전력산업 메가트렌드 - 1 (탈탄소화, Decarbonization)

메가트렌드란 10년 혹은 그 이상의 기간 동안 개인, 사회, 세계적 삶을 형성하는 중요한 방향성을 의미한다. 메가트렌드란 용어는 다양한 영역에서 중장기적인 흐름을 좌우하는 방향성으로 볼 수 있는데, 전력산업에서 앞으로의 방향성을 나타내는 메가트렌드는 탈탄소화(Decarbonization), 탈중앙화(Decentralization), 디지털화(Digitalization)이다.

전력산업의 메가트렌드는 코로나19로 인해 가속화가 되고 있다. 코로나 이전 메가트렌드의 시대적 배경은 전기차, 4차 산업혁명(전기화, 디지털화), 파리협약, 기후변화 대응(탈탄소화), 블랙아웃, 에너지 프로슈머(분산화)였다면 위드 코로나, 포스트 코로나 시대로 가면서 비대면, 디지털 트랜스포메이션(DT, DX)에 의한 전기화, 디지털화 가속화, ESG 경영에 의한 탈탄소화 가속화, 락다운 경험에 의한 분산화 가속화가 진행되고 있다.

탈탄소화(Decarbonization)

탈탄소화는 에너지생산과 소비 과정에서 온실가스의 발생을 억제하기 위해 기존 석탄, 석유와 같은 화석연료 대신 재생에너지인 태양광, 풍력과 같은 에너지를 사용하는 것으로 탄소 배출량을 줄이거나, 없애는 저탄소 연료를 사용하는 것이다. 2018년 인천 송도에서 열린 IPCC의 제48차 총회에서 '지구온난화 1.5℃ 특별보고서'가 전 회원국의 합의로 승인, 채택되었다. 이 합의는 산업혁명 이후 1.5℃ 온난화 수준으로 지구 온도를 안정시키기 위해 이산화탄소 배출량을 2010년 대비 2030년까지 45%, 2050년까지 넷 제로(net zero) 배출을 달성하자는 것이다.

IEA(Internaitonal Energy Agency)의 '기후변화 대비 지속발전 시나리오'에 의하면 2100년까지 산업화 이전 대비 지구온난화 2℃ 진행되는 경우 이산화탄소 배출량이 순배출 제로에 도달하지만, 1.5℃로 상승을 제한할 수 있다면 온실가스 발생량이 마이너스 200톤(온실가스 흡수) 수준으로 감소할 수 있다고 한다. 이러한 감축 목표를 달성하기 위해 다양한 정책과 혁신적인 기술개발이 동반되어야 하며 2050년까지 이를 통해 에너지효율 제고(44% 감소), 재생에너지 사용 (36% 감소), 연료전환(2% 감소), 탄소포집, CCS(6% 감소), 원자력(9% 감소), 기타(2% 감소)를 통해 이산화탄소의 배출량을 감소 목표를 제시하고 있다.

Source : IEA, World Energy Outlook 2017 - Global CO2 emissions reductions in the New Policies and Sustainalbe Development Scenarios

이에 더해 블룸버그NEF는 'New Energy Outlook 2020' 보고서를 통해 2050년 태양광과 풍력발전이 전체 전력생산의 56%를 담당하고, 재생에너지 확대 및 전기화(Electrification)로 총 발전 설치 용량이 20,391GW로 증가할 것으로 예상했다. 2021년 기준 363-4억 톤(IEA 363Gt, GCP 364Gt 참조)이며 이중 발전 분야가 약 30% 정도로 가장 많은 비중을 차지하고 있다.

Source : IEA, CO2 emissions from energy combustion and industrial processes, 1900-2021, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/co2-emissions-from-energy-combustion-and-industrial-processes-1900-2021

전력, 유틸리티 및 재생에너지 산업

전력 및 유틸리티 산업의 기업들은 타 부문 대비 빠른 속도로 탈탄소화를 발전시키고 있다. 산업 정책이 이러한 변화를 일부 촉진시키고 있지만, 대부분은 경제적 요인에 기인한다. 석탄을 대체한 천연가스는 에너지 부문에서 발생하는 탄소배출량을 크게 감소시켰다. 풍력과 태양광 발전은 대부분의 지역에서 사용 가능한 저렴한 자원 중 하나이며, 배터리 저장 비용이 급감했다. 기술적 발전으로 인해 발전, 송전 및 배전 전반에 걸쳐 에너지 효율성이 향상되었고, 마이크로그리드(microgrid), 커뮤니티 솔라(community solar), 개인 간 에너지 거래(peer-to-peer energy trading)와 같은 새로운 에너지 공급 모델 도입의 기초 토대가 마련되었다. 전력 부문 또한 전기차 사용, 특정 산업군에서의 움직임 등으로 인해 혜택을 보고 있다. 뿐만 아니라, 고객과 사회가 친환경적인 서비스 및 제품 개발을 촉구하고 있다. 이로 인해 여러 분야에서 새로운 제품 및 서비스가 제공되기 시작하였다(에너지 효율, 에너지 공급 및 저장, 스마트 에너지 관리, 에너지 시스템 유연 서비스, 친환경 에너지 인증, 스마트 시티, 넷 제로 및 LEED(미국 친환경 인증제도) 인증 빌딩, 전기차 등). 전력, 유틸리티 및 재생에너지 부문에서 탈탄소화를 홍보하는 것은 고객과의 관계 형성에 주요한 영향을 미치는 요소로 자리 잡게 되었다.

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현실적인 고려사항

전력 및 유틸리티 산업에서 진행 중인 탈탄소화는 역사적 선례가 없어서 향후 데이터에서 인사이트를 추출하고 관리하는 능력이 더욱 중요해질 것으로 보인다. 엄청난 변화들이 상당히 위협적으로 다가오기도 하겠지만, 리테일 역량, 그리드 전송 및 유통, 생산이라는 가치사슬의 3개 주요 부문에서 향상된 분석 및 시나리오 모델링을 통해 변화를 새로운 비즈니스 모델 및 수익 창출원을 만들어낼 기회로 보는 일부 시각도 존재한다.

분산형 자원 관리(DRM) 기술 외에도 에너지 저장 기술의 발전이 탈탄소화 속도를 크게 좌우한다. 현재의 리튬이온 배터리는 그리드 스케일 저장 장치의 기본 옵션이지만, 효율적이고 경제적인 방식으로 몇 시간 동안만 전력 공급이 가능하다. 다행히도 플로우 배터리, 압축 공기 시스템, 액체 공기 시스템, 플라이 휠(flywheel), 축열 시스템(예: 용융염), 적층 블록 (stacked block), 수소 등 장시간 동안 에너지를 저장할 수 있는 기술이 개발되고 있다. 발전 분야에서 기업은 화력발전소의 변형이나 해체 여부를 결정함에 있어 적절한 기술과 적합한 장소를 선택하여 재생가능한 포트폴리오를 확대하는 비용 효율적 방안을 찾아야 할 것이다. 이 계획은 국가에 따라 크게 달라질 수 있다.

가치사슬의 모든 부문에서 기업에게 다음과 같은 과제가 주어져 있다.

• 새로운 경쟁업체와의 경쟁
  • 재생에너지의 발전은 중앙 집중식 화석 연료 발전소 건설보다 진입장벽이 낮다. 변화하는 규제와 새로운 디지털 기술의 적용(예: 클 라우드, AI, 로봇 프로세스 자동화 등)은 소매 산업으로 새로운 참여 기업을 끌어들이고 있다.
  • 석유 및 가스 산업 내 주요 기업들이 에너지 포트폴리오를 다각화하기 위해 이 분야에 진입하고 있다. 이러한 경쟁업체들은 자본이 풍부하며, 화석연료를 사용하지 않더라도 다른 분야에 투자 자금을 조달하기 위해 활용할 수 있는 수익성 있는 사업을 갖추고 있을 가능성이 높다.
• 규제 환경 예측 및 영향 관리 
  • 에너지 전환 시기에는 시스템 관리가 훨씬 더 복잡해지기 때문에 시스템 및 그리드에 대한 투자가 더욱 필요하다. 그러나 여러 국가의 규제 당국은 아직까지 실행이 필요한 투자와 재정적 인센티브를 일치시키지 못하고 있다. 전력 그리드 기업은 분산형 발전소와의 더 높아진 연결성을 처리하기 위해 업그레이드가 필요할 수 있다.
  • 예를 들면, 전력 발전사가 신뢰성을 유지하기 위해 가스 화력 발전소를 건설해야 할 수는 있지만, 기존 5,000 시간 이상 발전소를 가동했던 것과 달리, 재생에너지 확대로 연간 1,000시간 정도만 가동할 경우 경제성에 변화가 발생할 것이다. 
  • 에너지 저장 장치 공급 업체가 그리드에 창출하는 가치에 대한 보상 방법이 이슈가 될 수도 있다. 시장을 형성하고 적정 수익을 보장할 수 있는 올바른 규제 프레임워크가 마련되지 않는다면, 전력 및 유틸리티 회사들 입장에서는 추진할 프로젝트의 종류와 자금 조달 방안을 선택하기가 어려워질 수 있다. 기업들은 규제 기관과의 상호작용을 통해 투자가 고객 가치, 만족, 회복탄력성으로 이어지게 하고 가동시간 및 신뢰성 측면에서의 성과 개선과도 연계되도록 하고자 할 수 있다. 
  • 기업들은 공평성의 문제도 관리해야 한다. 일각에서는 많은 가정용 태양광 프로그램이 본질적으로 저소득층에게 불리하다고 주장하는데, 모두가 태양광 패널을 설치할 여력이 되지 않고, 그리드를 유지하기 위한 공평한 분담(fair share)을 지불하지 못하는 경우가 많기 때문이다. 마찬가지로, 그리드 편중화에 대한 우려가 있다. 예를 들어, 마이크로 그리드는 부유한 지역에 편중될 가능성이 있어 지역사회 전체가 소외될 위험이 있다. 
• 디지털 툴 활용 및 효율적인 조직으로의 전환
  • 디지털화와 개선된 인력 관리는 비용 절감에 크게 일조한다. 클라우드 기반의 고객 서비스 및 빌링 시스템이 이러한 전환의 일부가 될 수 있다. 직원 경험을 개선하고 보다 효율적인 개인 일정을 수립하며, 인재 관리와 유지를 원활하게 하는 클라우드 기반 인적 자본 관리 시스템도 마찬가지다. 이러한 관점의 변화가 디지털화 프로그램에 자금을 지원하고 적정한 투자 수익률을 확보하기 위한 새로운 길을 열어준다.
•  새로운 성장 전략 결정
  
  • 에너지 수요가 저조한 선진국의 일부 전력 및 유틸리티 기업들에게는 국제화가 성장 전략의 하나가 될 수 있다. 기업들은 또한 COVID19 팬데믹을 극복하기 위한 자금 투입에 따라 예상치 못한 성장을 하게 될 수도 있다. 이러한 위기 대응 방안이 다 발표된 것은 아니지만, 일부 정부는 경제를 활성화시키고 사람들을 다시 직장으로 복귀시키기 위한 방법으로 청정 에너지 프로그램과 인프라 프로젝트를 장려할 것으로 예상된다.

Reference

• 기후변화와 에너지산업의 미래 - 에너지고위경영자과정 변화와 미래 포럼
• M&A로 본 에너지산업 - KMPG
• World Energy Outlook 2017 - IEA
• Global Energy Review : CO2 Emissions in 2021 - IEA
• 2030 탈탄소화 과제 - Deloitte Insights