IT 혁명 뛰어넘는 에너지 기술 혁명이 온다

재생에너지 비중 크게 늘면서
석유·석탄·가스 의존도 급감
모든 에너지 전기 형태로 변환

전기를 저장하는 수단으로
친환경 수소·암모니아 중요

전기차·탄소중립 빨라지면서
에너지산업 IT기술 접목 활발

정보통신산업은 스마트폰과 인터넷 덕분에 지난 20여 년간 혁명적 변화를 겪었다. 이제 똑같은 스마트 혁명이 에너지 산업에서 일어나고 있다. 탄소중립과 기후변화라는 시대 소명과 맞물려 우리가 사는 세상을 엄청나게 변화시킬 것으로 예상되는 에너지 기술 혁명이 시작되고 있다. 러시아의 우크라이나 침공으로 촉발된 화석연료 부족 때문에 일시적인 원유 부족 위기를 겪고 있지만, 에너지 전환 노력이 상당히 지연될 것이라는 생각은 착각일 가능성이 높다. 오히려 유럽의 가스 부족 사태로 많은 국가가 에너지 안보 차원에서 재생에너지 확대에 더욱 박차를 가하고 있어 에너지 전환은 가속화할 것이다.

에너지 산업의 기술 혁신은 다음의 10대 트렌드를 중심으로 진행될 것으로 예상된다.

첫째, 재생에너지는 전 세계적으로 획기적으로 증가할 것이며 태양광과 풍력 등의 기술은 계속 발전할 것이다. 태양광은 지난 10여 년간 95%가 넘는 획기적인 원가 혁신을 이뤄냈으며, 풍력 역시 마찬가지다. 이미 전 세계 신규 발전 설비의 85%는 재생에너지다. 대한민국 롤모델인 독일도 이미 발전량의 50%를 재생에너지가 차지하고 있는데, 아직 7%대에 머물고 있는 우리나라는 많이 뒤처져 있다고 할 수 있다.

둘째, 석탄·석유·가스 등 화석연료의 퇴조가 가속화되고 있다. 석탄과 석유는 2020년대에 줄어들기 시작할 것이며, 가스도 2030년께부터 사용이 감소할 것으로 예측된다. 2050년까지 대세 흐름을 본다면 화석연료의 퇴조는 거의 확실시될 것이다.

셋째, 모든 에너지가 전기 형태로 사용되는 전기화 현상은 가속화하고 있다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 전 세계적으로 열은 현재 20%만 전기로 공급되는데, 2030년에는 40%까지, 2050년에는 65%까지 전기화가 확대될 것으로 전망된다. 영국 정부의 2050 탄소중립 계획에 따르면, 영국은 현재 건물에서 사용되는 열에너지의 65%를 차지하는 가스가 2050년 이전에 완전히 전기로 대체될 것으로 예상하고 있다.

넷째, 재생에너지의 간헐성 때문에 남게 되는 전기를 저장하는 수단으로 친환경적인 수소 및 암모니아가 활용될 것이다. 이산화탄소를 포집·제거한 블루수소, 재생에너지를 활용해 물을 수전해하여 만드는 그린수소, 원자력으로 생산된 전기와 열을 활용해 만든 핑크수소가 대표 자원으로 활용될 것으로 보인다. 암모니아는 수소를 장기간 저장하고 장거리로 운송하기 위한 수단으로 많이 활용될 것으로 전망된다.

다섯째, 화석연료에 태워 전기를 만드는 것이 아니라, 오히려 거꾸로 전기에서 다른 에너지원을 만드는 '파워투엑스(Power to X·P2X)' 기술이 많이 활용될 것이다. 재생에너지와 원자력으로 만든 전기를 석유·가스 같은 화석연료로 합성 전환하는 기술로, 독일과 일본 등에서 활발히 추진 중이다. P2X의 대표 기술로는 잉여 전력으로 열에너지를 생산·공급하는 파워투히트(Power to Heat), 전력을 수전해해 수소를 생산하는 파워투가스(Power to Gas), 수전해한 수소를 다시 포집한 탄소와 결합해 합성 석유와 가스를 만드는 파워투오일(Power to Oil)과 파워투메탄(Power to Methane) 등이 대표적이다.

여섯째, 전기차 등 친환경차의 확대 보급이다. 특히 수력·풍력 등 재생에너지가 많은 국가들은 화석연료 기반의 자동차를 금지하고, 적극적으로 전기차를 보급하고 있다. 남는 전기는 수소로 전환해 대형 트럭, 대형 선박 등 대형 운송수단 연료로 많이 활용될 것으로 보인다.

일곱째, 탄소중립 규제는 더욱 강화될 것이다. 2021년 유엔기후변화협약을 통해 전 세계 다양한 국가가 온실가스 감축 목표를 설정했으며, 유럽연합(EU)은 국가 간 온실가스 감축 차이를 보정하기 위한 제도로 탄소국경조정세 시행을 준비하고 있다. 또 탄소 배출량에 대해 조세를 부과하는 탄소세를 검토하고 있다. 여기에 많은 글로벌 기업도 자발적으로 ESG(환경·책임·투명경영)와 RE100에 더욱 전력을 경주할 것이다.

여덟째, 에너지 기술 혁신의 중요성이 더욱 증대돼 에너지 기술에 많은 연구개발(R&D)이 이뤄질 것이다. 재생에너지 기술, 전력에너지 효율화 기술, 배터리 및 양수발전 등 저장장치, 전력 디지털라이제이션, 탄소 포집·저장 및 활용(CCUS) 기술, 수소 및 암모니아 기술, 합성 연료 개발 등 에너지 기술 개발에 많은 투자와 노력이 경주될 것이다. 공급 일변도 기술도 수요 관리 측면에서의 기술, 특히 정보기술(IT)과 융합된 플랫폼 기술이 큰 변화를 일으킬 것이다.

아홉째, 공급이 부족할 때 전력 수요를 감축하는 수요관리(DR), 재생에너지 및 분산자원을 모집·관리하는 통합발전소(VPP), 전력 피크 시간에 유연하게 전력을 공급·소비하는 보조서비스 등 새로운 에너지 비즈니스 모델이 등장할 것이다.

열 번째, 에너지 산업에 빅데이터, 인공지능(AI) 등이 활용되는 등 IT 기반의 플랫폼 비즈니스가 형성될 것이다. 많은 센서를 활용해 대량으로 데이터를 수집하고, 빅데이터와 AI 분석 기법을 활용해 운영의 효율을 높이면서 설비 관리를 매우 효과적으로 수행할 것이다. 신재생에너지 발전 예측이 강화돼 수요 공급 조절에 많은 기여를 할 것이며, 송전과 배전에서는 센서, 빅데이터, 인공지능의 활용으로 안정적인 설비 운영과 시설 보수의 자동화가 확대될 것이다. 전력 소비자에게는 빅데이터와 AI 활용으로 합리적인 전력 소비를 유도할 수 있는 정보를 풍부하게 제공할 것으로 보인다.

< 출처 : 매경 > >