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보고서 상세정보

기후변화 대응기술

등록일자 2019-02-01
초록 1. 개요

기후변화에 대응하기 위해서는 기후변화에 대한 적응력(climate change adaptation)이 필요하지만 그에 따른 대응 기술이 필요하기도 하다. 기후변화 대응 기술(climate change mitigation technologies)이란 온실가스 감축의 핵심 수단으로서 국제사회에서 신기후체제의 해법으로 관심을 받고 있으며, 온실가스의 감축 및 처리를 위한 중요한 기술이라고 볼 수 있다.

이러한 대응 기술을 활용하여 기후변화에 선제적으로 대응해 그에 따른 영향을 최소화하며, 관련 기술 발전 및 일자리 창출 등 경제적 효과를 얻는 것은 물론 궁극적으로는 국민의 삶의질 향상에 기여할 수 있다. 기후변화 기술의 종류에는 태양광, 태양열, 풍력, 해양에너지, 지열에너지 등이 있으며, 본 글에서는 이러한 기후변화 대응 기술들의 최근 동향에 대해서 살펴보고자 한다[1]. 또한 에너지 기술들을 뛰어넘어서 기후변화에 대응하기 위해 어떠한 변화들이 필요하며 유럽을 중심으로 어떠한 변화들이 일어나고 있는지 간략하게 살펴보고자 한다.

마지막으로 이러한 기술 및 대응책들을 바탕으로 어떠한 정책들이 도입 및 보완될 때 보다 안정적이고 지속 가능한 기후변화 대응책이 견고하게 유지될 수 있는지 살펴보기로 한다.



2. 기후변화 대응 기술[1, 2]

2.1. 태양광발전

전 세계의 태양광산업 발전은 독일, 중국, 일본, 이탈리아, 미국이 주도하고 있다. 지난 10년간 태양광은 다른 에너지원보다 급격한 성장을 이루었으며, 이에 힘입어 태양광 패널 모듈의 가격은 2015년에는 2009년 대비 80% 가까이 하락하였다. 이는 기술혁신과 민간의 투자가 적극적으로 이루어졌기 때문이다. 2016년 기준으로 유럽의 태양광발전 설치용량은 100GW를 넘어섰으나 유럽 전력 생산의 4% 정도의 수준으로 아직까지는 낮은 수준을 차지하고 있다.



2.2. 태양열발전

유럽연합의 에너지원 구성에서 태양열발전의 비중은 매우 적은 편이다. 전 세계 설치용량 기준으로 5GW 정도가 설치되어 있으며, 그중 절반 정도(2.3GW)가 유럽, 특히 스페인에 주로 설치되어 있다. 어느 정도로 에너지 가변성 문제가 풀리면서 그 잠재성은 커지고 있어 SET-plan에서도 그 비중을 확대하고자 노력하고 있다. 하지만 태양광발전에 비해 여전히 단가가 비싼 편으로 에너지 저장장치의 기술 발전이 더 필요할 것으로 보인다.



2.3. 풍력발전

유럽에서 가장 비중이 큰 에너지원으로, 유럽연합의 전체 신규발전용량의 50% 이상으로 가장 높은 설비 성장률을 기록하고 있다. 141GW 정도가 육상풍력발전이며, 12.6GW 정도가 연안풍력발전이다. 그중에서 기후적 조건이 좋은 영국(41%)이 가장 큰 연안풍력발전 설비를 갖추고 있으며, 그 뒤로 독일(32%), 덴마크(10%)가 따르고 있다. EU 국가 중에서도 프랑스, 네덜란드, 덴마크 등의 선진국들이 풍력발전의 보급률이 높은 반면 헝가리, 체코, 라트비아 등은 낮은 수준에 그치고 있다.



2.4. 해양에너지

전 세계의 50% 이상의 해양에너지가 유럽연합에서 생산되고 있을 정도로 유럽연합은 해양에너지 발전에도 앞장서고 있다. 지난 10년 동안 20MW 정도의 발전소가 시범사업을 진행하였으나, 현재까지의 발전용량은 미미한 편이다. 이에 2050년까지 장기적 플랜으로 해양에너지 발전을 100GW까지 끌어 올리기 위해 지속적인 연구개발을 추진하고 있다.



2.5. 지열에너지

유럽연합은 16GW가 지열히트펌프, 3.8GW가 직접 사용, 1GW가 지열발전을 통해 생산되고 있다. 지열에너지의 가장 큰 장점은 안정적으로 공급할 수 있다는 것으로 미래 잠재성을 지니고 있다. 더 많은 연구를 통해 기술 발전이 필요한 영역이며, 유럽연합은 2050년까지 2600TWh 정도의 전력 생산량을 충당할 것으로 기대하고 있다.



2.6. 에너지 저장장치

에너지 저장장치는 정전 등 비상시에 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 전기자동차의 발전 및 재생에너지의 간헐성을 해결하기 위한 핵심기술이기도 하다. 유럽 SET-Plan은 그 성장의 중심에 있는 저장장치 시범사업에 투자하였다. 가령 리튬이온배터리 시장은 전기자동차 활성화로 2015년에는 160억 달러로 크게 성장하였다. 이 성장세는 앞으로도 계속될 것이며, 2025년에는 350억 달러 규모로 성장할 것으로 내다보고 있다.



2.7. 바이오 및 재생 연료

교통 부문이 유럽의 최종에너지소비량에서 차지하는 비중은 30% 정도이다. 가령 바이오매스에서 바이오연료를 추출하는 기술에 대한 연구개발, 수소자동차에 대한 연구는 끊임없이 이루어지고 있다.



2.8. 원자력발전

원자력발전은 유럽의 에너지 생산량 15% 정도에 해당하며, 전략 생산량의 28%를 담당하고 있는 중요한 에너지원이다. 기존 화력발전의 온실가스를 감축하기 위한 탄소 포집 및 저장 기술에 대한 연구개발도 끊임없이 이루어지고 있다. 보다 안전한 원자력발전을 위해서도 그 노력을 게을리하지 않고 있다.



3. 기후변화 대응 시스템 변화[3, 4]

3.1. 적극적인 에너지소비자

에너지의 발전과 생산도 지속되어야 하지만 물리적인 한계가 있으므로 이와 함께 현명한 에너지소비자들이 적극적으로 에너지소비를 줄이는 노력도 함께 필요하다. 이에 유럽연합의 목표 중 하나는 에너지 시스템 속에서 에너지소비자들이 자연스럽게 참여할 수 있도록 프로슈머(Prosumer)를 활성화시키는 것이다[6]. 에너지사용량을 인지할 수 있는 스마트그리드 보급 등의 Horizon 2020을 통해 시험사업을 운영 진행하고 있으며, 2030년까지 가정에 공급되는 80% 전력이 최신 IT 기술로 관리될 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다.



3.2. 스마트도시

인구가 밀집되어 있는 도시와 그 주변 시설들은 에너지사용량이 다른 지역에 비해 80%에 육박한다. 에너지소비자와 더불어 최신 IT 기술을 활용하여 에너지효율이 높은 제품, 가령 LED 등을 활용하여 도시 전반에 친환경적인 시스템을 도입해 에너지효율을 높일 수 있도록 Horizon 2020을 통해 도시계획 시범사업을 운영 중이다.



3.3. 보다 효율적인 에너지 시스템

여러 에너지원을 통합하여 효율적으로 생산하고 소비할 수 있도록 하는 안정적인 전력 시스템 구축은 무엇보다 중요한 과제이다. 점차적으로 재생에너지의 비중이 높아짐에 따라 보다 안정적인 전력 시스템을 관리하기 위해 간헐적인 재생에너지를 현재 시스템에 연결할 것인가는 큰 연구과제이다. 이에 유럽연합은 에너지 저장장치, 섹터 커플링(Power-to-Heat, Power-to-Electric vehicles)을 활용하고자 한다.



3.4. 건축물의 에너지효율 향상

유럽의 에너지소비의 약 40%에 해당하는 부분이 건축물이기 때문에 에너지효율 시장에서 건축물은 빠질 수 없는 부문이다. 유럽의 Energy Performance of Buildings and the Energy Efficiency Directives 덕분으로 에너지효율이 많이 개선되었지만, 유럽의 건축물들은 오래된 건축물을 새로 짓기보다는 그대로 활용하는 경우가 많아 이러한 건축물들의 근본적인 에너지효율 개선은 다소 한계가 있을 것으로 보인다.



3.5. 기업의 에너지효율 향상

유럽 기업은 2013년도에는 2003년 대비 에너지효율 면에서 17% 정도 향상되었으며, 또한 온실가스도 25% 정도 감소시켰다. 에너지 다소비 업종의 경우, 에너지효율 향상은 기후변화 대응을 위한 궁극적인 목표일 뿐만 아니라 비용 절감을 통한 기업 생존에도 큰 영향을 미친다. 시스템적인 접근법도 더해 앞으로도 기업들의 지속적인 노력이 필요하다.



4. 정책적 제언

앞에서 살펴본 바와 같이 몇 가지 기술 및 방법만으로 기후변화에 대응하기보다는 다양한 선택지를 두고 균형 잡힌 전략이 필요하다는 것을 알 수 있다. 그중에서 무게중심을 둔다면 다음과 같은 여섯 가지에 더 두라고 권하고 싶다[2, 7].

첫째, 보다 효율이 높은 태양광 패널 기술에 우선적인 투자가 선행되어야 할 것이다. 이를 기초로 하여서 가격이 저렴한 태양광발전 패널을 건물에 부착하여 태양광발전 기술의 빠른 보급에 신경을 써야 할 것이다.

둘째, 점점 복잡해지는 어려운 기술적 옵션들을 소비자 눈높이에 맞춰 사용하기 편하도록 플랫폼 구성에 힘써야 한다. 아무리 좋은 신기술이라도 소비자가 외면한다면 그 기술의 시장성이 떨어지기 때문이다.

셋째, 기존 건축물의 에너지효율을 높이기 위해서 획기적인 건축물 재료 개발 및 설계 방안에 대해서 연구를 게을리하면 안 될 것이다. 건축물의 냉난방 기술의 개발 및 재생에너지와의 연계는 건축물 에너지사용량을 최소화하는 데 도움이 된다.

넷째, 전기자동차의 빠른 보급을 위해서 안정적이고 비용이 저렴한 자동차 배터리 개발에 보다 박차를 가해야 할 것이다. 이와 더불어서 전기자동차 충전소 확충하여 전기차 보급률을 높이며, 이에 수반되는 배터리 재활용 및 유지보수 센터도 초기에 고려되어야 한다.

다섯째, 기술개발을 통해서 탄소 포집 및 저장 기술의 비용 절감을 위해서 노력해야 할 것이며, 이를 상용화하기 위한 연구 및 사업에 적극적으로 지원해야 한다.

마지막으로, 안전한 원자력발전소 및 폐기물처리에 대해서는 다시 한 번 강조해도 지나침이 없을 것이다.



5. 결론

전 세계적으로 당면한 기후변화 문제를 해결하기 위해서는 한두 가지 기술만으로는 해결이 어렵다는 것을 알 수 있다. 앞에서 살펴본 바와 같이 다양한 발전 단계의 기술들이 서로 시너지효과를 낼 때 온실가스 감축 목표를 달성할 수 있을 것이다.

유럽은 이미 수십 년 전부터 기후변화에 관심을 가져왔기 때문에 기후변화 및 환경 에너지 정책에 대한 논의의 폭이 상당히 넓은 편이다. 관련 기술 논의뿐만 아니라 그에 수반되는 사회 전반적인 시스템 및 생태계에 대한 논의도 포함하고 있다[5]. 한국도 조금 더 깊이 있게 고민해보고 생각해보아야 할 논의는 “기후변화 대응 기술”이 무조건 좋은 것인가?”에 대한 것이다. 가령, 인위적으로 탄소를 포집하여 땅에 묻는 기술은 이제 어느 정도 실험 단계에서 벗어나기는 하였으나, 아직까지 학계에서는 이에 대한 찬반이 극명한 것 또한 사실이다. 발전된 몇몇 기술들이 온실가스를 혁신으로 줄일 수 있을 것이라는 지나친 환상은 금물이라고 할 수 있다. 최근 에너지 모델링 학계에서는 탄소 포집 기술 없이도 파리기후변화협약 목표치를 달성할 수 있다는 연구도 나오고 있다[8].

기술 하나만으로 모든 것들을 해결할 수 있다는 기술만능주의 또한 경계해야 한다는 의미이다. 유럽이 한국과 다른 점이라면, “기술”뿐만 아니고, “에너지 기술 시스템”에 대한 논의도 활발히 이루어지고 있다는 것이다. 한국의 경우는 수많은 학술 및 정부 회의에서 기후변화 “기술”만 강조되고, 사회 전반적인 “시스템” 및 “생태계”에 대한 논의가 많이 빠진 것은 아쉽다 하겠다. “기술”의 발전에 대한 논의도 중요하지만, 그에 못지않게 “에너지 시스템”에 대한 논의도 필수적이다. 이에 한국 사회의 기후변화 대응이 기술, 사회시스템, 생태계가 모두 포함되어 있도록 폭넓게 그려지고 있는지 다시 한 번 점검해봐야 할 때이다.

그동안 침체되어 있던 기후변화 대응 기술 정책이 현 정권이 들어서면서 다시 탄력을 받게 되어 에너지경제학자로서 다시 한 번 기쁘게 생각한다. 유럽에서 연구하면서 만난 많은 학자들은 이구동성으로 한국의 괄목한 만한 경제성장과 기술 발전에 대해서는 감탄한다. 다시 한 번 한국 사회의 에너지정책을 되짚어볼 때, 유럽 못지않은 정책적 성과를 달성할 수 있을 것이라 사료된다.



References

1. EC. (2015). Towards an Integrated Strategic Energy Technology (SET) Plan: Accelerating the European Energy System Transformation EN. European Commission (EC). Brussels, Belgium.

2. Transforming the European Energy System through INNOVATION (2016) European Commission's Directorates-General for Energy, Research & Innovation and Joint Research Centre https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/set-plan_progress_2016.pdf. [Viewed 2019-01-27].

3. Grubler, A., & Wilson, C. (2014). Energy Technology Innovation: Learning from Historical Successes and Failures. Cambridge University Press.

4. Gallagher, K. S., Grubler, A., Kuhl, L., Nemet, G., & Wilson, C. (2012). The Energy Technology Innovation System. Annual Review of Environment and Resources, 37, 137–162.

5. OECD. (2015). System Innovation: Synthesis Report.

6. Schot, J., Kanger, L., & Verbong, G. (2016). The roles of users in shaping transitions to new energy systems. Nature Energy, 1(5), 16054.

7. da Graca Carvalho, M. (2012). EU energy and climate change strategy. Energy, 40(1), 19–22.

8. Grubler, A., Wilson, C., Bento, N., Boza-Kiss, B., Krey, V., McCollum, D. L., … Valin, H. (2018). A low energy demand scenario for meeting the 1.5 °C target and sustainable development goals without negative emission technologies. Nature Energy, 3(6), 515–527.
출처 KOSEN-코센리포트
DOI https://doi.org/10.22800/kisti.kosenexpert.2019.84