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신기후체제 속 2040년 미래 에너지 전망은?
2017년 01월 02일 (월) 박선호 기자 news@energykorea.co.kr
   
 
[에너지코리아 1월]파리 기후변화 협정 체결로 세계는 기후변화에 대응하는 저탄소 사회로의 이행을 서두르고 있다. 온실가스 배출량의 2/3를 차지하는 에너지업계는 할 일이 많다. 재생에너지를 확대하고 에너지효율 향상을 통해 에너지원단위를 낮춰야 한다. 20여년 후인 2040년의 에너지시장 환경은 어떻게 변화할까? 2040년까지의 에너지수요전망을 IEA가 발표됐다. 글 I 박선호

 

국제에너지기구(IEA)는 2016년 말 2040년까지의 에너 지시장전망을 담은 <세계에너지 전망(WEO 2016: World Energy Outlook>을 발표했다. 이 보고서는 2015년은 에너지 부문 CO2 배출량의 증가세가 멈춰선 해라고 의미를 부여했다. 이는 세계 경제가 재생에너지 사용 확대와 에너지효율 향상을 통해 에너지원단위를 1.8% 개선한 결과이며, 이러한 변화는 해마다 속도를 더해가고 있다.

석유 및 가스 상류부문 투자가 급격히 감소하는 상황에서도, 매년 약 1.8 조 달러에 이르는 에너지 투자의 상당부분이 청정에너지 부문에 유입되고 있으며, 세계 각국의 화석연료 보조금 규모는 2014년 5,000 억 달러에서 2015년 약 3,250 억 달러로 감소했다. 이러한큰 폭의 보조금 감소는 부분적으로 화석연료 가격 하락에 힘입었지 만, 본질적으로 각 국 정부가 화석 연료 보조금 체계 개혁을 통한 저 탄소 사회로의 이행에 본격적으로 착수했음을 보여주고 있다.

재생에너지가 주도하는 전력부 문의 변화가 가속화되면서, 전통 적인 에너지안보 이슈와 더불어 새로운 환경에 적합한 전력 시장구조 설계(market design)와 전력공급 안정성 확보가 새로운 이슈로 부각 되고 있다. 에너지 프로젝트 추진을 위한 사회적 수용성 확보, 에너지 접근성 제고, 기후변화 대응, 에너지發 대기오염 저감 등 에너지부문 전반에 걸쳐 해결이 필요한 다양한 이슈가 존재하며, 이들의 해결을 위해서는 다양한 대안 간의 장단점, 우선순위, 상호 연관관계 등에 대한 면밀한 검토가 필요 하다고 IEA는 지적했다.

 

세계 에너지수요는 2040년까지‘30%’증가
전반적으로 세계 각국은 파리 협약으로 제시한 여러 정책목표를 달성 중이거나, 어떤 부분에서는 초과 달성을 도모하고 있다. 이는 탄소 배출 증가추세를 둔화시키 기에는 충분하나, 지구온도 상승 2°C 제한 목표를 달성하기에는 크게 부족하다.

이번 보고서의 主 시나리오에서는 2040년까지 세계 에너지 수요가 30% 증가할 것으로 전망했다. 이는 기본적으로 모든 에너지원의 소비가 증가한다는 것을 의미한다. 이러한 전망결과의 이면에는 지역 별로 다양한 에너지 소비추세와 연료간의 전환(switching between fuels)이 이루어질 것으로 보인다.

재생에너지는 세계적으로 가장 빠른 성장세를 보이고 있는 에너지 원이며, 천연가스 수요는 전망기간중 50% 수준의, 화석연료 가운데 가장 높은 증가세를 기록할 것으로 예상됐다. 석유 수요는 전망기간 중 성장세가 다소 둔화될 것으로 보이나, 2040년 1억300만 b/d 수준까지 지속적인 성장을 이어나갈 전망이다. 최근 몇 년간 빠른 수요 성장세를 보인 석탄은 환경 측면의 우려로 인해 성장세가 정체될 것으로 보인다.

원자력 발전의 증가는 주로 중국에서 이루어질 것이다. OECD 회원국들의 1 차 에너지 수요가 감소하고 있는 가운 데, 세계 에너지수요 증가의 중심 축은 산업화, 도시화가 빠르게 진전되고 있는 인도, 동남아시아, 중국, 아프리카 일부 지역과 중남미, 중동 지역 등으로 이동되고 있다.

태양광 발전은 중국과 인도에서 가장 크게 확장되고 있으며, 2030년 중반까지 아시아 개발도상국의 석유수요는 OECD 회원국 전체 수요를 능가하게 될 전망이다.

 

화석연료 투입 자본은 줄고 전력설비 투자 늘어
IEA 에너지전망의 主 시나리오에 따를 경우 안정적인 에너지 공급을 위해 전망기간 동안 전 세계 적으로 누적 44 조 달러에 달하는 투자가 필요할 전망이다. 이 중 60%는 석유, 가스, 석탄 생산과 화석연료 기반의 발전 설비에, 20% 는 재생에너지 분야에서 요구되고 있다. 또한 약 23 조 달러의 추가 투자가 에너지효율 향상을 위해 필요할 전망이다.

이러한 투자자원 배분은 에너지 투자의 70%가 화석연 료에 투입되었던 2000~2015년과 비교할 때, 주요 재생에너지 관련 비용의 지속적인 하락에 힘입어 에너지부문 자본투자 구성에 큰 변화가 이루어질 것으로 보인다.

석유 및 가스 상류부문 투자변 화의 주요 요인은 현재 생산중인 유·가스전으로부터의 생산량 감소에 기인할 전망이다. 석유의 생산량 감소는 매년 이라크 연간 생산량의 절반에 달할 것으로 IEA는 예상했다. 이는 새로운 공급원 확보를 위한 추가적인 투자가 필요함을 의미한다.

전력 부문에서는 전력 생산량과 발전설비 용량 간의 관계가 변화하게 된다. 향후 설비 이용률이 상대적으로 낮은 재생에너지 발전 설비에 대한 투자가 빠르게 증가할 것이며, 이는 2040년까지 추가 단위당 전력소비에 대한 필요 발전설비 규모가 1990~2010년 수준보다 40% 이상 증가해야 함을 의미한 다. 하지만 이러한 초기 자본지출의 증가는 풍력과 태양광 등의 낮은 운영비용(연료비용 제로)으로 상당 부분 상쇄될 것이다.

 

보조금 없이도 경쟁력 갖는 재생에너지
IEAD의 主 시나리오는 2040 년까지 신규 발전설비의 60%가 재생에너지 전원으로 구축되며, 2040 년에는 대부분의 재생에너지 발전이 별도 보조금 지원 없이도 타 전원 대비 충분한 비용경쟁 력을 갖추게 될 것으로 전망했다.

재생에너지 발전설비의 급격한 확대는 큰 폭의 비용 하락을 가능케할 것인데 태양광 발전은 2040년 까지 평균 단가가 40~70% 더 하락할 것으로 예상되며, 육상 풍력은 10~25% 더 하락할 것으로 예상됐다. 현재 전 세계의 재생에너지 보조금은 약 1,500 억 달러 수준으 로, 그 중 80%가 전력, 18%는 수송, 1%는 열 부문에 투입되고 있다. 2030년까지 발전단가는 감소 하는 반면, 소매 전력요금의 증가가 예상된다.

재생에너지 보조금은 전 세계적으로 2,400 억 달러를 정점으로 감소하는 추세를 보일 전망이다. 재생에너지는 세계 에너지 수요의 가장 큰 부분을 차지하는 열 부문에서도 역할이 강화될 것으로 예측됐다.

 

LNG 교역량 2배 확대 등글로벌 가스시장 확대
2040년까지 천연가스 수요는 타 화석 연료 대비 높은 연간 1.5%의 견고한 성장을 이어갈 것이나, 미래 시장구조, 비즈니스 모델, 가격 체계 등의 변화 방향은 모두 유동적이다. LNG 교역의 확대( 현재 대비 2 배 이상)는 시장의 유연성을 증가시킬 것이며, 이는 에너지 믹스에서 가스의 역할 증대를 의미한다. 원자력 발전의 재개로 인해 소비가 감소하는 일본을 제외 하고, 가스 수요는 거의 모든 국가 에서 증가할 것으로 전망된다.

이번 보고서는 기존 공급자와 소수 구매자 중심의 경직된 계약방식 및 관행이 점차 가스간 경쟁을 통한 가격결정 등 보다 경쟁적이고 유연한 시스템으로 전환되는 것을 가정하고 있다. 이는 도착지 조건의 제약을 받지 않는 미국 LNG 물량의 확대, 2020년경 동아프리카등 신규 수출국의 등장, 비전통가스 혁명의 확산 등 가스 공급원의 다양성 증대에 따른 변화다.

 

공급과잉 이어 공급부족 우려되는 석유
최근의 석유 시장이 공급 과잉 으로 인해 고전했다면, 향후 석유 시장의 단기적인 위험요인은 신규 프로젝트의 감소로 인한 공급 부족이라는 전혀 다른 방향에서 발생할 수 있으며, 2015-2016년과 같은 상류 부문의 투자 감소가 1 년 또는 그 이상 진행될 경우 이러한 위험요인은 더욱 커질 가능성이 높다. 2015년에 개발 승인을 받은 전통 원유 개발 프로젝트 규모는 1950년 이래 가장 낮은 수준이었 고, 2016년 현재까지도 큰 반등의 조짐이 나타나고 있지 않다.

가격 변화 시 몇 개월 만에 반응이 가능한 짧은 투자주기를 가진 미국의 타이트 오일 생산량에 관심의 초점이 맞춰지고 있지만, 전통적인 석유가 담당하는 소위 기저 생산 감소에 따른 위협요인은 여전히 상존한다. 전통적인 방식의 프로젝트들은 투자 결정에서 원유 생산 개시까지 3~6 년이 소요되는등 타이트 오일과는 달리 가격 변화에 대한 빠른 대응이 쉽지 않기 때문이다.

이 보고서는 지난 2년에 이어 2017년에도 신규 프로젝트 승인율이 낮게 유지되고, 석유수요가 主 시나리오 예상대로 나타나는 경우, 2020년대 초부터 공급 부족 문제가 발생할 가능성이 높을 것으로 예상했다.

 

석탄 장기적 미래는 탈탄소기술 개발에
세계적으로 석탄 수요의 상승 가능성이 제한적인 상황에서, 시장의 수급 균형 달성여부는 중국 및미국 등에서 어느 정도의 공급 능 력 감소가 실현될 것인가에 달려있 다. 석탄 수요 전망은 지역적으로큰 차이를 보인다. 전반적으로 에너지 수요 증가가 정체된 선진국 경제 에서는 석탄에서 저탄소 에너지로의 전환이 빠르게 진행 중이다.

오늘날 전 세계 석탄 사용량의약 1/6 을 차지하는 유럽연합과 미국에서는 2040년까지 석탄 수요가 각각 60%, 40% 감소할 것으로 전망된다. 반면, 인도와 동남아시아 국가들과 같은 저소득 경제의 경우에는 급증하는 에너지 수요충 족을 위해 저비용의 에너지원을 무시할 여력이 없으며, 따라서 여러 에너지원을 동시에 활용하는 방향 으로 움직일 전망이다.

중국은 저소득 국가 유형에서 고소득 국가 유형으로 이동하는 과정 중에 있으며, 이 보고서의 전망기간 동안 석탄 수요는 15% 감소할 것으로 전망되고 있다. 중국은 또한, 2000년대 전 세계적인 석탄 붐의 급격한 쇠락 후에 시장이 균형을 되찾는 데에도 중요한 역할을 할 전망이다. 중국은 생산 능력을 줄이기 위해 다양한 조치를 취하고 있고, 2016년도 석탄 가격 (4 년 연속 하락한 끝에) 상승에 일조했다. 그러나 만일 이러한 이행에 드는 사회적 비용이 너무 높은 것으로 드러날 경우 중국은 공급 능력 감축 속도를 완화시킬 수 있고, 이에 따른 잉여 생산량을 처리 하기 위해 석탄 수출국이 될 가능 성이 높다.

이러한 경우, 세계 석탄 시장의 침체는 더욱 길어질 전망이다. 탈탄소화에 대한 요구가 지속 증가하는 상황에서, 석탄의 장기적 미래는 석탄 발전소의 효율을 증대하고 오염물질 배출량을 감축하기 위한 여러 조치와 함께 탄소 포집 및 저장 기술의 상업적 이용 가능성에 갈수록 더 의존하게 될 것이다.

 

육상수송 부문에서 전기자동차 부각

IEA는 육상수송 부문에서 전력 수요의 증가를 예상했다. 전기자 동차에 대한 소비자의 선호는 점차 증가할 것이며, 다양한 모델이 출시됨에 따라 기존 차량과의 가격 차이가 점점 축소될 것이다. 2015년 세계 전기자동차 보급은 130 만 대에 육박했으며, 이는 2014 년도의 거의 두 배에 해당하는 수준이다.

主 시나리오에서 전기자동차 보급대수는 2025 년 3,000만 대로 증가하고, 2040 년에는 1 억5,000만 대를 초과할 것으로 전망된다. 이에 따라 석유 수요는 2040년 기준으로 약 130만 b/d 가 감소할 것으로 보인다. 전기자동차 배터리 비용이 지속적으로 하락하고 있긴 하지만, 소비자 들이 기존 내연기관 자동차보다 전기자동차를 구매토록 하기 위해서는 적극적인 지원 정책 마련이 필요하다고 IEA는 예측했다.

 

에너지, 물과의 상호 의존성 커질 듯

물의 안정적인 공급을 위해서는 에너지가 필요하고, 에너지 개발을 위해서는 물이 필요하다. 이러한 에너지와 물 간의 상호 의존 성은 지속적으로 강화될 것으로 IEA는 전망했다. 물은 에너지 생산의 모든 단계에 있어 필수적이다.

발전소 운영, 화석연료 및 바이오 연료의 생산 등 에너지 부문에서전 세계 수자원 취수량의 10%가 활용되고 있다. 특히, 재사용되지 않는 수자원에 대한 수요는 2040 년까지 지속 성장할 것으로 전망된 다. 전력 부문에서는 취수량은 적으나 재사용량도 적은 새로운 냉각 기술 도입이 확대됨에 따라 수자원 수요가 증대되고 있다. 바이오 연료 수요 증가도 수자원 사용을 증대시키고 있으며, 원자력설비의 증설은 취수량과 소비량 모두를 증대 시키고 있다.

2040년까지 수자원 공급을 위 해 소요되는 에너지양은 두 배 이상 증가할 것으로 전망된다. 담수화 설비는 중동과 북아프리카지역 에서 가파르게 증가할 것이며, 신흥 경제권을 중심으로 폐수 처리 시설도 빠르게 증가할 전망이다.

2040년경에는 중동 지역에서 소비 되는 전력의 16%가 수자원 공급 용도가 될 것으로 전망된다. 풍력, 태양광 등 일부 저탄소 기술은 수자원을 거의 필요로 하지 않지만, 태양열, 탄소 포집, 원자 력, 바이오연료 등은 해당 기술에 의존하면 할수록 더 많은 수자원을 소비하게 된다는 점도 간과해서는 안된다. 

 

본 기사는 에너지코리아뉴스의 자매지 월간<ENERGY KOREA> 2017년 1월호를 통해 보실 수 있습니다.

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