 경제적으로 급변하는 상황 속에서 사회경제 발전 경로가 과거의 추세를 유지하는 경우 우리나라 장기 에너지 수급을 분석

"2024 장기 에너지 전망"은 급변하는 대내외 경제, 사회 환경과 기후 및 에너지 정책 수단 속에서 우리나라의 사회 경제가 과거의 추세를 유지하는 상황을 가정할 때 예상되는 장기적 에너지 수급 변화의 경로를 제시하고자 진행되었다. "2024 장기 에너지 전망"의 시나리오는 사회경제에 대한 정성 정보 및 정량 전제 그리고 기후 및 에너지 정책에 대한 가정으로 구성된다. 사회경제에 대한 정성 정보는 인구 및 인적 개발, 경제 및 생활 양식, 기술 및 자원으로 구분하고 각 범주에 포함된 주요 요소들에 대한 내적 일관성이 있는 서사(narrative)를 의미한다. 정량 전제는 시나리오 분석을 위해 모형에 입력하는 전제 수치를 의미한다. 전제는 사회경제 주요 변수인 인구, 경제성장률, 산업 경쟁력, 에너지 가격, 기온 등을 포함하며, 사회경제에 대한 서사와 일관성을 유지하도록 작성된다. 사회경제적인 환경 변화와 사회적 행동 양식의 변화는 정책에 대한 수용성의 수준을 제약하고 결과적으로 정책 도입의 (분석) 결과에 영향을 미친다. 본 전망 보고서는 시나리오의 정책과 기술 선택 범위와 수준이 사회경제 경로의 서사와 일관성을 유지하는 데 노력을 집중하였다. 이는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)의 6차 평가보고서 (IPCC, 2023)에서 사용하는 SSP(Shared Socio-economic Pathways)의 구성 요소 및 작성 방법과 비슷하다. IPCC의 SSP는 기후변화 정책 연구를 위해 공유하는 사회경제의 발전 경로이다.

"2024 장기 에너지 전망"이 제공하는 기준 시나리오(REF, REFerence scenario)는 전 세계와 우리나라의 사회경제가 과거의 발전 추세를 지속하는 '추세유지 경로'에서 기술의 발전과 기후 및 에너지 정책의 변화가 획기적으로 발생하지 않고 기후변화를 위한 국제적 노력도 크게 개선되지 않는 상황을 묘사한다. 국내 상황은 현재의 인구 감소 추세를 반전시킬 만한 사회적 투자가 부족하여 인구 감소가 지속된다. 인구 감소와 생산성 증가의 둔화가 지속되면서 경제성장률은 꾸준히 하락하고, 재생에너지 및 기후변화 저감을 위한 신기술에 대한 투자와 사회적 수용성이 현재의 수준과 크게 달라지지 않는다. 또한 기술 발전 속도가 과거의 추세를 유지하지만 기술 발전의 성과가 사회 전반에 골고루 분배되지 않고 소득 분배의 불평등과 실업이 현재 수준을 유지한다. 기후 및 에너지 정책 측면에서 REF는 아직 시행되지 않았지만 구체적인 수단이 마련된 정책까지 '현재 정책'에 포함하고 있다. 정책 및 기술에 대한 REF의 정의는 IEA(International Energy Agency)가 "World Energy Outlook"에서 사용한 STEPS(Stated Policy Scenario)와 비슷하다. REF의 결과는 우리나라 및 국제 사회가 '추세유지 경로'를 유지하는 경우 에너지 수급과 온실가스 배출의 전망으로, 국내의 기후변화 및 에너지 정책과 기술에 변화가 에너지 수급 및 온실가스 배출에 미치는 영향을 분석하는 가상의 기준선(baseline) 역할을 한다.

"2024 장기 에너지 전망"은 인구와 경제 성장을 비롯한 다양한 사회경제 요소에 대해 '추세유지 경로'에 부합하는 정량적 전제를 사용한다. 우선, 우리나라 인구는 통계청이 2023년 12월 발표한 '장래인구추계(2022~2072) (통계청, 2023c)'의 중위 인구추계를 전제로 사용한다. 2022년 한국의 합계출산율은 1970년 출생통계 작성 이래 최저치인 0.78 명을 기록한 반면, 사망자 수는 2010년대 이후 증가 추세로 2022년에는 전년 대비 17.6 % 증가한 37만 3천 명을 기록하였다 (통계청, 2023a). 통계청에 따르면 우리나라 인구는 2023년에서 2050년 사이 8.9 % 감소하여 4,711만 명에 도달하는 것으로 전망된다.

경제 성장은 KDI의 장기 잠재성장률 (KDI, 2023c) 전망에 최근 실적을 반영하여 경제 성장 전제를 작성하였다. 우리나라 경제는 단기적으로는 내수가 완만히 회복되는 가운데 수출 증가세가 점차 둔화되면서 경제 성장률이 하락할 것으로 예상되며 (한국은행, 2024b), 중장기적으로 경제성장률은 급속한 고령화 진행에 따라 점차 둔화되어 2023~30년 연평균 1.9 %, 2030~40년 연평균 1.3 %, 2040~50년 연평균 0.7 % 수준으로 하락할 것으로 예상된다 (KDI, 2023c). 경제성장률 둔화에는 출산율의 급격한 하락으로 인한 생산가능인구 감소와 피부양인구 증가로 인한 저축 감소와 재정 지출 부담 증대에 따른 것으로 분석된다. 제조업은 2023~50년 연평균 0.7 % 성장할 전망이며, 석유화학 산업이 연평균 1.6 %로 제조업의 성장을 주도할 전망이다. 반도체, 디스플레이, 정보통신기기 등을 포함하는 기계류 산업은 정보통신 기술의 발전과 이차전지 등 수요 증가에 힘입어 전망 기간 동안 연평균 0.8 %, 비금속은 0.5 % 수준으로 성장할 전망이다. 반면, 자동차 및 선박 등 전방산업의 철강 제품 수요 증가요인에도 불구하고, 탈탄소 소재로의 전환 및 탄소중립을 위한 규제 강화 등 요인으로 인해 철강업의 부가가치는 전망 기간 연평균 0.3 % 감소할 전망이다.

에너지 도입가격은 IEA "World Energy Outlook (2024)"의 STEPS 가격 전망 중에서 아시아 지역 가격을 기반으로 이를 2023년 평균 환율을 고정하여 국내 도입단가로 환산하였다. 천연가스 가격은 전 세계 공급 능력의 과잉으로 2035년까지 점진적으로 하락하지만 이후 수입 가격은 다시 상승할 전망이다. 석탄 가격 또한 2035년 톤당 100 달러 수준까지 하락하여 정체할 전망이다. 원유 가격은 기술 발전과 수요의 하방 압력이 자원 개발의 어려움과 균형을 이루며 전반적으로 2023년 수준을 유지할 전망이다.

평균 기온 및 냉·난방도일은 IPCC 제6차 평가보고서의 SSP2-4.5 시나리오를 기반으로 기상청이 작성한 남한 상세 기후변화 시나리오를 활용하여 전국 평균 기온 변화 시나리오를 구축하였다. 평균 냉방도일은 2021~30년 193.3 도일, 2031~40년 244.0 도일, 2041~50년 282.8 도일까지 증가한다. 난방도일은 2021~30년 2,246.4 도일에서 2041~50년 2,062.1 도일 수준으로, 2022년과 2050년 사이에 17.1 % 하락할 전망이다.

인구감소 및 저성장과 에너지원단위 개선으로 인해 에너지 수요 증가는 둔화

사회경제가 과거의 변화 추세를 유지하는 가운데 현재 정책이 유지되는 경우 우리나라 총에너지 수요가 2023년 286.8 백만toe에서 연평균 0.3 % 증가하여 2050년에는 307.5 백만toe에 도달할 전망이다. 총에너지 기준 에너지원단위는 2023년에서 2050년 사이 22.8 % 개선되는 것으로 전망된다. 2023년 총에너지 수요는 석유가 35.2 %로 가장 큰 비중을 차지하고, 석탄이 25.4 %로 뒤를 잇고 있다. 가스는 20.2 %를 차지하여 화석연료 기반 에너지상품이 총에너지 소비의 80.8 %를 차지한다. 2050년에는 석유가 30.0 %로 감소하고 석탄은 11.3 %로 축소된다. 이러한 에너지상품의 구성 변화는 총에너지 수요의 증가에도 불구하고 에너지부문 온실가스 배출의 감소를 이끌게 된다. 에너지부문 온실가스 배출은 2023년 569.2 백만톤-CO2e에서 2050년 412.3 백만톤-CO2e로 감소한다. 국내총생산 대비 온실가스 배출 원단위는 2023년에서 2050년 사이 47.8 %가 개선될 것으로 전망된다. 온실가스 배출 감소는 총에너지 수요 증가의 둔화, 재생에너지 보급 확대 그리고 석탄 기력 발전 감소의 영향이 크다. 온실가스 배출이 지속적으로 감소하지만, '2030 NDC 수정안'이나 '2050 탄소중립 시나리오안'의 목표에는 크게 미치지 못할 전망이다.

최종소비 부문(석유정제 포함)의 에너지 수요는 2023년 214.1 백만toe에서 2050년 224.9 백만toe로 현재와 거의 같은 수준을 유지할 전망이다. 최종소비 부문의 에너지 수요는 2030년대 후반 약 235 백만toe 수준에서 정점을 기록한 후 점차 감소한다. 최종소비 부문의 에너지 수요가 현재와 비슷한 수준을 유지하는 가운데, 최종소비 부문의 온실가스 직접 배출은 꾸준히 감소한다. 최종소비 부문의 온실가스 배출은 2023년 348.4 백만톤-CO2e에서 2050년 293.4 백만톤-CO2e로 줄어들 전망이다. 산업 부문의 온실가스 배출은 대부분 난감축 업종인 철강, 화학, 비금속 업종에서 발생한다. 다만, REF에서는 시나리오 정의상 철강 업종의 수소환원제철 공법, 화학 업종의 바이오 납사 및 전기가열로 공법, 비금속 업종의 유연탄 대체 등 정부와 산업계에서 계획한 온실가스 배출 감축 기술들이 포함되지 않았다. 최종소비 부문의 에너지 수요의 증가는 대부분 산업과 서비스의 생산활동 증가에 따라 발생하나, 증가세는 에너지 효율 개선에 따라 억제될 전망이다. 산업 부문(석유정제 포함)의 경우 에너지 수요는 15.6 % 증가하며, 서비스 부문의 에너지 수요는 28.9 % 증가할 전망이다. 수송 부문과 가정 부문은 2023년에서 2050년 사이 에너지 수요가 각각 43.7 %, 6.7 % 감소할 것으로 전망된다. 2023년 최종소비 부문 에너지 소비의 45.7 %를 차지하는 석유가 2050년에는 39.6 %로 감소하고 석탄은 14.4 %에서 12.8 %로 축소되는 반면, 최종소비 부문 에너지 소비의 22.0 %를 차지하는 전기는 2050년 26.4 %로 증가하고 가스는 13.0 %에서 13.3 %로 확대된다. 화학원료용 석유 소비를 제외하면 2050년 최종소비 부문의 에너지 소비에서 전기가 가장 큰 비중을 차지할 전망이다.

차기 전력수급기본계획의 내용에 따라 총에너지 수요 및 온실가스 배출 전망의 변경 예상

"2024 장기 에너지 전망"은 아직 시행되지 않았지만 구체적인 수단이 마련된 정책까지 '현재 정책'에 포함하고 있다. 본 보고서를 작성 중인 시점에 '제11차 전력수급기본계획'의 실무안이 발표되었으나 국회 상임위원회 보고 및 전력정책심의회 심의 등이 보류되고 있어서 '제10차 전력수급기본계획(이하 제10차 전기본)'을 '현재 정책'으로 간주하였다. 본 전망에서 도출한 전기 수요와 '제10차 전기본'의 발전 설비 계획을 반영한 결과 발전/열생산 부문의 에너지 수요는 2023년 120.2 백만toe에서 2050년 139.7 백만toe로 16.2 % 증가하는 반면, 온실가스 배출은 220.8 백만톤-CO2e에서 118.9 백만톤-CO2e로 46.1 % 감소하는 것으로 나타났다. 에너지 수요와 온실가스 배출의 탈동조화는 온실가스 발생의 주 원인인 석탄 화력이 빠르게 감소하고 탄소 배출이 적은 가스 복합발전과 배출이 없는 원자력 및 재생에너지가 이를 대체하면서 발생한다. 노후 석탄 화력발전 설비에 대한 폐지 및 연료전환 원칙을 유지하고 있는 '제10차 전기본'에 따라 2026년에서 2036년까지 총 23기, 13.7 GW의 유연탄 발전 설비가 폐지되거나 연료 전환을 수행하고, 2036년 이후에도 2050년까지 18.6 GW의 유연탄 기력 설비가 폐지되거나 연료를 전환할 것으로 예정됨에 따라 중장기적으로 발전/열생산 부문의 석탄 수요와 석탄 사용으로 인한 온실가스 배출은 빠르게 감소할 전망이다. 변동성 재생에너지 발전량이 사업자 발전량에서 차지하는 비중은 2023년 5.7 %에서 2036년 18.1 %, 2050년에는 27.3 %까지 늘어난다. 가스 발전의 비중은 2023년 27.1 %에서 2036년 32.1 %, 2050년 38.9 %로 늘어날 전망이다.

주요 결과 요약

전 세계적으로 에너지 부문이 변화와 위기를 경험하고 있는 가운데 우리나라 장기 에너지 수급의 기준 시나리오 분석

최근 몇 년간 에너지 부문은 코로나19, 러시아-우크라이나 전쟁 등으로 인해 전 세계적인 변화와 위기를 경험하였다. 대폭 확대된 에너지 가격 변동성의 영향을 완화하고 미래의 취약성을 대비하기 위해 주요국을 중심으로 에너지 안보를 강화하는 움직임이 두드러졌다. 그러나 2015년 파리 협정 이후 에너지 부문의 변화를 추동하였던 온실가스 감축 노력의 영향은 전 세계적인 고금리 및 저성장 기조로 다소 주춤한 기세를 보였다. 재생에너지 부문의 투자는 증가세를 보이고 있음에도 불구, 화석 연료의 수요는 신흥 시장에서의 경제활동 증가에 힘입어 코로나19 대유행 이전 수준을 회복하였다 (IEA, 2023). EU의 회원국 대부분은 2030년까지의 연간 에너지 효율 개선 목표를 준수하지 못하였으며 (Euractiv, 2023), 영국은 실용적("pragmatic") 온실가스 감축 정책의 기조 하에 내연기관 자동차의 신규 판매 금지 조치를 연기하였다 (BBC, 2023). 전기차 보급은 여전히 빠르게 증가하고 있으나 증가세는 다소 둔화되었다 (BNEF, 2024). 그럼에도, 온실가스 감축을 위한 전지구적 노력이 필요하다는 방향성은 흔들리지 않았다. 2023년 12월 개최된 제28차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP28)는 기후변화 협상 최초로 모든 당사국이 화석연료로부터의 전환 필요성에 합의하였으며, 파리협정 목표 달성을 위해서는 지구적 차원에서 재생에너지 설비용량 3 배 증설, 에너지 효율 2 배 향상, 무배출/저배출 기술 가속화, 수송 부문 감축 가속화 등의 필요하다는 내용을 채택하였다. 우리나라도 「기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법(약칭: 탄소중립기본법)」에 따라 2023년 4월 '탄소중립·녹색성장 국가전략 및 제1차 국가 기본계획' (관계부처 합동, 2023)을 발표하였다.

"2023 장기 에너지 전망"은 이처럼 급변하는 여건 속에서 우리나라의 장기적 에너지 수급 변화의 경로를 제시하고자 진행되었다. "2023 장기 에너지 전망"에서는 기준 시나리오(REF, Reference scenario)를 중심으로 2050년까지의 에너지 수급을 전망한다. REF는 우리나라의 인구·경제·사회의 변화에 대한 기본 전제를 바탕으로 현행 정책, 지침 및 규제가 유지되며 과거의 에너지 기술과 소비 행태의 변화 추세가 미래에도 지속된다는 가정 하에 에너지 수요를 분석한다. REF는 정책 변화 이전의 가상의 기준선(baseline) 역할을 하는 시나리오로, '탄소중립·녹색성장 국가전략 및 제1차 국가 기본계획' (관계부처 합동, 2023)에 제시된 2030년까지의 목표나 '2050 탄소중립 시나리오안' (관계부처 합동, 2021)에 제시된 2050년 목표를 달성하기 위해서 요구되는 추가적 노력을 가늠하는데 활용될 수 있다.

"2023 장기 에너지 전망"은 인구와 경제 성장을 비롯한 다양한 전제를 사용한다. 우선, 우리나라 인구는 2020년에 5,184만 명에서 정점을 기록한 이후 지속적으로 감소하여 2050년에 4,736만 명까지 축소될 전망이다 (통계청, 2021). 출산율 저하와 기대수명 증가로 생산가능인구는 빠르게 감소하는 반면 고령인구가 빠르게 증가한다. 인구 감소와 총요소생산성 하락으로 성장률이 크게 둔화되면서 우리나라의 국내총생산(GDP)은2022~2050년 연평균 1.2 % 증가에 그칠 전망이다. 생산 부문은 보건·사회복지, 정보·통신 등을 중심으로 서비스 부문이 빠르게 성장하며, 제조업 내에서는 전통 화학제품 및 수소 수요의 증가로 화학 및 석유화학이 빠르게 성장한다. 반도체, 디스플레이 등을 포함하고 있는 기계류도 제조업의 성장에 기여한다. 에너지 도입가격은 IEA "World Energy Outlook 2023 (IEA, 2023)"의 국제 에너지 가격 전망에 따라 최근의 단기적 충격에서 빠르게 장기 추세로 복귀하여 하향 안정화될 전망이다. 한편, 우리나라의 장기 기온 추세는 IPCC (2021)에서 발표된 SSP(Shared Socioeconomic Pathways) 시나리오의 SSP2-4.5에 따라 변하는 것을 가정하고 있다.

경제성장률 둔화 및 에너지원단위 개선으로 인해 에너지 수요는 2040년 초반 감소세 전환

현재 시행되고 있는 정책과 도입이 예정된 정책들 수준으로 미래에도 에너지 정책이 강화될 경우(기준 시나리오, REF), 2022년에서 2050년까지 우리나라 국내총생산이 40.9 % 증가하는 동안 총에너지 수요는 지속적인 에너지 효율 향상으로 인해 2040년 초에 정점을 기록한 후 하락세로 전환되어 2050년에는 2022년 대비 3.8 % 증가한다. 에너지 사용으로 인한 온실가스 배출은 2022년 563.1 백만톤-CO2eq에서 2050년 413.8 백만톤-CO2eq로 감소한다. 온실가스 배출 감소는 총에너지 수요 증가의 둔화, 재생에너지 보급 확대 그리고 석탄 기력 발전 감소의 영향이 크다. 이는 '제10차 전력수급기본계획(이하 제10차 전기본)' (산업통상자원부, 2023)에서 수명 30 년이 넘는 석탄 화력발전에 대해 연료를 전환하거나 폐지하는 원칙이 적용되기 때문이다. 에너지 수요, 온실가스 배출의 탈동조화는 이전 시기보다 빠르게 진행되나, REF의 온실가스 배출은 '탄소중립 녹색성장 국가전략 및 제1차 국가 기본계획(이하 제1차 탄소중립 기본계획)' (관계부처 합동, 2023)이나 '2050 탄소중립 시나리오안' (관계부처 합동, 2021)에서 설정한 2030년과 2050년의 온실가스 배출 목표에 비하면 여전히 높은 배출 수준을 보이고 있다.

최종소비 부문의 에너지 수요는 2022년 222.8 백만toe에서 2030년대 후반 약 240 백만toe까지 증가 후 하락세로 전환되어 2050년에는 228.7 백만toe로 현재와 거의 같은 수준을 유지할 전망이다. 최종소비 부문의 에너지 수요의 증가는 대부분 산업과 서비스의 생산활동 증가에 따라 발생하나, 증가세는 에너지 효율 개선에 따라 억제될 전망이다. 산업 부문의 부가가치는 2022년에서 2050년 사이 18.3 % 증가하는데 에너지 수요는 12.6 % 증가에 그친다. 동 기간 서비스 부문의 부가가치는 55.0 % 증가하는데 에너지 수요는 31.4 % 증가에 그친다. 수송 부문은 내연기관 자동차가 전기 자동차로 대체되면서 에너지 수요가 2022년에서 2050년 사이 45.3 % 감소한다. 가정 부문의 에너지 수요는 인구 감소와 에너지 효율 향상으로 인해 동 기간 11.6 % 감소한다.

최종소비 부문의 온실가스 배출은 에너지 효율 개선과 에너지 상품의 구성 변화로 인해 2022년 344.9 백만톤-CO2eq에서 2050년 285.7 백만톤-CO2eq으로 줄어들 전망이다. REF에서도 2022년 최종소비 부문 에너지 소비의 47.9 %를 차지하는 석유가 2050년에는 39.9 %로 감소하고 석탄은 13.5 %에서 11.7 %로 축소된다. 2022년 최종소비 부문 에너지 소비의 21.2 %를 차지하는 전기는 2050년 26.1 %로 증가하고 가스는 12.8 %에서 14.3 %로 확대된다. 신재생에너지의 비중은 재생에너지 소비의 증가 및 재생에너지 기반 자가발전 증가에 힘입어 2050년 6.5 %까지 상승한다. 그러나 REF에서 가정한 정책과 기술의 변화만으로 2030년 NDC 및 2050년 탄소중립 목표를 달성하지 못할 것으로 분석되어, 온실가스 감축목표 달성을 위해서는 추가적인 에너지 효율의 향상과 더불어 전기 및 신재생에너지 소비 비중의 확대가 필요할 것으로 예상된다.

발전믹스의 저탄소화로 인해 에너지 소비와 온실가스 배출은 탈동조화 되나, 전력수요 증가세가 관건

"2023 장기 에너지 전망"은 '제10차 전력수급기본계획(이하 제10차 전기본)' (산업통상자원부, 2023)의 발전설비 구성의 기조를 준용하여 수명 30 년이 넘는 석탄 화력발전에 대한 연료 전환 또는 폐지하고, 원자력 발전의 계속운전 (10 년, 1 회 연장) 과 신규 건설을 반영하였다. 다만 "2023 장기 에너지 전망"과 '제10차 전기본' 간 전기 수요에 대한 전망 차이로 인해 발전량 전망이 달라지며, 발전량 전망 차이에서 비롯되는 설비 차이는 가스 발전이 주로 흡수하고 나머지는 신재생에너지가 흡수한다. 이러한 결과로 2022년에서 2050년 사이 석탄 발전량 비중은 32.8 %에서 4.8 %로 감소, 원자력 발전량 비중은 29.7 %에서 18.2 %로 감소, 신재생에너지 발전량 비중은 8.2 %에서 33.7 %로 증가, 가스 발전의 비중은 2022년 27.8 %에서 2050년 42.1 %로 증가할 전망이다.

발전/열생산 부문의 온실가스 배출은 2022년 218.1 백만톤-CO2eq에서 감소하여 2030년 185.0 백만톤-CO2eq, 2050년 128.2 백만톤-CO2eq까지 하락할 전망이다. 그러나 REF에서는 '제10차 전기본' 및 '탄소중립·녹색성장 국가전략 및 제1차 국가 기본계획'의 2030년 발전/열생산 부문 온실가스 감축목표를 달성하지 못할 것으로 예상된다. '제10차 전기본'의 발전설비 구성 기조를 준용하였음에도 불구하고 온실가스 감축목표를 달성하지 못하는 이유는 주로 전기 수요에서 비롯된다. '제10차 전기본'은 수요관리 목표를 반영한 목표수요를 전제로 발전믹스의 저탄소화를 적용하여 온실가스 감축목표를 제시하였다. "2023 장기 에너지 전망"의 전기 수요는 REF에서의 수요관리 노력만 반영하였기 때문에 '제10차 전기본'의 목표수요에 비해 높은 편이다. 이는 발전/열생산 부문의 온실가스 감축을 위해서는 발전설비 구성의 저탄소화 뿐만 아니라 전기 수요의 효율화도 중요함을 시사한다. 한편, 우리나라가 IEA의 제언처럼 최종소비 부문의 온실가스 배출을 줄이기 위한 주요한 수단으로 전기화를 추진한다면, 효율화 노력에도 불구하고 전기 수요가 증가할 수 있어 전기화, 수요의 효율화, 발전 부문의 저탄소화를 복합적으로 고려한 정책적 접근이 필요할 것이다.

주요 내용 요약

2022년 에너지 및 경제 위기 속에서도 '2050 탄소중립'을 위한 전 세계적 노력이 강화하고 있는 상황에서, 우리나라의 탄소중립을 위한 시나리오 분석을 시도

2022년은 코로나19에서의 회복, 러시아-우크라이나의 본격적 전쟁 촉발 등으로 경제와 에너지 시장에서 변화와 위기가 뒤섞인 혼돈의 시기였으나, 세계 주요 국가들은 이를 딛고 오히려 탄소중립의 노력을 강화하고 있다. 유럽은 기존의 탄소중립 노력에 추가하여 러-우 전쟁을 통해 에너지 안보 강화의 노력 일환으로 탄소중립을 적극적으로 추진하고 있다. 미국도 탄소중립을 공식적으로 선언하고, 일련의 법적, 정책적 수단을 마련하는 가운데 2022년에는 「인플레이션 감축법」을 통해 향후 10년 간 에너지 안보와 기후변화 대응에 총 3,750억 달러를 투자할 계획이다. 탄소 배출을 감축하려는 노력에는 최대 배출국인 중국을 비롯하여 인도와 같은 경제 발전에 우선 순위를 두고 있는 국가들의 참여도 늘어나고 있다. 우리나라도 2020년 10월 대통령의 국회 시정연설에서 2050 탄소중립을 선언한 이래, 동년 9월에는 「기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법」을 제정함으로써 탄소중립의 법적 기반을 마련하였다. 2021년 12월에는 유엔당사국총회에 2030년까지 2018년 대비 40% 온실가스 배출을 감축하는 정부 계획 (Republic of Korea, 2021)을 공식적으로 제출하였다. 현재는 「탄소중립 기본법」에 근거하여 국가 장기 비전과 전략을 준비하고 있다.

'2022 장기 에너지 전망'은 2030 온실가스 감축 목표와 2050 탄소중립 달성을 향한 길을 찾는 노력을 지원하기 위한 목적을 가지고 진행되었다. 이를 위해 '2022 장기 에너지 전망'에서는 기준 시나리오(REF)와 함께 '2030 NDC' 및 '2050 탄소중립'에 도달하는 목표 시나리오를 소개한다. 목표 시나리오는 기술개발 상황에 따라 정책 조합이 달라지며, 이를 효율강화 시나리오(EEI, Energy Efficiency Improvement scenario)와 전기화 시나리오(EOE, Electrification of End-Use scenario)로 구분한다. 두 시나리오 모두 '에너지 탄소중립 혁신전략 (관계부처 합동, 2021)'을 비롯하여 그 동안 정부 및 민간에서 발표된 세부 정책이나 기술들을 감축 수단으로 포함하고 있다.

모든 시나리오는 인구와 경제 성장을 비롯하여 다양한 전제를 동일하게 사용한다. 우선, 우리나라 인구는 2020년에 5,184만 명으로 정점을 기록한 이후 지속적으로 감소하여 2050년에 4,736만 명까지 축소될 전망이다 (통계청, 2021b). 출산율 저하와 기대수명 증가로 생산가능인구는 빠르게 감소하는 반면 고령인구가 빠르게 증가한다. 인구 감소와 생산성 하락으로 우리나라의 국내총생산(GDP)은 성장률이 크게 둔화되면서 2021~2050년의 경제성장률은 연평균 1.2%에 그칠 전망이다. 생산 부문은 보건·사회복지, 정보·통신 등을 중심으로 서비스 부문이 빠르게 성장하며, 제조업 내에서는 전통 화학제품 및 수소 수요의 증가로 석유화학이 빠르게 성장한다. 반도체, 디스플레이 등을 포함하고 있는 기계류도 제조업의 성장에 기여한다. 에너지 도입가격은 IEA 'World Energy Outlook 2022 (IEA, 2022b)'의 국제 에너지 가격 전망에 따라 최근의 단기적 충격에서 빠르게 장기 추세로 복귀하여 하향 안정화될 전망이다. 한편, 우리나라의 장기 기온 추세는 IPCC (2021)에서 발표된 SSP(Shared Socioeconomic Pathways) 시나리오의 SSP2-4.5와 SSP1-2.6에 따라 변하는 것을 가정하고 있다.

'2030 국가 온실가스 감축'과 '2050 탄소중립'으로 가기 위한 출발선

현재 정책을 유지하면서 도입이 예정된 정책들이 시행되는 수준으로 에너지 정책이 강화될 경우(기준 시나리오, REF), 2021년에서 2050년까지 우리나라 국내총생산이 41.2% 증가하는 동안 총에너지 수요는 3.1% 증가한다. 에너지 사용으로 인한 온실가스 배출은 2021년 575.5백만톤-CO2eq에서 2050년 410백만톤-CO2eq로 감소한다. 온실가스 배출 감소는 총에너지 수요 증가의 둔화, 재생에너지 보급 확대 그리고 석탄 기력 발전 감소의 영향이 크다. 최종소비 부문의 에너지 수요는 2021년 224.5백만toe에서 2030년대 중반 약 236백만toe 수준으로 정점을 기록한 후 점차 감소하여 2050년 224.2백만toe로 현재와 거의 같은 수준을 유지한다. 생산활동과 소득 증가에도 불구하고 에너지 효율이 꾸준히 개선되면서 최종소비자의 에너지 소비 증가는 상당히 억제될 전망이다. 수송 부문은 내연기관 자동차가 전기 자동차로 상당부분 대체되면서 에너지 소비가 크게 감소한다.

그 동안의 온실가스 배출 감축 노력으로 인해 경제 성장, 에너지 수요, 온실가스 배출의 탈동조화는 이전 시기보다 빠르게 진행된다. 에너지 효율 개선을 통해 에너지 사용을 줄이는 것이 자원 고갈과 기후 변화에 대응하기 위한 기본적인 정책 수단이기 때문에 국내총생산과 총에너지 수요의 탈동조화가 발생한다. 에너지 수요와 온실가스 배출의 탈동조화는 온실가스 발생의 주 원인인 석탄 화력을 빠르게 감소시키고 탄소배출이 없는 원자력 및 재생에너지가 이를 대체하면서 발생한다. '제9차 전기본'에 이어 '제10차 전기본'에서도 수명 30년이 넘는 석탄 화력발전에 대해서 연료를 전환하거나 폐지하는 원칙을 유지하기 때문이다.

REF의 온실가스 배출이 지속적으로 감소하지만, '2030 NDC'나 '2050 탄소중립'의 목표에는 크게 미치지 못할 전망이다. 특히, 산업 부문과 서비스 부문을 중심으로 한 단기적인 에너지 수요의 급증은 2030 NDC 감축 목표 달성을 어렵게 한다. 또한, 생산 부문이 갖는 구조적인 제약으로 인해 탄소중립을 위해 필요한 추가 감축 경로는 목표에서 설정한 부문별 감축이나 정책에 비례하지 않게 된다.

탄소중립을 향한 두 가지 시나리오

IEA는 'WEO 2022'에서 탄소중립의 달성은 청정 에너지 보급과 에너지 수요의 억제에 달려있다고 분석했다. 에너지 수요 증가를 억제하는 핵심 수단은 에너지 효율, 전기화 그리고 회피수요(Avoided demand) 및 행동 변화(Behavioral change)로 구분하고 있다. 본 전망은 에너지 효율과 전기화에 시나리오 분석의 초점을 맞추고 있다. 에너지 효율 개선을 위해서는 기술개발 투자가 필요하다. EEI에서는 기술개발 투자의 성과가 즉각적으로 나타나면서 2050년까지 목표로 하고 있는 에너지 효율 개선의 약 50% 수준을 2030년까지 달성하며 2040년에 약 95%까지 도달하는 것을 가정하는 반면, EOE에서는 기술개발 투자의 성과가 더디게 나타나면서 2030년까지는 REF와 거의 비슷하게 에너지 효율이 개선되다가 이후 에너지 효율이 빠르게 개선되는 것을 가정하고 있다. 기술개발이 더딜 경우 2030년 감축 목표 달성을 위해서는 전기화가 가장 유력한 수단이 된다. EEI에서도 빠른 효율 개선과 함께 전기화가 동반되며, EOE에서는 효율 개선이 더딘 만큼 초기 전기화가 강력하게 추진되는 것을 가정하고 있다. 하지만, EEI와 EOE의 에너지 효율 개선 수준과 전기화 정도는 2050년에 도달하면 유사한 수준이 된다. 시나리오의 차이를 쉽게 설명하자면, 초기 기존 연료의 고효율 설비를 도입하여 온실가스 배출을 줄이고 후기에 고효율 전기화를 통해 탄소중립에 도달하는지, 아니면 초기 기존 설비의 전기화로 2030 NDC 목표를 달성하고 후기에 전기 설비의 고효율화를 통해 탄소중립에 도달하는지의 차이라고 할 수 있다.

2030 NDC와 2050 탄소중립을 목표로 하기 때문에 EEI와 EOE의 총에너지 온실가스 배출은 그다지 큰 차이를 보이지 않지만 목표에 도달하기까지 전반적으로 EEI가 높은 수준의 배출 경로를 보인다. EEI의 경우 온실가스 배출은 2030년 467.6백만톤-CO2eq, 2050년은 36.6백만톤-CO2eq로 감소한다. EOE에서는 2030년 436.5백만톤-CO2eq, 2050년 36.7백만톤-CO2eq을 배출할 것으로 전망된다. EEI와 EOE의 온실가스 배출이 비교적 유사한 경로를 따르는데 반해 총에너지 수요는 큰 차이를 보여주고 있다. EEI의 총에너지 수요는 2025년 302백만toe를 정점으로 이후 빠르게 감소하여 2050년 256백만toe 수준으로 하락한다. 반면 EOE의 총에너지 수요는 2035년 326백만toe까지 증가한 후 2040년대 들어서 빠르게 감소하여 2050년은 282백만toe 수준이 될 것으로 예상된다.

적극적인 기술개발 투자와 설비 투자를 통해 2050년 에너지원단위는 2021년 대비 50~55% 개선된다. 하지만, 에너지원단위의 개선은 2030년 이후 가속화되며, EEI와 EOE는 기술개발 속도가 다름에도 불구하고 2030년 에너지원단위는 그다지 차이를 보이지 않는다. 2030년까지 대대적인 설비 교체가 진행되더라도 전체 설비에서 교체되는 설비의 비중은 여전히 그다지 크지 않기 때문이다. 2050년의 기술 수준에 도달했을 때 REF 대비 추가 효율 개선은 27~35% 수준이다. 에너지원단위는 REF에서도 2030년 11%, 2050년에는 30% 이상 개선된다.

정책 추진 초반부터 강조되는 전기화에 힘입어 EOE에서 전기의 비중이 2030년에 34.1%로 확대된다. EEI에서는 전기의 비중이 2030년 이후 크게 증가할 전망이다. 2050년에는 두 시나리오 모두 전기가 45% 이상을 차지한다. 수소는 수소환원제철을 중심으로 2040년 이후 대규모 설비의 단계적 교체를 통해 석탄을 대체하며 증가할 전망이다. 전기와 수소의 수요 증가로 발전/열생산 부문이 온실가스 배출 감축에 기여해야 하는 역할은 더욱 커진다. EEI는 효율 개선 효과로 전기 수요가 2030년 672 TWh, 2050년 1,001 TWh로 증가하지만, EOE의 경우 전기화 역할이 큰 탓에 2030년 903 TWh, 2050년 1,085 TWh까지 증가할 전망이다. 수소 수요는 EEI에서 2030년 0.9백만톤-H2, 2050년 14.1백만톤-H2 증가할 전망이다. 한편 EOE에서는 2030년 1.0백만톤-H2, 2050년 13.6백만톤-H2로 증가한다. 수소 수요는 2030년까지는 수송 부문, 2040년까지는 발전/열생산 부문, 그 이후는 산업 부문이 수요의 증가를 주도한다.

EEI에서는 재생에너지 발전이 2021년 33.5 TWh(5.8%)에서 2030년 143 TWh(21.2%), 2050년에는 사업자 총발전의 54.6%인 약 533 TWh 수준까지 증가한다. EOE에서는 재생에너지 발전량이 2030년 280 TWh(30.9%), 2050년은 638 TWh(61.0%)로 증가해야 한다. '제10차 전기본'은 2030년 재생에너지 발전을 134.1 TWh로 계획하고 있어, 탄소중립을 위해 필요한 재생에너지 발전량이 전력수급기본계획보다 매우 높은 것을 알 수 있다. IEA는 재생에너지가 총발전에서 차지하는 비중이 2030년 61%, 2050년은 88%까지 확대될 것으로 전망하고 있어, 본 보고서의 분석보다 높은 수준을 제안하고 있다. 가스 발전의 수소 혼소는 2030년대 중반부터 확대되어, 2050년 가스 발전량의 40% 이상을 차지할 것으로 전망된다. 수소 터빈은 2040년대 본격적으로 진입하여 2050년 발전량이 약 77 TWh 규모가 될 것으로 예상된다.

온실가스 배출 전망은 산업 부문과 발전/열생산 부문에서 EEI와 EOE의 결과 차이가 뚜렷하게 나타난다. 에너지 효율 개선에 집중할 경우 산업 부문의 직접 배출이 더디게 감소하고 발전/열생산 부문의 배출이 빠르게 감소하는 반면, 전기화 방식에 의존할 경우 산업 부문의 배출이 초기에 빠르게 감소하고 대신 발전/열생산의 배출이 상대적으로 높은 수준을 유지한다. EEI의 2030년 산업 부문과 발전/열생산 부문 온실가스 배출은 각각 189.6백만톤-CO2eq와 166.4백만톤-CO2eq이고, EOE의 2030년 온실가스 배출은 산업 부문이 143.9백만톤-CO2eq, 발전/열생산 부문이 191.5백만톤-CO2eq로 전망된다. 발전/열생산 부문의 온실가스 배출은 EEI와 EOE 모두 2050년 약 3백만톤-CO2eq로 감소한다. 직접 배출량 기준으로는 발전/열생산과 산업 부문에 이어서 수송 부문의 직접 배출이 많고 배출 감소도 빠르게 진행된다. 건물 부문에서는 주거용 주택이 일반 건물에 비해 온실가스 직접 배출이 조금 더 많다. 에너지 소비는 서비스 부문이 조금 더 많지만 상업용 건물의 전기화가 이미 더 많이 진행되었기 때문이다.

탄소중립 추진의 어려움과 정책 제언

REF는 현재 수준의 노력을 지속할 경우 예상되는 에너지 수요와 온실가스 배출의 경로를 보여준다. 반면, EEI와 EOE는 예상되는 미래가 아니라 우리가 만들어가야 하는 길을 의미한다. IEA에서도 탄소중립 시나리오를 규범적인(normative) 시나리오라고 규정하고 있다. 에너지 효율 개선에 집중할 경우 산업 부문의 직접 배출이 더디게 감소하고 발전/열생산 부문의 배출이 빠르게 감소하는 반면, 전기화 방식에 의존할 경우 산업 부문의 배출이 초기에 빠르게 감소하고 대신 발전/열생산의 배출이 상대적으로 높은 수준을 유지한다. 배출량의 크기를 고려할 때, 결국 온실가스 배출 감축 목표 달성의 핵심은 산업 부문과 발전/열생산 부문의 적절한 역할 배분에 달려있다. 시나리오 분석 결과는 국가 온실가스 배출 총량의 관점에서 부문별 배출 목표를 합리적으로 설정하는 것이 필요하다는 것을 보여주고 있다. 또한 합리적인 목표 수준은 기술적, 정책적 상황에 따라 변경될 수 있다.

온실가스 감축 목표 달성을 위해서는 최종소비 부문의 전기화가 필수적이며, 발전 부문의 온실가스 감축 부담 완화와 에너지 안보를 위해서는 최종소비 부문의 에너지 수요 증가 억제가 반드시 필요하다. 본 시나리오 분석에서는 정부에서 제시한 에너지원단위 개선보다 더 높은 수준의 개선이 이루어져야 탄소중립에 도달할 수 있는 것으로 분석하고 있다. 더구나 IEA는 '넷제로 로드맵 2050'와 'WEO 2022'에서 2050년까지 현재 수준의 에너지원단위보다 대략 60% 가까이 개선해야 한다고 분석하였다. 그럼에도 불구하고 에너지원단위 개선으로 인한 온실가스 배출의 추가 감축은 그다지 크지 않다. 하지만, 에너지원단위 개선의 어려움과 온실가스 배출 추가 감소 효과가 작다는 것이 효율 개선에 대한 추가적인 투자가 불필요하다는 것은 아니다. 앞서 언급한 것처럼, 발전 부문의 온실가스 감축 부담 완화와 에너지 안보를 위해서는 최종소비 부문의 에너지 수요 증가 억제가 반드시 필요하다. 또한 최종소비 부문의 전기화가 진행되면서 최종소비 전기의 자가 공급이 중요한 역할을 할 전망이다. 이와 관련된 요금 및 세제 정책과 전력시장 제도가 올바로 진행되는 것이 필요하다.

발전 부문 탄소 감축 수단의 핵심은 재생에너지 발전의 확대와 함께 석탄 및 가스 발전을 수소와 같은 무탄소 발전으로 대체하는 것이다. 가스나 석탄 발전의 설비 폐쇄는, IEA의 지적처럼 재생에너지 기술 수준과 화석연료에 대한 수요에 따라 안정적으로 이루어져야 한다. 수소 및 암모니아 혼소는 석탄과 가스 발전 설비의 재사용 및 용도변경의 유력한 수단이며, 에너지 전환의 가교 역할을 할 것이다. 또한, 목표 시점까지 남은 기간과 전기 수요의 증가를 고려할 때 2030 감축 목표 달성을 위해서는 원자력이 어느 정도 역할을 담당할 필요가 있다. 장기적으로도 전력 시스템의 안정성을 확보하고 좌초자산 최소화로 경제 비용을 줄이기 위해 설비의 안전성을 전제로 개별 원자력 발전 설비에 따라 역할이 남을 수 있다.

에너지 공급 안정성은 두 가지 측면에서 대비할 필요가 있다. 하나는 기존 화석연료와 관련된 전통적 공급 안보의 문제이다. 이와 관련해서는, 공급량 확보 자체보다는 화석연료의 감소에 대비하여 기존 생산설비나 저장설비의 역할 전환과 고용 인력의 재교육 및 일자리 전환이 필요하다. IEA에서는 석유 및 가스 회사의 기술과 전문성에 적합한 저배출 기술에 대한 투자를 통한 에너지 사업의 다각화를 제안하고 있다. 민간의 사업 다각화를 위해서는 정부가 정책 방향을 명확하게 제시해야 한다. 또한, 수소 및 암모니아 등 새로운 에너지상품의 안정적 확보 문제에 대비해야 한다. 2050년 수소 수입은 수입 에너지상품 중에서는 가장 비중이 크다. 해외 생산 청정 수소 확보와 함께 국내 청정 수소 생산을 위한 기술 확보에 보다 많은 투자가 필요할 것이다.

두 번째는 에너지시스템 안보를 위해 전력의 공급 측면과 소비 측면에서 안정성을 확보하는 노력을 진행해야 한다. 수요 측면에서는 수요반응을 비롯하여 부하를 이동시킬 수 있는 수단과 제도를 준비해야 한다. 에너지 효율 개선은 수요 측면의 안보 대응을 강화하는데 필수적이다. 이와 별도로 각 최종소비 부문별로 전력 시스템에 연계되지 않는 비상 수단을 확보하는 것도 필요하다. 공급 측면에서, 단주기 속응성 자원을 비롯하여 중·장주기 에너지저장장치 확보라는 기술적 대응과 이를 위한 시장 제도의 변화가 필요하다. 전력 계통의 보강도 시급한 문제이다. 가격 및 전력시장 제도 개선, 장주기 대용량 배터리 기술개발 등의 계획을 보다 구체적으로 강화하고, 생산의 분산화, 계통 보강, 통합 관제에 보다 관심을 기울일 필요가 있다.

한편, 탄소중립을 달성하기 위해서는 대규모의 투자가 필요하다. IEA도 세계 GDP 대비 에너지 투자는 현재 2.5% 수준에서 2030년 4.5%까지 상승하고, 청정 에너지에 대한 투자는 현재 연평균 1조 2천억 달러에서 2030년까지 3배로 늘어날 것으로 분석하고 있다. 투자 확대는 민간 자원으로 이루어져야 하고, 공공 정책은 민간 자원을 동원하기 위한 인센티브, 적정 규제 그리고 에너지 세제 개편을 추진할 것을 권고하고 있다. 본 보고서의 분석 결과에 따르면, 탄소중립을 위해 우리나라의 연간 신규 투자가 2021년 576.6조원에서 2050년 1천 조원 이상으로 증가할 전망이다. 이는 GDP 대비 투자율이 2021년 약 30.1%에서 2050년 약 40%까지 증가해야 하는 것이다. 기업 투자를 촉진하기 위해 기술 투자나 탄소저감 시설 투자에 대한 세액 공제나 인센티브를 강화하고, 화석연료에서 발생하는 초과 이윤을 청정 에너지에 투자할 수 있도록 세제를 개혁하는 것이 필요하다. 여기에 더해서, 자본 누출이 발생하지 않고 국내 투자로 이어지도록 유도해야 에너지 전환 성과가 국민경제의 성과로 나타날 것이다.

탄소중립을 향한 경로는 감축 수단들에 대한 우선 순위와 적용 정도에 따라 다양한 경로가 발생한다. 이 과정에서 정도와 시기의 차이는 있지만 공통적인 어려움과 도전이 발생한다. 발전 부문은 수소 기술의 개발, 전력 계통의 안정성 확보가 과제로 남을 것이다. 건물 부문은 단열을 포함한 건축 기술과 건축 관련 규제도 강화해야 하지만, 우리나라 고유 난방방식에 적합한 히트펌프 기술 적용이 필요하다. 수송 부문은 항공과 해운의 탄소중립이 기술적 난제로 남는다. 또한, 기술 상황에 따라 탄소 포집의 역할이 커질 수도 있다. 어려움과 도전은 한 부문에서만 발생하는 것이 아니라 모든 부문이 각자의 특성에 따라 가지고 있는 문제이다. 따라서 산업, 수송, 건물, 발전/열생산 등 모든 부문은 공평한(fair) 감축 의무를 수행해야 한다.

시나리오 분석은 에너지 사용 기기의 효율이 얼마나 향상되어야 하는지 그리고 어느 시점에 얼마나 기존 기기 및 설비를 대체해야 하는지를 보여준다. 하지만, 이러한 경로에서 어느 것이 효과적이고, 시장과 소비자가 정부의 정책 의도대로 반응할지는 알 수 없다. 정부는 정책의 효율성과 형평성, 정책 비용, 온실가스 배출 경로에 따른 사회경제적 파급 효과 등을 비교하여 정책을 결정해야 할 것이다. 탄소중립의 길은 대단한 변화를 요구하기 때문에 실현 가능한 수단만 찾는 것이 아니라 가능하게 만드는 방법을 모색하는 것도 필요하다. 한편, 시나리오 분석은 전환 과정이 최적 경로에서 벗어나는, 즉 경제적 손해를 감수해야만 하는 길이 아닐 수도 있다는 것을 보여준다. 앞서 요약한 투자의 증가는 경제 시스템으로 환원되어 경제 성장을 이끄는 요인으로 작용할 것으로 기대된다. 다만, 탄소중립에 따른 경제 성장과 경제 구조의 변화, 그리고 그 과정에서 발생할 수 있는 탄소중립 성과의 집중화 문제에 대해서 정부 차원의 사전 분석과 대응이 필요할 것이다.

요약 및 특징

'2050 탄소중립'을 위한 노력이 전 세계적으로 확산되는 상황에서 우리나라 탄소중립을 위한 시나리오 분석을 시도

2020년 이후 전 세계를 휘덮은 코로나19가 변이를 거듭하며 감염 확진자 및 사망자의 수가 줄어들지 않고 오히려 더 확산되고 있는 상황에서도 미국과 EU를 비롯하여 전세계 138개국이 탄소중립을 선언하거나 지지하고 있으며, 주요 국가들은 2015년 파리협정에 의거해서 설정하는 감축 목표인 2030년 NDC(Nationally Determined Contribution)를 강화하고 있다. 우리나라도 2020년 10월 대통령의 국회 시정연설에서 2050 탄소중립을 선언한 이래, 2021년 5월 대통령 직속 '2050 탄소중립위원회'가 출범하였고, 동년 9월에는 2050 탄소중립을 명시한 '기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법'을 제정함으로써 탄소중립의 법적 기반을 마련하였다. 탄소중립위원회는 최근 2030 국가 온실가스 감축 목표를 더욱 강화하는 '2030 NDC 상향안 (2021a)'과 2050년 탄소중립을 위한 '2050 탄소중립 시나리오 (2021b)'를 정부에 제출하였다. 이를 바탕으로 정부는 2021년 12월 유엔당사국총회에 2018년 대비 40% 온실가스 배출을 감축하는 정부 계획 (Republic of Korea, 2021)을 공식적으로 제출하였다.

'2021 장기 에너지 전망'은 2030 온실가스 배출을 획기적으로 줄이고 2050 탄소중립으로 나아가기 위한 노력이 진행되고 있는 가운데 진행되었다. 이를 위해 '2021 장기 에너지 전망'에서는 기준 시나리오(REF) 외에도 '2030 NDC 상향안' 및 '2050 탄소중립 시나리오'와 관련된 정책계획 시나리오(APS)와 탄소중립 시나리오(NZE)를 소개하고 있다. APS와 NZE는 모두 2030년 온실가스 감축 목표와 2050년 탄소중립을 지향하고 있으며, '에너지 탄소중립 혁신전략 (관계부처 합동, 2021)'을 중심으로 그 동안 정부 및 민간에서 발표한 부문별 세부 정책이나 기술들을 정책 수단으로 포함하고 있다. APS는 발표된 계획들 중에서 실현가능성은 배제하고 수단과 일정이 명확하게 제시된 경우에 한해 정책 및 기술 수단들이 계획대로 도입되었을 때 예상되는 에너지 수급 및 온실가스 배출 경로를 그리는 반면, NZE는 '2030 NDC 상향안'과 '2050 탄소중립 시나리오'의 부문별 온실가스 배출 감축 목표를 달성 또는 근접하는 경로를 묘사한다.

모든 시나리오는 인구와 경제 성장을 비롯하여 에너지 수급을 전망하기 위해 다양한 전제를 사용한다. 우선, 우리나라 인구는 2020년에 5,184만 명으로 정점을 기록한 이후 지속적으로 감소하여 2050년에 4,736만 명으로 2001년 수준(4,737만 명)까지 감소할 전망이다 (통계청, 2021). 인구 구조 측면에서는 생산가능인구가 빠르게 감소하는 반면, 고령인구는 빠르게 증가할 전망이다. 우리나라의 국내총생산(GDP)은 2020년에 코로나19의 영향으로 IMF 이후 처음으로 역성장을 경험하지만, 2021년에 4.0% 성장하고 2022년에는 3.0% 성장하면서 코로나19 이전에 비해 높은 성장세를 보일 것으로 예상된다. 하지만 2020년대 중반 이후로 경제성장률이 크게 둔화되면서 2% 이하의 성장세를 보이고 성장률의 감소 추세는 2050년까지 이어지면서, 2021~2050년의 경제성장률은 연평균 1.5%에 그칠 전망이다. 생산 부문은 보건·사회복지, 정보·통신 등을 중심으로 서비스 부문이 빠르게 성장하며, 제조업 내에서는 정보통신 기술 발전과 수요 증가에 힘입어 반도체, 디스플레이 등을 포함하고 있는 기계류가 빠르게 성장할 것으로 보인다. 한편, '2021 장기 에너지 전망'에서는 최근 IPCC (2021)에서 발표된 SSP(Shared Socioeconomic Pathways) 시나리오의 SSP2-4.5와 SSP1-2.6을 기온 전제로 사용하여 전망 기간의 냉방도일과 난방도일을 설정한다. 에너지 도입가격도 IEA 'World Energy Outlook 2021 (IEA, 2021)'의 STEPS(Stated Policy Scenario)와 NZE(Net Zero Emission)을 전제로 사용하고 있다.

'2030 국가 온실가스 감축'과 '2050 탄소중립'으로 가기 위한 출발선

현재 시행하고 있는 정책이나 도입이 확정되고 그 수단이 마련된 정책들이 향후에도 지속적으로 유지되며 추가적인 온실가스 감축 수단이 도입되지 않을 경우, 2020년부터 2050년까지 우리나라 총에너지 수요는 2020년 292.0백만toe에서 연평균 0.5% 증가하여 2050년에는 341백만toe에 도달하는 것으로 전망된다. 코로나19로 인한 침체에서 경제가 회복되면서 에너지 수요가 증가하는 가운데 탈탄소 노력으로 전기가 에너지 소비 증가를 주도하는 것이 특징이다. 총에너지 수요는 2020년에서 2025년까지 37백만toe가 증가하는 반면, 2025년 이후 25년동안 약 12백만toe가 증가하는 것으로 전망되어, 코로나19 이후 경제회복이 에너지 수요 증가 패턴에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다.

코로나19 확산 이전에 이미 시작된 온실가스 및 미세먼지 저감 노력의 영향은 에너지 수요와 온실가스 배출의 전망 추이 차이에서 확인할 수 있다. 에너지 수요는 2050년까지 꾸준히 증가하는 반면, 온실가스 배출은 2020년 569.9백만톤-CO2eq에서 2050년 461.6백만톤-CO2eq로 감소한다. 구체적으로는 온실가스 배출이 2024년까지 629.4백만톤-CO2eq로 빠르게 증가한 후 감소하기 시작하여 2030년은 603.6백만톤-CO2eq, 2050년은 461.6백만톤-CO2eq으로 하락한다.

에너지 상품별 총에너지 수요의 변화를 살펴보면, 석탄, 석유, 천연가스 등 화석연료가 2020년에서 2050년 사이 6.3백만toe 감소하고 원자력은 14.7백만toe 감소하는 반면 신재생에너지 수요는 70백만toe 증가한다. 화석연료 중에서는 석탄과 석유 수요가 감소하지만, 전기 수요 증가로 인해 가스 발전이 증가하면서 천연가스 수요는 증가할 전망이다. 최종소비 부문의 에너지 수요는 2020년 222.5백만toe에서 2050년 242.0백만toe로 연평균 0.3% 증가한다. 최종소비 부문의 에너지 수요는 코로나19의 충격에서 회복하면서 2025년까지 빠르게 증가하며, 이후에는 증가 속도가 둔화되다가 2030년대 초반 약 248백만toe 수준에서 정점을 기록한 후 점차 감소한다. 최종소비 부문의 에너지 상품 구성이 화석연료에서 전기로 대체되면서 발전투입을 고려한 총에너지 수요는 2030년 이후에도 꾸준히 증가한다. 최종소비 부문의 에너지 수요는 2020년 에너지 소비의 절반 가량을 차지하는 석유가 2050년에는 42.8%로 감소하고 대신 전기가 19.7%에서 24.9%, 신재생에너지가 4.3%에서 5.9%로 확대된다.

이번 2021 전망은 총에너지 수요의 정점은 더욱 지연되고 온실가스 배출 정점은 앞당겨진 것이 특징이다. 총에너지 수요와 온실가스 배출의 추세는 과거에는 거의 유사한 움직임을 보였지만 전망 기간에는 변화 경로가 크게 달라질 것으로 분석된다. 즉, 총에너지 수요와 에너지 부문 온실가스 배출 사이에도 탈동조화 현상이 나타나면서, 온실가스 배출이 과거 전망보다 더 빠르게 감소할 전망이다. 국내총생산과 총에너지 수요의 탈동조화 현상은 대부분 최종소비 부문의 에너지 효율 개선에 기인한다. 에너지 효율 개선은 에너지원의 대체도 영향을 미치지만 주로 기존 기술의 효율 향상과 고효율 기기의 보급으로 결정된다. 에너지 소비와 온실가스 배출의 탈동조화 현상은 재생에너지 보급 확대 및 석탄 화력발전 설비의 폐지와 밀접하게 관련이 있다. '제9차 전력수급기본계획 (산업통상자원부, 2020)'의 설비 폐지 일정에 따라 석탄 화력발전소가 수명 30년을 기준으로 연료전환을 하거나 폐지되고, 재생에너지 발전 설비가 최근의 보급 확대 속도를 더욱 확대하여 2034년 100 GW, 2050년 207 GW 수준까지 증가하면, 에너지 수요 증가에도 불구하고 온실가스 배출은 감소한다.

국내총생산과 총에너지 수요의 탈동조화와 함께 에너지 수요와 온실가스 배출의 탈동조화는 경제 성장과 온실가스 배출 감축의 두 가지 목표가 어느 한 쪽의 희생을 요구하는 상충되는 목표가 아니라는 점을 암시한다. 하지만, REF의 온실가스 배출은 '2030 NDC 상향안'이나 '2050 탄소중립 시나리오'에서 제안한 2030년과 2050년의 온실가스 배출 목표에 비하면 여전히 높은 배출 수준을 보이고 있다. 특히, 에너지 수요나 온실가스 배출이 경로 종속적이기 때문에 2025년까지 에너지 소비와 온실가스 배출이 빠르게 증가하는 것이 '2030 NDC 상향안'이나 '2050 탄소중립 시나리오'의 감축 목표 달성을 어렵게 만드는 요인이 되고 있다.

온실가스 배출 감축 목표 달성의 단기적 어려움

2020년 우리는 코로나19의 영향으로 경제적 어려움과 함께 에너지 소비와 온실가스 배출의 감소를 동시에 경험하였다. 하지만, 우리나라 경제가 코로나19의 충격에서 신속하게 벗어나면서 2025년까지 에너지 수요도 급속히 증가하고 온실가스 배출도 늘어날 전망이다. 국내총생산은 2020년에서 2025년까지 5년 사이 연평균 2.8%의 높은 성장률을 보이지만, 이후 성장률이 급격히 하락한다. 단기적인 급속한 경제 회복으로 인해 에너지 소비는 2025년까지 빠르게 증가할 전망이다. 최종소비 부문의 에너지 소비는 2020년에서 2025년 사이 약 21.5백만toe가 증가하여 소비 정점으로 예상되는 2045년까지 증가하는 에너지 소비의 절반 이상이 향후 5년 사이에 증가한다. 단기적인 최종 소비의 증가는 80% 이상 대부분이 산업 부문에서 발생한다.

산업 부문과 서비스 부문을 중심으로 한 단기적인 에너지 수요의 급증은 온실가스 배출의 증가를 초래하여, 외부적인 요인의 영향이 더 컸다 하더라도 2018년 이후 2년 연속 감소했던 온실가스 배출이 2024년 629.4백만톤-CO2eq 수준에 도달할 전망이다. 이는 2018년 정점 수준인 640.7백만톤-CO2eq에 비해서는 낮지만, 2018년을 기준으로 선형 감축 경로 방식으로 설정한 '2030 NDC 상향안'이나 '2050 탄소중립 시나리오'의 목표와는 반대 방향의 변화이기 때문에 목표달성을 위해서는 추가적인 감축 노력을 요구한다. 생산 부문이 갖는 구조적인 한계로 인해 추가적인 감축 경로는 기존 목표 설정을 위한 부문별 감축이나 정책에 비례하지 않게 된다.

탄소중립을 향한 두 가지 시나리오

정부가 유엔 기후변화당사국 총회에 제출한 2030년 우리나라 온실가스 감축 목표는 배출 정점인 2018년 대비 40% 수준이다. '2030 NDC 상향안 (2050 탄소중립위원회, 2021a)'에서는 국가 전체의 온실가스 배출을 40% 줄이기 위해서 에너지 부문에서 약 33%를 줄여야 하는 것으로 분석되었다. 또한 '2050 탄소중립 시나리오 (2050 탄소중립위원회, 2021b)'에서는 2050년 탄소중립을 달성하기 위해 에너지 부문에서 2050년까지 2018년 대비 99%를 감축해야 한다. 본 보고서에서는 '2030 NDC 상향안'과 '2050 탄소중립 시나리오'의 2030년과 2050년 온실가스 배출 목표 달성을 점검하기 위해 '2050 에너지 탄소중립 혁신전략 (관계부처 합동, 2021)', '2030 NDC 상향안', '2050 탄소중립 시나리오', '탄소중립 산업·에너지 R&D 전략 (산업통상자원부, 2021)', '국토교통 탄소중립 로드맵 (국토교통부, 2021)' 등 다수의 자료를 이용하여 정책 수단들을 분석하였다. 주요 수단들은 산업 공통 기기의 에너지 효율 향상이나 일관제철 공정에 철스크랩의 비중을 증가시키기 위한 기술 개발, 기존 석탄 및 가스 발전에 암모니아나 수소를 혼소하는 기술 개발, 수소터빈 개발이나 수소 생산을 위한 수전해 공정 개발, 철강의 수소환원제철 개발 등을 비롯하여 정부의 직접적인 규제나 보급 목표, 탄소세 부과, 에너지 가격체계 개선 등이 있다. 또한 수용성 제고를 위한 제도 개선, 보급 확산을 위한 지원책, 소비행태 변화 유도를 위한 유인체계, 기반 조성 및 시장 활성화를 위한 제도 개선 등 다양한 보조 정책 수단들이 최적으로 설계되어 동반된다고 가정한다.

'정책계획 시나리오(APS)'는 정부 계획으로 발표한 여러 수단들 중에서 그 방법과 수준이 명확한 수단들이 계획된 일정대로 진행될 때 예상할 수 있는 에너지 수요와 온실가스 배출의 경로를 그리고 있다. 한편, '탄소중립 시나리오(NZE)'는 APS에서 부족한 탄소배출 감축을 위해 제시된 정책 수단들을 더 강화하고 새로운 수단들을 추가한 경우의 에너지 수요와 온실가스 배출 경로를 묘사한다. 탄소중립에 도달하는 경로는 무수히 많이 존재한다. APS나 NZE는 그러한 경로들 중의 하나이고 정책 수단들에 대한 연구자의 해석을 수치화 한 것이라고 할 수 있다. 하지만, 시나리오 결과는 시나리오 설계에 사용된 수단과 기술들이 예상된 시점에 실제 도입된다는 것을 의미하지 않는다. 또한 기술들이 실현되더라도 실험 단계에서 상용화 단계로 들어선다는 것을 가정할 뿐 기술들의 실제 경제성이 기존 기술과 비교 경쟁력을 갖는다고 보장하지 않는다. 즉, 시나리오 결과는 그 시점에 해당 수단과 기술들이 도입될 경우 변화되는 에너지 수요와 온실가스 배출을 계산한 결과일 뿐이다.

APS에서 최종소비 부문의 에너지 수요는 2024년 238.0백만toe를 정점으로 이후 빠르게 감소하여 2030년 225백만toe, 2050년 192백만toe 수준으로 하락할 것으로 전망된다. 최종소비 부문의 에너지 수요 감소는 고효율 기술 개발과 수소환원제철 공법을 중심으로 한 미래 기술의 상용화 그리고 정책 지원에 힘입은 기술의 빠른 보급으로 에너지원단위가 개선되는 것이 가장 큰 원인이다. REF와 비교할 때 2030년은 약 23백만toe(약 9%), 2050년은 50백만toe(21%)가 감소한다. 수소환원제철은 대표적인 미래 기술로 철강업종의 석탄 소비를 수소로 대체하게 된다. 이러한 에너지 대체는 에너지 효율 개선으로 인한 온실가스 감축을 가속화하여 APS의 온실가스 배출은 2022년 전년대비 2.6% 반등하지만 이후 지속적으로 감소하여 2030년 320.7백만톤-CO2eq, 2050년에는 148.7백만톤-CO2eq 수준으로 줄어든다.

APS의 온실가스 배출은 '2030 NDC 상향안'이나 '2050 탄소중립 시나리오'에 비해 여전히 높은 수준이다. 에너지밸런스를 이용하여 환산한 2030년과 2050년 에너지 부문 온실가스 배출 목표는 각각 289백만톤-CO2eq과 36백만톤-CO2eq이다. 따라서 2030년의 배출 목표량을 달성하기 위해서는 2030년까지 연간 배출량을 31백만톤-CO2eq 추가적으로 감축해야 하며, 2050년까지는 추가 감축 요구량이 112백만톤-CO2eq으로 늘어난다. 온실가스 배출을 추가적으로 감축하기 위해서는 산업용 생산 설비만이 아니라 건물용 난방 설비에 대한 전력화 기술 투자와 시장의 기술 선택을 유도하는 규제 및 시장 정책을 강화해야 한다. 또한, APS보다 최종소비 부문의 재생에너지 보급을 더욱 확대하는 것도 필요하다. 이를 위해서는 가격 및 시장 제도를 통한 개선을 위해 보다 정밀한 제도 설계가 필요한 것으로 분석된다. 추가적인 수단을 통한 에너지 수요 감소는 미미하지만 온실가스 배출은 '2030 NDC 상향안'과 '2050 탄소중립 시나리오'의 목표에 상당히 근접하는 것으로 나타났다.

에너지 수급 구조가 NZE의 경로를 따를 경우 가장 극적인 변화를 보이는 에너지 상품은 석탄으로, 온실가스 배출 저감을 위한 철강업의 노력으로 제철 공정에 투입되던 유연탄이 수소로 대체되면서 2050년 최종소비에서 석탄이 차지하는 비중은 0.5%로 급감하게 된다. 반대 방향으로 극적인 변화를 보이는 것은 전기와 수소를 포함한 신재생에너지이다. 정책 추진 초반부터 강조되는 전력화에 힘입어 2050년에는 전기가 최종소비에서 가장 큰 비중을 차지하는 에너지 상품으로 성장한다. 수소는 수소환원제철을 중심으로 2040년 이후에나 본격적으로 도입되지만, 대규모 설비의 단계적 교체를 통해 이루어지기 때문에 보급 규모는 엄청난 크기로 진행될 전망이다.

NZE에서 수소 수요는 2030년 4.9백만톤-H2, 2050년은 12.6백만톤-H2 증가할 전망이다. 수소 수요는 2040년까지는 발전 부문을 중심으로 증가하고 그 이후는 산업 부문이 수소 수요의 증가를 주도한다. 발전 부문에서는 석탄에 암모니아를 20% 혼소하는 기술이 2020년대 중반부터 도입되어 2030년에는 24기의 석탄 발전에 적용될 예정이고, 가스에 수소를 50% 혼소하는 기술은 35년부터 전체 가스 설비를 대상으로 적용할 예정이다. 하지만, 석탄 화력발전소를 중심으로 화석연료를 사용하는 발전소가 급격히 감소하면서 2040년 이후 혼소에 사용되는 암모니아와 수소의 수요는 감소할 전망이다. 대신 수소터빈의 개발과 설비 대체가 진행되면서 수소 수요를 유지한다. 산업 부문은 2040년부터 철강업에 수소환원제철 설비가 차례로 기존 설비를 대체하면서 설비 교체가 완료되는 2050년까지 수소 수요가 급격하게 증가할 전망이다. NZE의 2050년 수소 수요는 '2050 탄소중립 시나리오'의 수소 수요 전망인 27.4백만톤-H2의 약 54% 수준에 그친다. 주요 원인은 전기 수요 전망 차이, 수소환원제철 공정 및 수전해 생산의 기술 특성 계수 차이, 수소 열량 전환 계수 차이 등이 원인인 것으로 분석된다. 수소 공급은 '2050 탄소중립 시나리오'의 공급 방식별 비중을 적용하여 2050년에 수입이 80%인 10.0백만톤-H2, 수전해 생산이 20%인 2.5백만톤-H2를 차지한다. 초기에는 추출 수소 방식의 국내생산의 대부분을 차지하지만, 후기에는 100% 청정 수소로 전환하며, 수소 생산에 필요한 전기 수요는 2050년 약 136 TWh 수준인 것으로 계산된다.

전기 수요의 대폭적인 증가는 총에너지 수요와 에너지 부문 온실가스 배출을 결정하는데 발전 부문의 역할이 더욱 중요해진다는 것을 의미한다. 탄소중립 정책이 APS를 따를 경우 전기 수요는 2030년 723 TWh, 2050년은 887 TWh로 예상된다. 반면 NZE에서는 2030년 749 TWh, 2050년 930 TWh까지 늘어난다. NZE의 전기 수요가 APS보다 증가하는 것은 최종소비 부문의 추가적인 전력화가 핵심적인 요인이지만, 수소 관련 정책에 따라 전기 수요의 증가 또는 감소 요인이 복합적으로 작용한다. 한편, '2030 NDC 상향안'의 2030년 예상 전기 수요가 567 TWh인 것에 비해 NZE의 2030년 전기 수요는 30% 이상 많으며, '2050 탄소중립 시나리오'의 2050년 예상 전기 수요 1,257.7 TWh에 비해서는 23% 가량 적은 전망 결과이다. '2030 NDC 상향안'과는 주로 초기 전력화에 대한 규모와 속도의 차이에서 전기 수요 차이가 발생하는 것으로 파악된다. '2030 탄소중립 시나리오'과는 최종소비 부문의 전기 수요 차이도 있지만, 수소 수요와 탄소포집에 대한 차이로 추가적인 전기 수요의 전망 차이가 큰 것으로 분석된다.

설비 및 연료 대체 외에도 석탄 발전 상한제나 환경 급전과 같은 운영 규제 등을 통해 온실가스 배출을 줄인 결과 발전 부문의 온실가스 배출은 2020년 211.1백만톤-CO2eq에서 2024년 240백만톤-CO2eq까지 증가한 후 급격하게 감소한다(APS). APS의 발전 부문 온실가스 배출은 2030년 199백만톤-CO2eq, 2050년 20백만톤-CO2eq 수준으로 전망된다. APS의 발전 부문 온실가스 배출 경로는 '2050 탄소중립 시나리오'의 목표에 근접하지만 '2030 NDC 상향안'의 목표와는 상당한 차이가 있다. 발전 부문의 온실가스 배출 감축 목표를 달성하기 위해서는 2024년까지 예상되는 발전 부문의 온실가스 배출 반등을 최대한 억제하는 것이 필요하다. 설비 변경의 어려움이라는 시간적 제약 속에서 이를 달성하는 방법은 석탄 화력발전 설비의 운영 변경을 통해 온실가스 배출을 줄이는 것이다. 추가적인 수단을 이용하여 석탄 화력발전 설비의 이용률을 40% 수준까지 제한할 경우 발전 부문 온실가스 배출이 2030년 171백만톤-CO2eq, 2050년에는 12백만톤-CO2eq 수준까지 감소하는 것으로 분석된다(NZE). 발전 부문의 온실가스 배출을 줄이는 것은 석탄 화력발전의 제약 외에도 재생에너지 발전의 보급 확대 등도 함께 이루어진다. NZE에서는 재생에너지 발전이 2020년 30.1 TWh(5.5%)에서, 2030년 246.2 TWh(31.1%) 2050년에는 총발전의 67.8%인 약 658.6 TWh 수준까지 증가한다. 이를 위해서는 태양광, 풍력, 해양에너지의 설비가 2020년 16.5 GW에서 2030년 173 GW, 2050년에는 494 GW로 늘어나야 한다. 2040년대 본격적으로 진입하는 수소터빈은 2050년 발전량이 약 83.2 TWh 규모가 될 것으로 예상된다. 한편 수소 기반 연료전지도 '제9차 전기본'에서 2034년까지 설비 보급을 급속히 증가시킬 계획이고, 정책 기조가 그 이후에도 지속되면서 2050년에는 발전량이 33.6 TWh로 늘어난다.

최종소비 부문의 온실가스 배출과 전환 부문의 온실가스 배출을 종합적으로 고려하면 APS에서 온실가스 배출은 2020년 569.7백만톤-CO2eq에서 2030년 527백만톤-CO2eq, 2050년 169백만톤-CO2eq으로 감소한다. REF 대비 2030년은 12.8%가 감소하며, 2050년 기준으로는 63.3%가 감소하는 수준이다. 이에 따라 2021~2050년 APS의 온실가스 누적 배출은 128억톤-CO2eq으로 REF의 온실가스 누적 배출 169억톤-CO2eq 대비 약 41억톤-CO2eq, 24.1%가 감소한다. APS 온실가스 배출 감축 경로에 가장 기여가 큰 부분은 발전을 포함한 전환 부문으로 2021~2050년 17.8억톤-CO2eq의 온실가스 배출을 감축한다. 산업 부문은 17.2억톤-CO2eq의 온실가스 배출이 감소하여 전환 부문의 감축량과 거의 비슷한 수준이다. 하지만 온실가스 감축 목표의 기준으로 설정한 2030년과 2050년 두 연도를 비교하면 APS는 연간 배출량을 각각 85백만톤-CO2eq과 133백만톤-CO2eq을 추가적으로 감축해야 한다.

발전 부문의 초기 온실가스 배출을 최대한 억제하는 NZE는 2030년 465백만톤-CO2eq, 2050년에는 89백만톤-CO2eq으로 온실가스 배출이 감소한다. 2050년까지의 누적 배출량으로는 NZE는 111억톤-CO2eq으로 APS에 비해 약 18억톤-CO2eq의 온실가스 배출이 추가로 감축된다. 추가 감축의 기여도는 산업 부문이 5.7억톤-CO2eq으로 가장 많으며 그 뒤를 이어 수송 부문이 5억톤-CO2eq, 발전 부문이 4.5억톤-CO2eq을 감축한다. 발전 부문은 2030년 이전에 추가 감축량의 77%인 3.5억톤-CO2eq을 감축해야 탄소배출 경로가 NDC와 NZE 목표에 근접한다. NZE에서 산업 부문의 총 배출 감축은 23억톤-CO2eq으로 약 22억톤-CO2eq으로 예상되는 전환 부문에 비해 약간 크게 분석된다. 연간 배출량으로도 산업 부문은 2050년에 164백만톤-CO2eq을 감축해야 하는 반면, 발전 부문은 127백만톤-CO2eq 수준으로 분석된다. 이는 '제9차 전력수급기본계획'을 비롯하여 그 동안의 온실가스 감축 노력이 발전 부문에 집중되었고 REF에 현재 진행되고 있는 저감 정책이 이미 반영된 결과이다.

탄소중립 추진 과정에서 발생할 수 있는 어려움과 정책적 시사점

탄소중립을 향한 경로에서는 전기 수요의 빠른 증가와 재생에너지의 폭발적 확대가 필요하다. 이는 에너지 안보 측면에서 두 가지 상반된 결과를 보여준다. 전통적 안보인 에너지 공급 안정성을 살펴보면, 전기 수요의 증가와 재생에너지 보급 확대는 화석연료의 수입을 감소시킴으로써 에너지의 해외 의존도를 줄이게 된다. NZE에서 2050년 총에너지 수요는 374백만toe이며, 이 중에서 에너지 수입은 146백만toe로 에너지 수입 비중은 39.1% 수준이 될 전망이다. 2020년 에너지 수입 의존도가 92.9%인 것에 비해서 탄소중립 추진으로 인한 에너지 안보는 획기적으로 강화될 것이다.

하지만, 재생에너지, 특히 변동성 재생에너지 발전의 급격한 확대는 에너지시스템의 안보라는 새로운 안보 개념을 부각시킨다. 우리나라가 국가 단일의 고립 계통망이라는 점, 변동성 재생에너지의 시간별 발전 전망이 수요 부하에 근접하는 수준이 아니라 최대 부하를 훨씬 초과하는 수준이라는 점, 재생에너지 발전 비중이라는 목표가 설정되어 있다는 점 등은 실제 전력 계통 운영에 큰 어려움을 발생시킬 것이다. NZE의 경우, 태양광, 풍력, 해양에너지를 합한 변동성 재생에너지 발전은 2020년 20.2 TWh에서 2030년 237 TWh, 2050년에는 649 TWh까지 증가한다. 변동성 재생에너지 발전이 총 발전량에서 차지하는 비중은 2030년 30%, 2050년은 67%에 이른다. 이 경우 태양광과 풍력 발전의 시간당 평균 발전의 최대는 2030년 71 GW, 2050년은 199 GW에 도달하게 된다. 2040년대 이후에는 모든 시기에 변동성 재생에너지의 초과 발전이 발생한다. 연간 초과 발전량은 2050년 약 90 TWh로 추정되며, 이는 2050년 총 발전량 971 TWh의 약 9.3%, 변동성 재생에너지 발전량의 13.9%에 달한다. 변동성 재생에너지 발전이 낮은 수준인 경우에는 일시적으로 출력제한을 하거나 부하 관리 및 터빈 발전기의 급전 변경을 통해 대응할 수 있지만 변동성 재생에너지 발전의 비중이 높아질 경우 이러한 방식으로는 시스템의 안정성을 확보가 어려울 것으로 예상된다. 또한 변동성 재생에너지 발전의 초과 발전량을 전기 수요 충당에 활용한 경우가 '2030 NDC 상향안'이나 '2050 탄소중립 시나리오'의 재생에너지 발전 비중을 만족하기 때문에 변동성 재생에너지 발전의 확대는 초과 발전량에 대한 정확한 예측과 함께 초과 발전량을 수용하기 위한 대규모 에너지 저장장치의 확보가 필요하다.

탄소중립을 향한 경로는 수 많은 온실가스 감축 수단들의 조합으로 결정되며, 감축 수단들에 대한 우선 순위와 적용 정도에 따라 다양한 온실가스 배출 경로가 발생한다. 시나리오는 모든 수단들이 적정 시점에 기술적으로 그리고 경제적으로 사용 가능하다는 가정 하에 정해진 수준에 도달하기 위해 택할 수 있는 여러 경로 중에 하나를 설명하는 것이다. 이러한 경로는 에너지 사용 기기의 효율이 어느 정도 향상되어야 하는지 그리고 어느 시점에 설비 투자를 통해 기존 기기 및 설비를 대체해야 되는지를 보여준다. 정책 당국은 정책의 실현 가능성, 정책 비용, 온실가스 배출 경로에 따른 사회적 경제적 파급 효과 등을 비교하여 정책을 결정해야 한다.

모든 정책 시나리오에서 정도와 시기의 차이는 있지만 공통적인 어려움과 도전이 발생한다. 발전 부문은 재생에너지 발전 비중의 확대, 수소 기술의 개발, 전력 계통의 안정성 확보가 과제로 남을 것이다. 모든 시나리오에서 변동성 재생에너지 발전의 비중이 급격하게 증가하기 때문에 변동성 재생에너지 발전의 불확실성, 교류 전원 체계의 관성 유지 및 주파수 품질 관리 등의 문제에 대해 더욱 신속하게 대응해야 한다. 또한 장기적으로 변동성 재생에너지 발전을 저장할 에너지 저장장치에 대한 설비 확보가 필요하다. 건물 부문에서는 난방 연료의 감축과 대체가 필요한데, 단열을 포함한 건축 기술과 건축 관련 규제도 강화해야 하지만, 향후 전기 난방 보일러의 허용을 비롯하여 건물 난방 부분에서 수소를 활용하는 기술 개발도 필요하다. 탄소 포집, 수소 경제 그리고 재생에너지 발전은 상호 유기적인 영향을 미치기 때문에 각 부문의 정책 수단들에 대한 역할과 비중에 대한 신중한 판단이 중요하다.

한편, 시나리오 분석에 따르면 모든 부문에서 탄소중립으로 가는 중간 다리 역할을 하는 수단과 기술들이 존재한다. 예를 들어 가스 발전은 탄소중립 과정에서 전기의 안정적 공급과 시스템 유지를 위한 역할이 확대되지만 정책 방향은 탄소 배출의 원천인 가스 발전의 궁극적 폐지를 향하고 있다. 이는 현실적으로 탄소중립의 과정에서 사업자들이 가스 발전의 온실가스 배출을 줄이기 위한 신규 투자를 저해하는 요인으로 작용할 것이다. 즉, 미래 기술을 기반으로 한 최종 체계로 넘어가기 전 임시적인 중간 단계에 대한 투자에 대해 경제적 보상이 충분하지 않을 경우 탄소중립의 중간 경로는 상당한 지연될 수 있다.

본 보고서의 시나리오 분석은 정책과 기술에 대한 정보를 최대한 수집하여 객관적으로 미래를 전망하고자 했다. 장기 전망이 갖는 기본적인 불확실성 외에도 탄소중립을 위한 시나리오에는 전망의 불확실성을 증폭시키는 요인들이 존재한다. 대표적인 불확실성 요인으로 미래 기술의 기술 특성 계수와 수소 경제로 인한 에너지 시스템의 변화를 들 수 있다. 탄소중립의 경로가 의존하는 미래 기술은 투입-산출에 대한 특성이 넓은 범위를 갖고 있으며, 기술적 특성 계수의 불확실성은 결과적으로 도출되는 에너지 수요 및 온실가스 배출량의 기대치를 크게 변동시킬 수 있다. 수소 경제로의 전환은 현재 에너지 시스템을 표현하는 에너지 통계 체계의 변화를 요구한다. 이미 존재하는 에너지 상품을 이용한 수소 생산은 국가 총에너지 공급의 양을 증가시키지는 않지만 수소 수요의 증가는 기존 에너지 상품에 대한 수요를 증가시켜 총에너지 공급의 양을 증가시킨다. 수소의 수입은 직접 국가 총에너지 공급을 증가시킨다. 이런 유기적인 관계는 미래 기술의 불확실성과 결합하여 장기 에너지 수급 및 온실가스 배출의 결과에 대한 불확실성을 높이게 된다. 따라서 본 보고서의 에너지 및 온실가스 배출에 대한 수치는 크기의 정확성 보다는 추세의 방향에 중점을 두고 해석할 필요가 있다.

요약 및 특징

코로나19 팬데믹 위기의 성공적 극복으로 위기 이전의 상태를 빠르게 회복하지만, 에너지 수요는 위기 이전 전망보다 감소

2020년은 전 세계를 휩쓴 코로나19의 영향으로 세계 경제가 크게 타격을 받았으며 우리나라도 그 영향을 피해갈 수 없어서 2020년 말에도 여전히 신규 확진자가 매일 3백명대 이상이 발생하고 방역단계가 수도권 2.5, 전국 2단계가 지속되는 등 그 피해가 지속되고 있으며, 이로 인해 2020년 경제는 전년 대비 1.6%의 하락이 예상되고 에너지 소비도 2.5% 감소할 전망임

우리나라는 정부의 적극적인 방역 노력과 국민의 희생적인 협조가 어우러져 유럽이나 미국, 일본 등 주요 국가들에 비해 피해가 극히 미미한 수준으로 억제되었으며 코로나19의 위기에서도 가장 빠르게 벗어날 것으로 기대되고 있는데, 경제 수준이나 에너지 소비 수준이 2021년에 이미 코로나19 위기 이전의 수준을 회복하고 이후에도 지속적으로 성장하면서 2045년에는 총에너지 수요가 340백만 toe로 2019년 대비 12.4%가 증가할 것으로 예상됨

최종 소비 부문에서 에너지 수요의 증가를 주도하는 것은 여전히 산업 부문이 될 것으로 예상되며 서비스 부문도 빠르게 에너지 수요가 증가하지만, 가정 부문은 이전 전망에서 진단한 포화 수준 도달이 여전히 유지되면서 전망 기간 에너지 수요가 감소함. 수송 부문의 경우 이전에 비해 전기 자동차 및 수소 자동차의 보급 속도가 훨씬 빨라지면서 코로나19 위기 회복 이후 에너지 수요가 감소할 것으로 전망됨

하지만 코로나19 위기 이전 2019~2040년 경제가 연평균 1.8% 성장하고 총에너지 수요는 2040년 352백만 toe 수준이 될 것으로 전망된데 비해, 2020 장기 전망에서는 코로나19 충격으로 2020년 경제 및 총에너지 수요가 감소하면서 2019~2040년 경제 성장은 연평균 1.6% 수준으로 하락하고 2040년 총에너지 수요는 342백만 toe 수준으로 감소함

만약 코로나19의 위기에서 바로 벗어나지 못하고 경제의 성장 잠재력을 잃어버리게 되는 경우(저성장 시나리오) 경제 성장률은 2019~2045년 연평균 1.0%로 떨어지고 2045년 총에너지 수요는 311백만 toe, 에너지 부문 온실가스 배출은 532백만 톤으로 전망되는데, 이는 '제3차 에너지기본계획' 2040년 에너지 수요 저감 목표에 따른 온실가스 배출 시뮬레이션 결과인 534백만 톤과 비슷한 수준임

'제9차 전력수급기본계획'을 통해 온실가스 감축을 위한 발전 부문의 노력이 구체화되면서 에너지 수요와 온실가스 배출 사이의 탈동조화 진행

2045년에는 석탄, 석유, 가스 등 화석 에너지가 258백만 toe로 총에너지 수요의 75.7%를 차지할 것으로 전망됨. 화석 에너지의 비중은 코로나19 위기 이전의 전망에서 2040년에 79.9% 수준으로 전망된 것에 비해 크게 감소한 것으로, 코로나19 위기 이전의 전망에서는 2040년 석탄과 석유의 비중이 59.7%이고 가스의 비중이 20.2%였던데 반해 2020 전망에서는 2040년 석탄과 석유의 비중이 54.5%로 감소하고 가스의 비중이 21.4%로 늘어남. 한편 2040년 원자력의 비중은 7.5%로 코로나19 위기 이전의 전망과 비슷하지만, 신재생에너지는 16.3%로 코로나19 위기 이전 전망에 비해 비중이 크게 증가함

이러한 에너지 믹스의 변화는 전기 자동차의 보급이 이전 전망보다 크게 늘어나고 석유 수요가 감소하는 등 최종 소비 부문의 전망 변화도 영향을 미쳤지만, 2020년 12월 발표된 '제9차 전력수급기본계획'의 발전 설비 계획에서 2025년 이후 20기 10.6 GW 규모의 석탄 화력 발전 설비가 추가로 연료를 천연가스로 전환하고 신재생에너지 발전 설비가 더 빠르게 확대되는 등 이전 계획에 비해 온실가스 감축 수단이 크게 강화되었기 때문임

총에너지 수요가 코로나19 위기 이전의 전망보다 감소하는 가운데 석탄의 비중이 크게 감소하고 가스와 신재생에너지 비중이 증가하면서 에너지 사용으로 인한 온실가스 배출은 2025년 644백만 톤(tCO2eq)에서 정점을 기록한 후 2045년 589백만 톤으로 감소할 것으로 예상되어 배출 정점의 시기도 빨리 도래하고 배출 규모도 작아질 것으로 분석됨

총에너지 수요 및 온실가스 배출의 감소는 코로나19로 인한 피해로 경제 규모가 감소한 것이 이후에도 지속적인 영향을 미쳐 2040년 경제 규모가 이전 전망에 비해 작아진 탓도 있지만, 그 동안 미세먼지 및 온실가스 배출 감축을 위한 정책적 노력의 성과가 나타나면서 총에너지 수요 및 온실가스 배출 전망에 영향을 미쳤기 때문임. 기준 시나리오의 온실가스 배출이 아직 국가 온실가스 감축 목표나 탄소 제로 수준에는 미치지 못하지만, 노력의 결과는 에너지 수요와 온실가스 배출의 뚜렷한 탈동조화로 나타남

온실가스 배출 추가 감축을 위한 정책 강화와 탄소 제로를 위한 시사점

장기 전망에서 나타나기 시작한 에너지 수요 및 온실가스 배출의 감소를 더욱 강화하고 세계적으로 확산되고 있는 탄소 제로를 추구하기 위해서는 에너지 효율 향상을 통한 에너지 소비 감소, 최종 소비 부문의 전기화 가속과 발전 부문의 탈 탄소화, 그리고 탄소 중심의 에너지를 수소 중심의 수소 경제로 전환하는 노력이 필요하며, 그 과정에는 기술적, 경제적, 사회적 도전이 필요한 많은 어려움이 예상됨

'제3차 에너지기본계획'의 목표와 비교할 때 2050 탄소 제로를 위해서는 2040년 기준 온실가스 배출 534백만 톤에서 80%인 421백만 톤을 추가로 줄여야 하며, 이를 위해서는 발전 부문에서 약 191백만 톤, 산업 부문에서 165백만 톤을 감축하고 수송 부문에서는 '제3차 에너지기본계획'의 목표보다 56% 이상을 추가 감축해야 하는 것으로 분석됨. 온실가스 배출 감축의 상당 부분은 수소 경제로의 전환과 온실가스 포집을 통해서 달성되기 때문에 온실가스 배출의 급격한 감소에도 불구하고 총에너지 수요는 2040년 290백만 toe로 '제3차 에너지기본계획'의 목표 수준 312백만 toe보다 7.2% 감소에 그침

온실가스 감축은 수소 관련 기술 및 탄소 포집 기술의 개발과 더불어 기존 기기 및 설비의 교체 속도가 관건인 것으로 분석되며, 수송 부문의 사례를 보더라도 전기 및 수소 자동차의 보급 속도 증가가 자동차 연료 소비 및 수송 부문 온실가스 배출에 큰 영향을 미침. 탄소 제로를 향한 길은 기존에 예상되었던 문제점들을 의외의 방법으로 해결할 수도 있으나 동시에 기존에 고려하지 못했던 새로운 문제들이 발생하고, 이는 우리에게 끊임없는 도전 과제들을 던져줄 것임

요약 및 특징

2019 장기 에너지 전망은 ‘제3차 에너지기본계획’ 수립 이후 첫 전망으로 기본계획의 기준 전망과 유사

‘2019 장기 에너지 전망’은 2019년 상반기 ‘제3차 에너지기본계획’이 발표된 이후 시행된 첫 장기 에너지 수급 전망으로, 본 보고서에서 설명하고 있는 “기준 시나리오”는 경제 및 인구에 대한 예측과 함께 현재에 알려진 기술이 추세적 발전을 지속하고, 전망 시점을 기준으로 시행되고 있는 에너지 관련 정책 및 수단들이 일몰 시점을 포함하여 전망 기간에도 지속된다는 가정 하에 예상되는 미래의 에너지 수급 구조임. 즉, ‘제3차 에너지기본계획’이 제시하고 있는 최종 소비 목표는 목표를 달성하기 위해 제안한 정책 수단들이 구체적으로 입법화되거나 정부 정책으로 추진되기 이전이기 때문에 기준 시나리오에 반영하지 않으며, 대신 목표 시나리오를 도입하여 ‘제3차 에너지기본계획’의 목표를 달성할 경우 예상되는 에너지 수급 경로를 별도로 제시함

에너지 최종 소비는 기준 시나리오에서 2018년 236.7백만 toe 대비 연평균 0.8% 증가하여 2040년에는 약 281백만 toe에 도달할 것으로 전망되며, 최종 소비 증가의 약 85%는 산업 부문에서 발생할 것으로 분석됨. 한편 연료용 석유 소비를 가스와 전기가 대체하면서 가스, 전기 및 열에너지, 신재생에너지가 최종 소비에서 차지하는 비중은 2018년 36.9%에서 2040년에는 41%를 넘어설 것으로 예상됨

2040년 총에너지 수요는 경제 성장 및 산업 구조 전망의 변화와 최근 통계 자료의 반영으로 ‘제3차 에너지기본계획’ 기준 전망 대비 약 1% 증가한 352백만 toe 수준에 그칠 것으로 예상되지만, 2030년대 중반 약 357백만 toe 수준의 정점에 도달한 후 감소할 것으로 전망됨. 2030년대 중반 이후 총에너지 수요의 감소는 전기 수요 증가율 하락과 노후 석탄화력 발전소 및 원자력 발전소의 폐지와 연료 전환이 큰 영향을 미치는 것으로 나타남. 석탄화력과 원자력의 발전량이 총발전량에서 차지하는 비중은 각각 25%와 17% 수준으로 하락하는 반면 가스복합화력과 신재생에너지 발전량은 2040년 각각 39%와 18% 수준으로 증가하면서 발전 부문의 연료 비중 순위가 변동할 전망임

한편, 에너지 사용으로 인한 온실가스 배출은 2018년 640.1백만 톤(tCO2eq)에서 2030년대 초반 701백만 톤까지 증가한 이후 점차 감소하며, 온실가스 배출의 증가 속도는 약 연평균 0.2% 수준으로 같은 기간 연평균 0.6% 증가하는 총에너지나 1.8% 증가하는 국내총생산에 비해 많이 낮을 것으로 예상됨. 2030년대 초반 온실가스 배출 정점이 발생하는 것은 전기 수요 증가의 둔화와 에너지 전환 정책으로 인한 노후 석탄화력 폐지 및 신재생에너지 발전 증가가 주요 원인임

2019 장기 전망의 기준 시나리오 결과는 이전 전망과 마찬가지로 에너지 효율 개선과 더불어 생산 활동 둔화로 인해 에너지 수요 증가의 정체가 나타나며, 에너지 전환 정책으로 인해 온실가스 배출의 정점과 에너지 수요 정점의 발생 시기가 나타나고 있음을 보여줌. 온실가스 감축 수단 역할을 담당하던 원자력의 점진적 축소와 노후 석탄화력 발전소의 폐지는 신재생에너지 보급 및 가스 발전 확대의 상호 작용으로 온실가스 배출 정점의 시기를 결정하는 중요한 역할을 할 것으로 예상됨

에너지 저감 목표 달성으로 총에너지 수요는 2018년 306.1백만 toe에서 2040년 312백만 toe로 증가 정체

부문별 수요관리 강화를 핵심 수단으로 이용하여 최종 에너지 소비를 기준 시나리오 대비 약 19% 가량 감축할 경우, 총에너지 소비는 2018년 306.1백만 toe에서 2040년 312백만 toe로 기준 시나리오 대비 11% 감소할 것으로 분석됨. 수력을 포함한 신재생에너지가 총에너지에서 차지하는 비중은 2040년 약 18% 수준에 근접하고 발전량에서 차지하는 비중은 2030년에 20.6%, 2040년에는 35%까지 증가함. 반면, 원자력과 석탄이 차지하는 비중은 2040년 각각 19%와 26%로 2018년 23.4%와 40.6%에서 크게 축소될 전망임

원료를 제외한 최종 에너지 소비는 2018년에 181.4백만 toe에서 2026년에 약 187백만 toe 수준으로 정점을 기록한 후 감소하여 2040년에는 2018년 대비 약 4% 적은 174백만 toe 수준이 될 것으로 전망됨. 최종 에너지 소비는 산업 부문과 수송 부문에서 크게 감소할 것으로 보이는데, 산업 부문의 에너지 감소는 주로 가열용과 동력용 에너지 소비에서 발생하며, 수송 부문은 연비 향상과 친환경 자동차 보급으로 도로 부문에서 대부분 발생함

에너지기본계획의 목표 달성은 기기 및 설비의 효율 향상과 더불어 기존 기기 및 설비의 교체 속도가 관건인 것으로 분석되며, 수송 부문의 사례를 보더라도 내연 기관의 연비 향상 속도와 함께, 고효율 내연 기관 자동차로의 빠른 교체, 친환경 자동차의 보급 속도 증가가 자동차 연료 소비에 큰 영향을 미침. 따라서 에너지 소비 목표 달성을 위한 기술 개발 투자와 함께 기기 및 설비 보급을 위한 지원이 병행되어야 함

요약 및 특징

‘제3차 에너지기본계획’ 수립을 위한 장기 에너지 전망 기준 시나리오

정부는 <녹색성장기본법>과 <에너지법>에 근거하여 2019년 상반기까지 ‘제3차 에너지기본계획’을 수립하기 위해 작업 중이며, 이러한 과정의 하나로 총괄 분과, 수요 분과, 공급 분과, 산업 일자리 분과, 갈등 관리 소통 분과 등으로 구성된 민간 워킹 그룹을 구성하고 시민단체를 포함한 에너지 전문가들의 의견을 모아 권고안을 작성함. 본 보고서는 ‘제3차 에너지기본계획’ 수립을 위한 연구의 일부로 진행된 에너지 수급 추이 및 전망 결과를 상세히 설명하기 위해 작성됨

본 보고서에서 설명하고 있는 장기 에너지 전망 “기준 시나리오”는 경제 및 인구에 대한 예측과 함께 현재에 알려진 기술이 추세적 발전을 지속하고, 전망 시점을 기준으로 시행되고 있는 에너지 관련 정책 및 수단들이 일몰 시점을 포함하여 전망 기간에도 지속된다는 가정 하에 예상되는 미래의 에너지 수급 구조로 정의함. 이는 미래의 에너지 수급을 예측(Forecast)하기 위한 것이 아니라, 경제, 사회, 소비 행태를 비롯하여 에너지 관련 정책의 변화가 미래에 어떤 변화를 가져올지 전망(Outlook)하고 에너지 시스템에 영향을 미칠 중요 요인들과 불확실성에 대한 정보를 제공하기 위한 것이며, ‘제3차 에너지기본계획’에서도 정부의 목표를 분석하고 평가하기 위한 기준으로 사용됨

정부는 환경, 안전, 경제를 축으로 에너지 정책의 전환을 추구하고 있으며 이러한 정책 전환의 핵심은 이미 ‘국정운영 5개년 계획’, ‘재생에너지 3020 이행계획’, ‘제8차 전력수급기본계획’ 등에 부분적으로 담겨있으며, ‘제3차 에너지기본계획’은 이러한 변화를 종합한 에너지 정책의 철학과 방향을 제시할 것으로 기대됨. 하지만, 에너지 전환이라는 패러다임은 이미 일부 정책에 반영되어 시행되고 있으며, 이는 기준 시나리오에서도 과거와 구별되는 에너지 수급 구조나 온실가스 배출 추이를 만들 것으로 분석됨

예를 들어, ‘제8차 전력수급기본계획’의 설비 계획에 따라 이미 건설이 진행 중인 신규 석탄화력 발전소 총 13기, 12.4 GW가 예정대로 가동되지만, 정부의 석탄화력 발전에 대한 정책이 그 이후에도 유지된다면 2030년 이전에 총 14기, 5.5 GW의 석탄화력 발전소가 폐지되고, 2030년 이후 19기, 8.9 GW의 석탄화력 설비가 추가로 폐지됨. 또한 원자력 발전소도 신고리 6호기를 마지막으로 신규 건설이 중단되며, 2020년대 11기, 9.1 GW, 2030년대 4기, 4 GW 규모의 설비가 가동 중지될 것으로 예정임. 석탄과 원자력 발전 설비의 폐지는 가스복합화력 설비와 신재생에너지 설비의 확대를 통해 대응할 계획임

이러한 변화로 2040년 석탄화력과 원자력의 발전량이 총발전량에서 차지하는 비중은 각각 26%와 15% 수준으로 하락하는 반면 가스복합화력과 신재생에너지 발전량은 2040년 각각 41%와 18% 수준으로 증가할 전망임. 석탄과 원자력 발전의 감소를 가스 및 신재생에너지 발전이 대체하면서 전망 기간 발전 부문의 연료 수요는 연평균 0.7% 증가하고 온실가스 배출은 연평균 0.1% 증가에 그칠 뿐만 아니라, 발전 연료 수요와 온실가스 배출의 경로는 2030년대 초반이나 중반에 정점에 도달할 것으로 전망됨

인구 정체와 경제의 장기 잠재 성장률 하락으로 에너지 수요 증가는 둔화

최근 저유가 지속과 세계 경제의 회복 등 외부적인 요인과 소득 주도 성장의 효과로 수출이 큰 폭으로 증가하고 단기적으로 경제 상황이 호전되고 있지만, 가계 부채의 증가와 철강, 자동차, 조선 등 주요 업종의 대내외 상황 악화뿐만 아니라 생산가능인구의 감소, 자본 축적 속도 둔화 등으로 장기 잠재 경제성장률이 전망 기간 연평균 2.0% 증가하여 과거보다는 낮아질 것으로 예상됨. 한편, 탈공업화의 진전으로 서비스업이 경제 성장을 주도하면서 제조업 비중은 2017년 29.1%에서 2040년에는 26.9%로 소폭 축소되지만, 제조업 내에서는 디지털 경제의 확산에 따라 기계류 업종이 연평균 2.1%로 빠르게 성장하고, 국제 유가의 완만한 상승과 설비 증설 및 고도화, 배터리 등을 중심으로 한 석유화학 제품 수요의 꾸준한 증가로 석유화학 업종이 연평균 1.5% 성장할 것으로 전망됨

인구 정체, 경제 성장 둔화 및 에너지 저소비형 경제 구조, 에너지 효율 개선으로 에너지의 최종 소비는 전망 기간 연평균 0.8%, 약 46백만 toe 증가하여, 과거 대비 증가 속도가 대폭 하락할 전망임. 석유화학 업종의 원료용 석유제품 수요 증가로 산업 부문이 최종 소비 부문 에너지 수요 증가의 대부분을 차지하며, 인구 증가 정체와 자동차 연비 개선, 그리고 난방 및 단열 효율의 지속적 상승으로 수송 부문과 건물 부문의 에너지 수요 증가는 크게 둔화됨. 특히, 수송 부문의 경우 내연기관 자동차 연비 향상 및 전기 자동차 보급 확대가 영향을 미쳐 2030년 무렵 에너지 소비가 정점에 도달할 것으로 전망됨. 원료용을 포함한 최종 소비 전체를 보면 2040년에도 석유가 전체 소비의 45%가량을 차지하여 여전히 최대 에너지 상품 공급원의 역할을 수행하지만, 원료용을 제외할 경우 2030년대 후반에는 전기가 최종 소비 부문의 연료용 에너지 상품에서 석유를 추월하여 최대 에너지 공급원으로 부상함

최종 소비 부문의 에너지 수요 증가율 하락과 발전 부문의 석탄화력 발전소 최대 출력 제한 및 효율 향상, 노후 석탄화력 및 원자력 발전소 폐지 등으로 총에너지 수요는 최종 소비 증가 속도보다는 낮은 연평균 0.6% 증가하여 2017년 300.3백만 toe에서 2040년 347백만 toe에 도달할 것으로 전망됨. 한편, 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20%까지 확대하는 등 정부가 신재생에너지 보급 확대에 집중하고, 원자력 발전 설비는 2030년까지 약 9 GW 규모가 폐지되면서, 원자력의 감소와 신재생에너지의 증가가 2030년 이전에 30백만 toe 수준에서 교차하여 2030년대에는 신재생에너지가 총에너지에서 차지하는 비중이 원자력을 추월할 것으로 예상됨

원자력 발전 설비의 폐지에도 불구 총에너지 수요와 온실가스 배출의 정점 발생

총에너지 수요는 2030년대 중반 약 352백만 toe 수준의 정점에 도달한 후 감소할 것으로 전망되는데, 경제성장률이나 최종 소비 증가율에 비해 총에너지 수요 증가율이 낮은 것은 과거 대비 큰 폭으로 하락한 전기 수요 증가율, 노후 석탄화력 발전소 및 원자력 발전소의 폐지와 연료 전환, 석탄화력 발전소 최대 출력 제한 및 봄철 노후 석탄 설비 한시적 가동 중지 및 효율 향상이 큰 영향을 미치는 것으로 나타남. 석탄화력 및 원자력의 축소를 가스복합화력이 상당 부분 대체하면서 평균 발전효율이 상승하는 것이 2040년 기준 총에너지 수요의 약 8%가량을 절약하는 것으로 분석됨

한편, 에너지 사용으로 인한 온실가스 배출은 2017년 623.5백만 톤(tCO2eq)에서 2030년대 초반 693백만 톤까지 증가한 이후 점차 감소할 것으로 분석됨. 연평균으로 환산하면 온실가스 배출의 증가 속도는 약 0.3% 수준으로 같은 기간 연평균 0.6% 증가하는 총에너지나 2.1% 증가하는 국내총생산에 비해 온실가스 배출의 증가 속도는 많이 낮아질 것으로 예상됨

2030년대 초반 온실가스 배출 정점이 발생하는 것은 전기 수요 증가의 둔화와 에너지 전환 정책으로 인한 노후 석탄화력 폐지 및 신재생에너지 발전 증가가 주요 원인임. 즉, 온실가스 감축 수단 역할을 담당하던 원자력이 2020년대 중반 이후 축소되지만, 원자력의 감소로 인한 온실가스 배출 증가 요인은 신재생에너지 보급 확대로 대응하고 석탄화력 발전을 가스복합화력으로 대체하면서 전반적인 온실가스 배출은 감소하는 것으로 나타남. 원자력 및 노후 석탄화력 발전소의 폐지, 온실가스 감축을 위한 신재생에너지 보급 및 가스 발전의 확대의 상호 작용은 온실가스 배출 정점의 시기를 결정하는 중요한 역할을 할 것으로 예상됨

기준 시나리오의 결과는 에너지 효율 개선과 더불어 생산 활동 둔화로 인해 에너지 수요 증가의 정체가 뚜렷하게 나타나며, 온실가스 배출의 정점 발생 시기뿐만 아니라 에너지 수요 정점의 발생도 에너지 전환 정책의 유지 여부에 따라 달라질 수 있음을 동시에 알려주고 있음. 또한, 석탄화력과 원자력 발전의 축소 그리고 신재생에너지 발전의 확대가 ‘제3차 에너지기본계획’ 정책 목표에서 강화될 경우, 계통 주파수 유지를 중심으로 한 전력 시스템의 안정적 운영, 불확실성에 대한 대응 능력, 발전용 에너지의 세제 형평성, 시스템 비용과 환경 비용을 아우르는 발전 비용, 전기 요금 인상을 중심으로 한 에너지 가격 등 광범위한 문제에 대한 사회적 논의와 해결 방안에 대한 공감대가 더욱 필요함

요약 및 특징

정부의 에너지 전환 정책은 과거와 차별적인 에너지 수요 구조와 온실가스 배출 경로를 제시

정부의 에너지 전환 정책의 목표와 추진 방법을 선명하게 드러낸 ‘신고리 5,6호기 공론화’ 과정과 그 이후의 후속 조치를 살펴 보면, 정부는 환경, 안전, 경제를 축으로 에너지 정책의 전환을 추구하고 있으며 이러한 정책 전환은 2017년 말 확정된 ‘제8차 전력수급기본계획’과 2018년 발표될 ‘제3차 에너지기본계획’에서 구체화 될 예정임. 에너지 전환 정책이 우리 사회의 에너지에 대한 패러다임 변경으로 정착될 경우 우리나라의 에너지 수요 구조나 온실가스 배출 추이는 과거와 크게 차별적인 모습을 보일 것으로 예상됨

구체적으로 살펴 보면, 이미 건설이 진행 중인 신규 석탄화력 발전소 총 13기, 12.6 GW는 예정대로 가동이 되겠지만 미세먼지에 대응하기 위한 탈석탄 정책 방향으로 2030년 이전에 총 10기 3.3 GW의 석탄화력 발전소가 폐지되고, 노후 석탄화력 발전소의 폐지 및 신규 석탄화력 발전소의 진입 금지 방침이 이후에도 변함없이 추진된다면 2030년 이후 23기 11 GW의 석탄화력 설비가 추가로 폐지될 것으로 예상됨. 정부의 원자력 축소 정책이 유지될 경우 원자력 발전소도 신고리 5, 6호기를 마지막으로 신규 건설이 중단되며 2020년대 11기 9.1 GW, 2030년대 4기 4 GW 규모의 설비가 가동 중지될 것으로 예상됨. 석탄과 원자력 발전 설비의 폐지로 부족해지는 설비는 가스복합화력 설비와 신재생에너지 설비의 신규 건설을 통해 대응할 예정인데, 정부는 ‘재생에너지 3020 이행계획’을 통해 풍력 및 태양광 중심의 발전 부문 신재생에너지 목표를 제시하기도 함

이러한 변화로 2040년 석탄화력과 원자력의 발전량이 총발전량에서 차지하는 비중은 각각 26%와 15% 수준으로 하락하는 반면 가스복합화력과 신재생에너지 발전량은 2040년 각각 39%와 19% 수준으로 증가할 전망임. 원자력 설비의 가동 수명이 연장될 경우 2030년대 중반 원자력 설비가 석탄화력 발전 설비 규모를 넘어설 것이라는 지난 전망과 달리 원자력 발전 설비의 신규 건설뿐만 아니라 기존 설비의 유지에 대한 정부 정책 방향이 분명해지면서 원자력 발전량은 오히려 신재생에너지 발전량보다 작아질 것으로 전망됨. 발전용 가스 수요는 단기적으로는 석탄화력 발전의 증가로 감소하겠지만 2030년대 초반 대형 노후 석탄화력 발전소가 폐지되기 시작하면서 다시 증가하여 2040년에는 과거 최고 수준보다 44% 높은 수준에 도달할 것으로 예상됨

석탄과 원자력 발전이 감소하고 이를 가스 및 신재생에너지 발전이 대체하면서 전망 기간 발전 부문의 연료 수요는 연평균 0.5% 증가하고 온실가스 배출은 연평균 0.2% 증가에 그쳐 2040년에도 현재와 비슷한 수준일 것으로 예상되지만, 발전 연료 수요와 온실가스 배출의 경로는 2030년대 초반 정점을 기록한 후 감소하는 모습을 보일 것으로 전망됨. 특히 발전용 연료 수요의 정점이 전망에서 나타난 것은 처음으로, 이는 석탄뿐만 아니라 원자력 발전의 감소 일부를 발전 효율이 높은 가스가 대체하기 때문이며 신재생에너지 발전의 비중이 높아질수록 가스 발전의 역할도 더욱 커질 것으로 예상됨

석탄과 원자력 발전의 축소 그리고 신재생에너지 발전의 급격한 확대라는 과거에 경험해보지 못한 에너지 정책의 방향 전환으로 인해 계통 주파수 유지를 중심으로 한 전력 시스템의 안정적 운영, 불확실성에 대한 대응 능력, 발전용 에너지의 세제 형평성, 시스템 비용과 환경 비용을 아우르는 발전 비용, 전력 요금 인상을 중심으로 한 에너지 가격 등 광범위한 문제에 대한 사회적 논의의 필요성이 더욱 강조되고 있음

경제의 장기적인 성장 잠재력이 낮아지면서 에너지 수요 증가는 둔화

최근 우리 경제는 저유가 지속과 세계 경제의 회복 등 외부적인 요인에 힘입어 수출이 큰 폭으로 증가하고 단기적으로 경제 상황이 호전되고 있지만 가계 부채의 증가와 철강, 자동차, 조선 등 주요 업종의 대내외 상황 악화뿐 아니라 생산가능인구의 감소, 자본 축적 속도 둔화 등으로 경제의 성장 잠재력이 약화되면서 과거에 비해 장기 성장률이 낮아질 것으로 예상됨. 정부에서 추진하고 있는 소득 주도 경제 성장이 성장 기반을 어떻게 바꾸어 갈 지에 대해서는 여러 의견이 존재하지만 구체적인 분석과 전망이 없는 상태이기 때문에 본 전망에서는 과거의 경제 성장 전망을 기준으로 에너지 수요를 분석함

모든 시나리오에서 전망 기간의 총에너지 수요 증가율은 연평균 1% 미만에 그칠 것으로 전망되는데, 기준 시나리오의 경우 GDP는 전망 기간 중 연평균 2.1% 성장하는 반면, 지속적인 에너지 효율 향상과 에너지 절약, 에너지 전환 정책에 따른 탈석탄 및 탈원자력과 이에 상응하는 천연가스 및 신재생에너지 보급 확대 등으로 총에너지 수요는 2016년 295.7백만 toe에서 연평균 0.6% 증가하여 2040년 343백만 toe에 도달하는 것으로 예상됨. 국내총생산(GDP) 한 단위 당 소비되는 에너지는 전망 기간 약 30% 감소하여 과거보다 더 빠르게 에너지원단위가 개선되는 것으로 분석됨

한편 총에너지 수요 증가 둔화와 저탄소형 에너지 구조로의 변화로 인해 에너지 부문 온실가스 배출은 2016년 615백만 톤에서 2030년대 초반 689백만 톤까지 증가한 이후 점차 감소할 것으로 분석됨. 연평균으로 환산하면 온실가스 배출의 증가 속도는 약 0.3% 수준으로 같은 기간 연평균 0.6% 증가하는 총에너지나 2.1% 증가하는 국내총생산에 비해 온실가스 배출의 증가 속도는 많이 낮아질 것으로 예상됨. 2030년대 초반 온실가스 배출 정점이 발생하는 것은 전력 수요 증가의 둔화와 에너지 전환 정책으로 인한 노후 석탄화력 폐지 및 신재생에너지 발전 증가가 주요 원인임. 특히 신재생에너지 발전 보급 확대가 원자력 발전 축소와 병행되면서 노후 석탄화력 발전소 폐지 정책의 유지는 온실가스 배출의 정점 발생에 결정적인 역할을 할 것으로 예상됨

‘2017 장기 에너지 전망’의 결과는 에너지 효율 개선과 더불어 생산 활동 둔화로 인해 에너지 수요 증가의 정체가 더욱 뚜렷하게 나타나며 에너지 수요 저감 또는 국가 온실가스 감축 목표의 상당 부분이 경제 활동의 둔화로 인해 달성될 수 있다는 것을 의미함. 하지만 온실가스 배출의 정점 발생 시기뿐만 아니라 에너지 수요 정점의 발생도 에너지 전환 정책의 유지 여부에 따라 달라질 수 있음을 동시에 알려주고 있음. 따라서 앞서 언급한 사회적 논의를 비롯하여 노후 석탄화력 발전소 및 원자력 발전소의 폐지로 인한 불안감이나 불확실성에 대해 신뢰할 수 있는 분석과 정보 제공이 필요함

노후 원자력 발전 설비의 계속 운전 금지에도 불구 온실가스 배출의 정점은 더욱 이른 시점에 발생

‘2016 장기 에너지 전망’에서는 2020년 이후 대규모로 발생할 원자력 설비의 계속 운전 허용 여부 문제를 합리적으로 결정하기 위한 제도적 준비와 사회적 합의 필요성을 강조한 바 있는데, 2017년 새로운 정부가 들어서면서 사회적 합의를 바탕으로 한 정책 결정을 위해 공론화 과정을 도입하고 신고리 5, 6호기의 건설 지속 여부와 향후 원자력 발전에 대한 정책 방향을 결정하였음

신고리 5,6호기 공론화 위원회의 결정과 정부의 탈원자력 방침에 따라 2016년 현재 가동 중인 원자력 발전 설비 중에서 2030년 이전 11기, 2030년 이후 2040년까지 4기 등 총 15기가 가동 중지될 예정임. 원자력 발전은 안전성 논란에도 불구 온실가스 배출 저감 수단으로써의 역할이 있기 때문에 원자력 발전소의 계속 운전 불허는 온실가스 감축 목표 달성 여부에 의문을 발생시킬 수 있음. 하지만, 정부의 재생에너지 발전 비중 목표 상향 조정과 적극적인 보급 확대 정책의 병행은 원자력 발전 설비 폐지로 인한 온실가스 배출 증가 요인을 상쇄하는 작용을 함

원자력의 감소로 인한 온실가스 배출 증가 요인은 신재생에너지 보급 확대로 대응하고 석탄화력 발전을 가스복합화력으로 대체하면서 전반적인 온실가스 배출은 감소하는 것으로 나타남. 즉, 온실가스 배출 정점 발생이 과거 예상보다 더욱 빨라진 것은 원자력 설비의 계속 운전 불허와 함께, 미세먼지 대응을 위한 노후 석탄화력 발전소의 폐지, 온실가스 감축을 위한 신재생에너지 보급 및 가스 발전의 확대가 상호 작용을 통해 나타난 결과임

‘2017 장기 에너지 전망’은 정부의 ‘재생에너지 3020 이행계획’을 반영하여 과거보다 신재생에너지 보급 수준이 크게 상승하면서 온실가스 정점이 조기에 발생할 것으로 바라보고 있으나 목표 달성을 위한 구체적인 지원 수단을 마련하지 못하거나 시장 상황이 분석과 다른 방향으로 진행될 경우 온실가스 배출의 정점 발생이 지연될 뿐만 아니라 부족한 전력을 가스 등 화력 발전이 메우면서 온실가스 배출이 오히려 더 증가할 수 있음

한편, 원자력 발전소를 비롯한 기존 계획의 변경, 40년 이상 된 노후 설비의 해체, 재생에너지 발전 설비 지원 등을 감안하면 발전 부문의 설비 관련 투자는 과거 추정치보다 훨씬 증가할 수 있기 때문에 이에 대한 준비가 필요함

천연가스 수요는 단기적으로 감소세를 보이지만 장기적으로는 과거보다 더욱 크게 증가

저유가 지속으로 인한 가격 경쟁력 상실과 건물 부문의 가스 설비 보급 포화로 최종 소비 부문의 가스 수요 증가가 과거에 비해 현저하게 둔화되고 석탄화력 발전 설비는 대규모로 확충되면서 천연가스 수요는 일시적으로 급격하게 하락할 것으로 예상됨. 하지만 최종 소비 부문의 가스 수요가 꾸준히 증가하는 가운데 석탄화력 발전 설비의 신규 증설이 중단되고 노후 석탄화력 발전소가 폐지되면서 천연가스 수요가 다시 빠르게 증가하여 2040년에는 과거 최고 수준보다 30% 가량 많은 약 67백만 toe까지 증가할 것으로 전망됨

천연가스 수요의 변화는 가스 자체의 성장 동력보다는 전력 수요와 석탄 및 원자력 발전의 정책 방향에 의해 결정되는 모습임. 정부의 ‘재생에너지 3020 이행계획’으로 변동성 재생에너지 발전이 전력 계통에서 차지하는 비중이 급속히 증가하면 계통의 안정적 운영을 위한 가스의 직간접적인 역할이 더욱 부각될 수밖에 없지만 단기적으로는 신규 석탄화력 발전소의 진입으로 어려움이 당분간 지속될 전망임

따라서 최종 소비 부문의 신규 수요처 발굴과 함께, 단기적으로는 위기에 대응한 탄력적인 설비 운영과 가스 도입 및 계약 방법 등 공급 시장의 유연화, 중장기적으로는 발전 부문의 안정적 계통 운영을 위한 기술 개발 및 설비 투자, 국내외 가스 시장의 변화에 대응한 전략 수립이 필요함

요약 및 특징

경제 성장 둔화 지속으로 장기 에너지 수요 증가는 과거에 비해 크게 하락

최근 우리 경제는 저유가 지속, 세계 경제의 완만한 회복 등 긍정적인 외부 요인에도 불구 가계 부채의 급격한 증가, 철강, 석유화학, 조선 등 주요 업종의 기업 구조조정, 최순실 국정 농단으로 비롯된 정치 불안정 등 내부적인 불안 요인과 미국의 트럼프 대통령 당선, 중국 등 후발 주자와의 경쟁 심화 등 외부적인 위협 요인이 겹치면서 단기적으로 경제 성장 불확실성이 커지고 있음

기준 시나리오에서 국내총생산(GDP)은 2015~2040년 연평균 2.4% 성장할 것으로 예상되지만, 저탄소 경제로의 체질 개선과 지속적인 에너지 효율 향상 그리고 미세먼지 대응과 관련된 노후 석탄화력 발전소의 폐지 등으로 총에너지 수요는 2015년 287.5백만 toe에서 연평균 0.9% 증가하여 2040년 363백만 toe에 도달할 것으로 전망됨. 이에 따라 GDP 한 단위당 소비되는 에너지는 향후 25년간 약 30% 감소하여 과거 25여 년간 11.6% 감소한 것에 비해 전망 기간 에너지원단위 개선이 더 클 것으로 예상됨

한편, 총에너지 수요 증가 둔화와 저탄소형 에너지 구조로의 변화로 에너지 부문 온실가스 배출은 2015년 607.5백만 톤에서 2030년대 초반 약 690백만 톤까지 증가한 이후 점차 감소할 것으로 분석됨. 2030년대의 온실가스 배출 감소는 원자력 및 신재생의 빠른 증가, 노후 석탄화력 발전소의 폐지 및 가스 발전의 증가가 원인임

전 세계적으로 나타나고 있는 경제 성장과 에너지 소비 또는 온실가스 배출 간의 탈동조화 현상이 우리나라에서도 일부 관찰되고 있으며, 경제 성장 대비 에너지 수요 또는 온실가스 배출 증가율의 격차가 벌어지는 현상이 향후에도 지속되어 에너지원단위나 배출집약도가 꾸준히 하락할 것으로 전망됨

하지만 여러 전문 기관에서 우려하는 것처럼 노동 공급 정체 및 투자 부진으로 인한 장기 잠재성장률 하락이 현실화될 가능성이 높아지면서 에너지 수요와 온실가스 배출이 예상보다 더욱 낮아질 가능성도 있음. 즉, 경제 성장 둔화로 인해 에너지 저감 정책 및 효율 관련 투자가 약화될 수 있지만 생산 활동 둔화로 인한 에너지 수요의 정체가 지배적으로 나타날 수 있음. 이는 에너지 수요 저감 또는 국가 온실가스 감축 목표 달성의 상당 부분이 에너지 효율 개선과 절약을 통한 에너지 수요 절감이 아니라 성장률 하락으로 인한 에너지 수요 증가의 둔화로 발생한다는 것을 의미함

발전 설비 관련 정책 및 계획이 미래의 에너지 수요 구조와 온실가스 배출의 변화를 주도

정부의 에너지 관련 주요 계획들이 에너지 공급 및 소비 구조의 변화에 영향을 미치지만, 특히 전력수급 기본계획에서 수립하는 발전 설비 신증설과 이용 계획은 발전 부문이 총에너지 수요에서 차지하는 비중이나 최종에너지원에서 전력 수요의 지위를 고려할 때 향후 우리나라의 에너지 수요 구조나 온실가스 배출 추이를 결정하는 중요한 역할을 담당함

한편, 2016년 봄 미세먼지 문제가 사회적 이슈로 급부상하면서 미세먼지에 대응하기 위해 발표된 노후 석탄화력 발전소의 폐지 및 신규 석탄화력 발전소의 진입 금지 방침으로 ‘제7차 전력수급기본계획’에 이미 반영된 2기를 포함하여 총 10기, 3.3 GW의 석탄화력 발전소가 폐지되거나 연료를 전환할 예정임. 석탄화력 발전소의 폐지 방침이 정책 기조로 이어질 경우 2030년 이후 24기, 11.7 GW의 석탄화력 설비가 추가로 폐지될 것으로 예상되며 석탄화력의 설비 비중은 2015년 26.9%에서 2040년 22% 수준으로 감소하게 됨. 따라서 노후 석탄화력 발전소가 폐지되고 원자력 발전소 건설이 예정대로 진행된다면 2030년대 중반 원자력 설비가 석탄화력 발전소를 제치고 다시 가장 큰 발전 설비의 지위로 올라서게 되며, 에너지 수요 정체와 온실가스 배출 정점이 발생할 수 있음

발전용 가스 수요는 단기적으로는 석탄화력 발전의 비중이 증가하면서 감소하겠지만 2030년 이후 석탄화력 발전의 감소의 영향으로 다시 증가하며 2040년에는 과거 최고 수준에 도달할 것으로 예상됨. 석탄 발전이 감소하고 이를 효율이 높은 가스 및 원자력 등이 대체하면서 2030년 이후의 발전 연료 수요 증가는 연평균 0.2%로 정체되며, 발전 부문의 온실가스 배출은 연평균 0.9% 감소할 전망임. 발전 설비에 관한 정책 변화로 인해 발전 부문의 총 배출량은 2015년 발전 비중이 고정된 경우 대비 36% 감소하는 것으로 분석됨

원자력 발전 설비의 계속 운전 여부에 따라 정부의 계획 기간 이전 또는 이후에 대규모 변화 발생 가능

2015년 현재 가동 중인 원자력 발전 설비 중에서 2030년 이전 계속 운전 여부를 결정해야 하는 대상 설비가 총 10기, 8.5 GW 수준에 이르며, 대상 설비가 모두 한 차례에 한해 10년간의 계속 운전 허가를 받더라도 2030년에서 2040년 사이 가동 중지 시점이 도래하게 됨

원자력 발전소의 신규 건설을 비롯하여 40년 이상 된 노후 설비에 대한 제한적 대체 건설 및 해체 등을 감안하면 2020년 또는 2030년 이후 발전 부문의 설비 관련 투자는 기존 ‘제7차 전력수급기본계획’의 설비 투자 추정액 60조원을 훨씬 넘어설 가능성이 있음

고리 1호기 및 월성 1호기의 가동 중지 또는 계속 운전 결정 과정에서 발생했던 사회적 갈등과 비용을 고려할 때 2020년 또는 2030년대에 대규모로 발생할 원자력 설비의 계속 운전 여부 문제를 합리적으로 결정하기 위한 제도적 준비와 사회적 합의를 미리 강화해야 할 필요성이 있음

중단기적으로 감소세를 보이는 천연가스는 장기적으로 다시 증가

저유가 지속으로 인한 가격 경쟁력 약화와 건물 부문의 가스 설비 보급 포화로 최종소비 부문의 가스 수요 증가가 현저하게 둔화되고 석탄과 원자력 등 기저 발전 설비의 대규모 확충으로 발전 부문의 가스 수요도 중단기에 걸쳐 급격하게 하락할 것으로 예상되었으나, 최근 노후 석탄화력 발전소 폐지 및 최대 발전 용량 하향 조정 등 석탄 설비의 변화가 발생하면서 과거의 우려보다는 하락폭이 둔화될 전망임. 하지만 전망 기간 천연가스 수요는 연평균 1.0%의 증가에 그쳐 1990~2013년 사이 기록한 연평균 13.2%의 증가와 비교하여 증가율이 크게 하락할 것으로 예상됨

기간별 천연가스 수요의 변화 경로를 보면 1990년부터 연평균 13.2%의 빠른 증가를 보이며 2013년 소비 정점을 기록하였던 천연가스 수요가 2014년과 2015년, 두 해에 걸쳐 17% 가량 대폭적인 감소를 기록하였고, 이후 2020년대 초반까지 약 2% 가량 추가적으로 감소할 것으로 예상됨. 하지만 석탄화력 발전 설비의 신규 증설이 중단되고 노후 석탄화력 발전소가 폐지되면서 천연가스 수요가 다시 빠르게 증가하여 2040년에는 과거 최고 수준을 넘어서 약 56백만 toe까지 증가할 것으로 전망됨

주지하다시피 천연가스 수요의 변화는 가스 자체의 성장 동력보다는 전력 수요와 석탄 및 원자력 발전의 정책 방향에 의해 결정되는 모습임. 정부는 ‘제12차 장기천연가스수급계획’을 통해 새로운 수요처를 발굴하고 계약 방법의 유연화 등 공급 측면의 탄력성을 높이는 대응책을 제시하고 있지만, 전력 계획과의 밀접한 연관성, 전력 수요의 불확실성, 저유가로 인한 경쟁력 악화, 신규 가스 수요 발굴의 한계 등으로 인해 정책 당국 및 가스 업계의 어려움은 한동안 지속될 것으로 보임. 따라서 장기적인 안목을 바탕으로 저장 설비 및 가스관 등 공급 설비에 대한 탄력적인 투자와 운영이 필요함

에너지 부문 온실가스 배출 정점이 예상되지만 그 수준 및 의미에 대해서는 논란의 여지 존재

‘2016 장기 에너지 전망’의 에너지 수요 전망 결과를 이용하여 추산한 에너지 부문 온실가스 배출은 2015년 608백만 톤(tCO2eq)에서 10% 가량 증가하여 2040년 671백만 톤에 도달할 것으로 예상됨. 이는 연평균 0.4%의 증가 속도로 같은 기간 연평균 2.4% 성장하는 경제나 연평균 0.9% 증가하는 총에너지에 비해 많이 낮은 편임

‘2016 장기 에너지 전망’에서 2030년대 초반 온실가스 배출 정점이 발생하는 것은 최근의 에너지 소비 추이와 미래 경제 성장률의 둔화 그리고 ‘제7차 전력수급기본계획’뿐만 아니라 최근 미세먼지 대응으로 인한 정책 변화를 반영했기 때문이며, 특히 노후 석탄화력 발전소의 폐지 방침이 향후에도 유지될 경우 에너지 연소로 인한 온실가스 배출은 2030년대 초반 약 690백만 톤의 정점을 기록한 후 감소할 것으로 보이며, 특히 전환 부문은 2020년대 중반 배출 정점에 도달하고 전망 기간 말에는 산업 부문과 전환 부문의 배출이 비슷하거나 역전될 수도 있을 것으로 예상됨

에너지 부문의 온실가스 배출 증가 속도 하락은 노후 석탄화력 발전소의 폐지와 원자력 및 신재생에너지 보급 확대가 주요 원인이지만, 2030년대 노후 화력 발전소의 폐지 정책을 유지할 지의 여부는 아직 불확실한 상황이며 국제 기구의 세계 에너지 전망과 달리 국내 천연가스 사용 확대는 저조하고 신재생에너지 보급보다는 원자력 보급 확대에 더 집중하는 측면이 있기 때문에 온실가스 배출 감축 가능성과 수단에 대한 사회적 논란의 여지가 있을 것으로 판단됨