전세계 전력망에 대한 최초의 현황 조사한 IEA의 새로운 보고서

'전력망과 안전한 에너지 전환Electricity Grids and Secure Energy Transitions'

 

세계최초의 글로벌 연구에 따르면 국가 기후 목표를 달성하고 에너지 안보를 지원하기 위해 2040년까지 현재 전세계 모든 전력망에 해당하는 8천만km의 전력망을 추가 또는 교체해야 할 것으로 밝혀졌습니다.

 

 

IEA가 17일 발표한 특별 보고서에 따르면 정책 입안자와 기업이 세계 전력망을 개선하고 확장하기 위한 조치를 신속하게 취하지 않으면 기후 변화에 대처하고 안정적인 전력 공급을 보장하려는 노력이 위험에 처할 수 있는 것으로 나타났습니다.

 

전세계 전력망에 대한 최초의 현황 조사한 IEA의 새로운 보고서인 '전력망과 안전한 에너지 전환Electricity Grids and Secure Energy Transitions'는 전세계 전력망이 태양열, 풍력, 전기 자동차, 히트펌프와 같은 주요 청정 에너지 기술의 빠른 성장에 보조를 맞추지 못하고 있다는 징후가 발견됐다고 밝히고 있습니다.

 

이 보고서는 더 많은 정책적 관심과 투자가 없다면 전력망 인프라의 범위와 품질이 부족해져 지구 온난화를 1.5°C로 제한하려는 목표를 달성할 수 없게 되고 에너지 안보가 약화될 수 있다고 경고했습니다.

 

이 보고서에 담긴 국가별 세부 분석에 따르면, 모든 국가 기후 및 에너지 목표를 달성하려면 2040년까지 기존 전 세계 전력망 전체에 해당하는 8천만km의 전력선을 추가하거나 교체해야 하는 것으로 나타났습니다.

 

전력망 운영 및 규제 방식에 대한 대대적인 변화도 필수적이며, 대체로 정체 상태에 머물러 있는 전력망에 대한 연간 투자는 2030년까지 두 배로 늘려 연간 6,000억 달러 이상이 되어야 한다고 보고서는 지적했습니다.

 

이미 문제가 발생하고 있다고 지적한 이 보고서는 전력망 연결 승인을 기다리는 재생 에너지 프로젝트가 계속 증가하고 있으며, 이 중 1,500기가와트 규모의 프로젝트가 개발 초기 단계에 있다고 밝혔습니다. 이는 작년에 전 세계적으로 추가된 태양광 및 풍력 발전 용량의 5배에 달하는 규모입니다.

 

파티 비롤Fatih Birol IEA 사무총장은 "최근 많은 국가에서 목격된 청정에너지 발전은 전례가 없는 일이며 낙관적이지만, 정부와 기업이 힘을 합쳐 세계 전력망이 빠르게 부상하고 있는 새로운 글로벌 에너지 경제에 대비하지 않으면 위험에 처할 수 있다"며 "오늘 전력망에 투자하지 않으면 내일 전력망 정체에 직면할 수 있다."고 경고했습니다.

 

전기의 역할은 계속해서 강력하게 성장하여 전력망에 대한 수요를 증가시킬 것이기 때문입니다. 전기 자동차 및 히트펌프와 같은 신기술의 도입은 전기가 과거 화석 연료가 지배하던 영역으로 확장되고 있음을 의미합니다.

 

"각국은 빠른 속도로 재생 에너지 프로젝트를 추가하고 있으며, 최종 고객에게 안정적인 전력 공급을 보장하기 위해 더 많은 전력선을 전력 시스템과 고기능 배전망에 연결해야 할 것"이라며 IEA는 배전망의 디지털화와 수요 대응 및 에너지 저장을 통한 유연성 강화가 필요하다고 강조했습니다.

 

한편 이 보고서 작성를 위해 새로 개발된 시나리오인 '전력망 지연 사례Grid Delay Case'는 그리드 투자가 충분히 빠르게 확대되지 않고 그리드에 대한 규제 개혁이 더디게 진행될 경우 벌어질 상황을 보여주고 있습니다.

 

이 보고서에 따르면 2030년부터 2050년까지 누적 이산화탄소(CO2) 배출량은 재생에너지의 도입이 늦어져 화석 연료 소비가 증가함에 따라 거의 600억 톤에 달할 것으로 예상되고 있습니다. 이는 지난 4년간 전세계 전력 부문에서 배출된 총 CO2 배출량과 맞먹는 양입니다. 이는 지구 온도 상승을 파리기후변화협약의 목표치인 1.5°C를 훨씬 상회하는 수치로, 2°C를 초과할 확률은 40%에 달한다고 이 보고서는 밝혔습니다.

 

이 보고서는 이같은 상황을 변화시킬 수 있는 몇 가지 전략적 조치를 제시하고 있습니다. 여기에는 국가 내, 국가 간, 지역 간 전력망 상호 연결을 확대 및 강화하여 전력 시스템의 복원력을 높이고 증가하는 태양광 및 풍력 발전 비중을 더 잘 통합할 수 있도록 하는 것이 포함됩니다.

 

이 보고서는 각국 정부가 대규모 송전 프로젝트를 지원하여 전력망이 재생 에너지의 강력한 성장에 대비할 수 있도록 할 것을 권고하고 있습니다. 또한 그리드 개발자와 운영자가 디지털화를 수용하여 미래의 그리드가 더욱 탄력적이고 유연해질 수 있도록 지원할 것을 촉구했습니다.

 

특히 전력망 현대화 및 확장에 소요되는 시간이 길기 때문에 단호한 조치가 시급한 것으로 나타났습니다. 새로운 전력망 인프라는 계획, 허가, 완공까지 5~15년이 걸리는 반면, 신재생 프로젝트의 경우 1~5년, 전기자동차 충전 인프라의 경우 2년이 채 걸리지 않기 때문이라는 것입니다.

 

IEA 보고서는 전세계 각국의 전력망 인프라를 개선하고 확장하려면 더욱 강력한 국제 협력이 필요하다고 강조하고 있습니다. 중국을 제외한 신흥 경제국과 개발도상국은 견고한 전력 수요 증가와 에너지 접근성 목표를 달성하기 위한 지속적인 노력에도 불구하고 최근 몇 년간 전력망 투자가 감소하고 있는 것으로 조사됐기 때문입니다.

 

비롤 박사는 "개발도상국이 전력망을 구축하고 현대화하는 데 필요한 자원을 확보하는 것은 국제 사회의 필수 과제"라며 "선진국은 자금을 동원하고 기술에 대한 접근성을 제공하며 정책에 대한 모범 사례를 공유함으로써 사람들의 삶을 개선하고 지속 가능한 개발을 강화하며 기후 변화의 위험을 줄이는 데 도움을 주어야 할 것"이라고 강조했습니다.

 

IEA 보고서의 Executive summary 를 살펴보면 다음과 같습니다.

 

■ 성공적인 에너지 전환을 위해서는 현대적이고 스마트하며 확장된 그리드가 필수적입니다.

 

오늘날 전력 시스템의 중추인 전력망은 청정 에너지 전환이 진행됨에 따라 점점 더 중요해질 전망이지만, 현재 그리드는 너무 적은 관심을 받고 있습니다.

 

전력망은 100년 넘게 가정, 기업, 산업에 전력을 공급해 왔습니다. 청정 에너지 전환은 이제 에너지 시스템의 변화를 주도하고 경제 전반에 걸쳐 전기의 역할을 확대시키고 있습니다. 따라서 넷제로를 향한 각국의 전환은 더 크고 강력하며 스마트한 그리드를 통해 뒷받침되어야 합니다.

 

각국의 국가 에너지 및 기후 목표를 달성하려면 향후 10년 동안 전 세계 전기 사용량이 이전 10년보다 20% 더 빠르게 증가해야 합니다. 2050년까지 전세계적으로 넷제로를 달성하기 위해서는 전력 수요가 더욱 빠르게 증가해야 하며, 이는 지구 온도 상승을 1.5°C로 제한하는 것과 일치합니다.

 

전세계가 더 많은 전기차를 보급하고, 더 많은 전기 냉난방 시스템을 설치하고, 전기분해를 통해 수소 생산을 확대함에 따라 이러한 수준의 성장을 가능하게 하려면 전력망의 확장이 필수적입니다.

 

국가적 목표를 달성하려면 2040년까지 기존 글로벌 그리드 전체에 해당하는 총 8천만 킬로미터 이상의 그리드를 추가하거나 개보수해야 합니다. 전력망은 전력 공급을 탈탄소화하고 재생에너지를 효과적으로 통합하는 데 필수적이기 때문입니다.

 

각국의 국가 에너지 및 기후 목표가 제때에 완전히 달성되는 시나리오에서 풍력 및 태양광 발전은 지난 20년간 40% 미만이었던 전세계 전력 용량 증가의 80% 이상을 차지할 것입니다.

 

국제에너지기구(IEA)의 2050년 넷제로 시나리오에서 풍력과 태양광은 증가분의 거의 90%를 차지합니다. 재생 에너지 보급이 가속화됨에 따라 배전망을 현대화하고 사막의 태양광 발전 프로젝트, 바다의 해상 풍력 터빈 등 도시나 산업 지역과 같은 수요 센터에서 멀리 떨어진 재생 에너지 자원을 연결하기 위한 새로운 송전 통로를 구축할 필요가 있습니다.

 

현대적이고 디지털화된 전력망은 청정 에너지 전환 과정에서 전기 안보electricity security를 지키는 데 필수적입니다. 태양광, 풍력 등 가변 재생에너지의 비중이 증가함에 따라 전력 시스템은 출력 변화를 수용하기 위해 더욱 유연해져야 합니다.

 

국가 기후 목표 달성에 부합하는 시나리오에서 시스템 유연성의 필요성은 2022년과 2030년 사이에 두 배로 증가합니다. 전력망은 새로운 방식으로 운영되어야 하며 옥상 태양광과 같은 분산 자원과 모든 유연성 소스의 이점을 활용해야 합니다. 여기에는 그리드 강화 기술을 실현하고 디지털화를 통해 수요 대응 및 에너지 저장의 잠재력을 활용하는 것이 포함됩니다.

 

■ 청정 에너지 전환의 약한 고리가 될 위험에 처한 전력망

 

2022년에 추가될 태양광 및 풍력 발전 용량의 5배에 해당하는 최소 3,000기가와트(GW)의 재생 에너지 프로젝트(이 중 1,500GW가 진행 단계에 있음)가 전력망 연결를 위해 대기 중입니다. 이는 전력망이 넷제로로의 전환에 걸림돌이 되고 있음을 보여줍니다.

 

전 세계 풍력 및 태양광 발전 용량의 절반을 차지하는 국가에서 이러한 대기 중인 사례를 파악할 수 있지만 전세계적으로 전력망 연결을 기다리는 프로젝트의 수는 훨씬 더 많을 것으로 보입니다.

 

재생 에너지에 대한 투자는 2010년 이후 거의 두 배로 늘어나는 등 빠르게 증가하고 있지만, 전세계 전력망에 대한 투자는 거의 변화가 없어 연간 약 3,000억 달러로 제자리걸음을 하고 있습니다.

 

전력망 투자와 개혁이 지연되면 전 세계 이산화탄소(CO2) 배출량이 크게 증가하여 에너지 전환이 늦어지고 1.5°C 목표를 달성할 수 없게 됩니다.

 

이 보고서에서는 IEA의 기후 중심 시나리오에서 상상하는 것보다 더 제한된 투자, 현대화, 디지털화 및 운영상의 변화가 미치는 영향을 살펴보기 위해 '전력망 연결 지연 사례Grid Delay Case'를 조사했습니다.

 

그리드 지연 사례는 재생에너지 도입이 더디고 화석 연료 사용이 증가하면서 전환이 지연되고 있음을 보여줍니다. 2050년까지 전력 부문의 누적 CO2 배출량은 그리드 지연 시나리오에서 국가 기후 목표에 부합하는 시나리오보다 58기가톤 더 높을 것으로 예상됩니다. 이는 지난 4년간 전 세계 전력 부문의 총 CO2 배출량과 맞먹는 양입니다. 또한 전 세계 장기 기온 상승이 1.5°C를 훨씬 넘어 2°C를 초과할 확률이 40%에 달한다는 것을 의미합니다.

 

천연가스 시장이 취약하고 가스 공급 안보가 우려되는 상황에서 그리드 구축에 실패하면 각국의 가스 의존도가 높아집니다.

 

전력망 연결 지연 사례로 인한 2030년 이후 전세계 가스 수입량은 국가 기후 목표에 부합하는 시나리오보다 연간 800억 입방미터(bcm) 이상 증가하며 석탄 수입량은 거의 5천만 톤 증가합니다.

 

전력망 개발이 지연되면 정전으로 인한 경제적 손실이 증가할 위험도 커집니다. 오늘날 이러한 정전으로 인해 이미 연간 약 1,000억 달러, 즉 전 세계 GDP의 0.1%에 달하는 비용이 발생하고 있습니다.

 

■ 미래의 전력망을 확보하기 위해선 당장 행동에 나서야 합니다.

 

새로운 전력망의 구축뿐만 아니라 자산의 사용 개선을 지원하기 위해 규제를 검토하고 업데이트해야 합니다.

 

전력망 규제는 전력 수요와 공급의 급격한 변화에 발맞추기 위해 전력망에 인센티브를 제공해야 합니다. 이를 위해서는 행정적 장벽을 해결하고, 높은 성능과 신뢰성에 대한 보상을 제공하며, 혁신을 촉진해야 합니다. 또한 인프라의 신속한 구축과 효율적인 사용을 위해 규제 위험 평가를 개선해야 합니다.

 

송배전망에 대한 계획은 정부의 광범위한 장기 계획 프로세스와 더욱 연계되고 통합되어야 합니다. 새로운 전력망 인프라는 계획, 허가, 완공까지 5~15년이 걸리는 반면, 신재생 프로젝트의 경우 1~5년, 새로운 전기차 충전 인프라의 경우 2년 미만이 소요되는 경우가 많습니다.

 

전력망 계획은 여러 부문에 걸친 장기 에너지 전환 계획의 입력을 통합하고, 분산 자원의 성장을 예측 및 지원하고, 해상 풍력 등 자원이 풍부한 지역을 연결하고, 운송, 건물 및 산업, 수소와 같은 연료 등 다른 부문과의 연계를 반영해야 합니다.

 

이를 위해서는 강력한 이해관계자 및 시민들public의 참여가 중요합니다. 시민들은 전력망과 성공적인 에너지 전환 사이의 연관성을 인식하고 이에 대한 정보를 제공받아야 합니다.

 

국가 기후 목표를 달성하기 위해서는 배전망의 디지털화 및 현대화에 중점을 두고 전 세계적으로 10년 이상 정체된 배전망 투자를 2030년까지 두 배 가까이 늘려 연간 6,000억 달러 이상으로 늘려야 합니다.

 

우려스러운 점은 중국을 제외한 신흥 경제국과 개발도상국은 견조한 전력 수요 증가와 에너지 접근성 요구에도 불구하고 최근 몇 년간 전력망 투자가 감소하고 있다는 점입니다.

 

선진국에서는 전력망 투자가 꾸준히 증가하고 있지만, 빠른 청정 에너지 전환을 위해서는 그 속도를 높여야 합니다. 2030년 이후에도 모든 지역에서 투자가 계속 증가할 것으로 예상됩니다.

 

전력망을 구축하려면 안전한 공급망과 숙련된 인력이 필요합니다. 정부는 확고하고 투명한 프로젝트 파이프라인을 만들고 조달 및 기술 설비를 표준화하여 공급망 확장을 지원할 수 있습니다. 이와함께 시스템의 모든 다른 요소의 상호 운용성을 보장하여 미래의 유연성을 구축해야 합니다.

 

또한 전체 공급망과 운영자 및 규제 기관에 걸쳐 숙련된 전문가가 크게 필요합니다. 인재 파이프라인을 구축하고, 디지털 기술이 전력 산업 커리큘럼에 통합되도록 하며, 에너지 전환과 자동화 증가의 영향을 관리하는 것이 필수적입니다.

 

전력망 개발을 가로막는 가장 중요한 장벽은 지역마다 다릅니다.

인도, 인도네시아, 한국 등 일부 국가에서는 전력회사의 재무 건전성이 핵심 과제이며, 사하라 사막 이남 아프리카를 비롯한 많은 신흥 시장과 개발도상국에서는 금융 접근성과 높은 자본 비용이 주요 장벽입니다. 금융 장벽은 전력 회사에 대한 보상 방식을 개선하고, 목표에 맞는 그리드 펀딩grid funding을 추진하고, 비용 투명성을 높임으로써 해결할 수 있습니다.

 

유럽, 미국, 칠레, 일본과 같은 국가의 경우, 가장 강력한 장벽은 새로운 프로젝트에 대한 대중의 수용과 규제 개혁의 필요성과 관련이 있습니다. 정책 입안자들은 계획 수립을 강화하고, 규제 위험 평가를 통해 예측 가능한 투자가 가능하도록 하며, 행정 절차를 간소화함으로써 전력망의 발전 속도를 높일 수 있습니다.

 

[보고서 원문]