청정 에너지 혁명 다시 탄력 받고 있다

청정 에너지 혁명 다시 탄력 받고 있다

많은 전문가들은 향후 청정 에너지 체계의 구축에 있어 태양광 발전 등 신재생에너지의 확산, 에너지 효율의 제고, 수요반응 자원의 활용 등에 주목해야 한다고 입을 모으고 있다. 그리고 이를 가능케 하는 지능형 인프라의 구축도 병행되어야 함을 강조하고 있다. 이러한 관점에서 이루어지는 전 세계적인 움직임이 심상치 않다. 그 속도와 범위에 있어 빠르게 달라지고 있으며, 관련 기업들의 사업 기회 포착 노력도 활발하다. 

신재생에너지의 재도약 

- 태양광 발전, 확대 일로 

금융위기 이후 주춤했던 신재생에너지의 부상이 최근 들어 주목을 받고 있다. 특히 태양광의 도약이 눈부시다. 2013년은 태양광 발전 투자에 있어 기념비적인 한 해로 기록될 것이다. 지난 7월 발표된 REN21의 자료에 따르면, 2013년 세계 기준으로 39GW의 태양광 발전 설비가 새로 설치되었다고 한다. 이 증가분은 원전 39기와 맞먹으며 우리나라의 총 발전 설비용량의 43%에 해당한다. 

2013년 말까지 누적 기준으로 총 139GW의 태양광 발전 설비가 전 세계에 깔렸다. 또한 2013년에 태양광이 풍력(35GW 증가)을 처음으로 앞질렀다. 주목할 현상은 2013년에는 태양광 발전 설비 증설이 2012년 대비 32%나 늘었는데 투자금액은 22%가 오히려 줄어들었다는 것이다. 태양광 발전 설비 투자 규모가 2012년에는 1,429억 달러였지만 2013년에는 1,137억 달러에 그쳤다. 규모의 확대와 더불어 태양광 모듈 및 설치비용이 빠르게 하락하고 있는 것이다. 미국의 경우 2013년 말 태양광 발전 시스템 가격이 가중 평균으로 2년 전에 비해 33% 떨어진 와트당 2.6달러를 기록했다. 같은 기간 태양광 패널 가격이 60%만큼 하락한 데 기인했다. 

향후에도 태양광 발전은 양호한 성장세가 이어질 전망이다. 올해도 40GW 이상의 설비가 추가될 것으로 예측된다. 태양광 발전 설비가 가장 많이 구축되어있는 유럽은 독일의 투자 감소로 다소 주춤하는 형국이지만, 다른 국가들의 투자 확대가 이를 상쇄하리라는 분석이다. 작년에 11.3GW를 설치한 중국의 경우 상반기에는 다소 주춤했지만 올 하반기에만 10GW 규모의 태양광 발전 설비가 들어서리라는 예측이다. 상반기의 4배에 달한다. 후쿠시마 원전 사고 이후 신재생에너지 확충에 더욱 심혈을 기울이고 있는 일본은 세계 최고 수준의 발전차액제도(Feed-in Tariff) 등에 힘입어 작년의 6.9GW를 훌쩍 뛰어넘으리라는 전망이다. 

일본태양 광발전협회(JPEA)는 올해 작년과 비슷한 7GW 내외의 태양광 발전 능력이 설치될 것으로 전망했다. 하지만 1분기에만 전년 동기 대비 70% 성장한 2.7GW가 설치되는 등 상승세가 무섭다. 미국은 2013년 대비 39% 증가한 6.6GW 규모의 태양광 발전 설비가 들어설 것으로 보인다. 

GTM Research는 2020년에는 태양광 발전 설비가 현재의 약 4배 수준인 528GW 규모에 이를 것이라 내다보고 있다. 또한 Morgan Stanley는 2020년까지 매년 47GW의 태양광 발전 설비가 증설될 것이며, 중국, 일본, 미국, 유럽 등 기존시장 주도 국가에 인디아, 브라질 등이 본격적으로 가세할 것이라 예측했다. 

에너지 효율의 재조명 

- 에너지 효율, 가장 저렴한 청정 에너지원 

에너지 효율을 높인다는 것은 청정 에너지 체계의 필수적인 사항이다. 필요한 전력이나 에너지를 충분히 사용하면서도 사용량과 비용을 줄일 수 있어야 한다. 에너지 효율은 가장 저렴하게 얻을 수 있는 청정 에너지원으로 다시금 주목을 받고 있다. 

ACEEE는 전력 부문에서 에너지 효율 프로그램을 통한 에너지 절감 비용이 평균 kWh당 3.5센트 수준인 것으로 분석했다. 에너지 효율 프로그램은 발전에서 송배전, 빌딩, 공장, 주택 등의 건물에서 수송 영역에 이르는 소비 영역에서 전력 등 에너지 소비를 줄일 수 있는 다양한 기술의 적용, 설비나 기기의 교체 등을 망라한다. 화석연료 발전 중 가장 저렴하다는 천연가스(1kwh 생산 비용 8센트 내외)보다도 2~3배나 낮다. 

값싸게 온실가스를 줄일 수 있다는 의미다. 에너지 효율을 높여 전력 소비를 줄이면 그만큼 생산하지 않아도 되기 때문에 발전소를 대체하는 효과가 있다. 이는 유틸리티 기업이나 지역 정부, 소비자 모두에게 유익하다. 

주거용과 상업용 건물에서 최종 에너지의 35~40%를 소비한다. Navigant Research는 상업용 및 공공기관 빌딩 에너지 효율 프로그램만 하더라도 2014년 682억 달러의 시장을 형성하고 있는 것으로 추산하며, 2023년이면 2배 가까운 1,275억 달러 규모에 이를 것으로 예측하고 있다. 

2014~2023년 사이 에너지 효율 제고에 총 9,590억 달러가 들어갈 전망이다. 각국 정부의 에너지 효율화 설비 설치 의무화, 효율 인증, 세제 및 보조금 지원 등 다양한 정책이 지속될 것이며, 경쟁으로 인해 투자 회수 기간도 줄어들고 있어 건물 소유주나 관리자 측에서도 투자 동기가 높아질 것으로 보인다. 실제 유럽에서는 주택과 가전제품의 에너지 효율 상승 등으로 2000~2011년 사이 가정에서 사용되는 에너지 소비가 15.5%나 감소했다. 에너지 효율 제고의 가능성을 여실히 보여준다. 

에너지 효율은 1차적으로 기존의 저효율 제품이나 시스템을 고효율의 것으로 대체함으로써 높일 수 있다. 에너지 효율화 제품에 대한 시장은 이미 상당히 크다. HSBC와 에너지 관련 컨설팅 기업인 Ecofys의 공동 연구에 따르면, 빌딩, 산업용, 수송 부문의 에너지 효율을 높이는 설비나 시스템에 대한 세계 시장 규모가 현재 3,600억 달러를 넘는 것으로 나타났다. 빌딩 영역이 가장 큰 분야로 리노베이션과 신축을 합해 2,610억 달러의 시장을 형성하고 있다. 

향후에도 정부 정책 지원과 헬스 및 환경 측면의 인식 제고 등에 힘입어 시장 성장 전망이 밝은 편이다. 2020년까지를 놓고 볼 때 온실가스 감축 잠재력이 가장 큰 분야로 태양광도 풍력도 아닌 에너지 효율이 꼽힐 만큼, 그 중요성을 인정받고 있다. 

- 에너지 효율, 다양한 각도에서 접근 

그러나 에너지 효율 제고는 단순히 고효율의 설비나 제품으로 교체하는 것에 그치지 않는다. 주거용이건 상업용이건 간에 건물의 에너지 효율화 기술간 통합과 상호 보완이 필요하다. 특히 분산형 발전에서 공조나 에어컨, 조명 등이 조화롭게 관리, 제어되어야 효율을 극대화할 수 있다. 가정이나 빌딩의 에너지관리 시스템이 주목을 받는 이유이기도 하다. 에너지관리 시스템은 전력 시장 여건이나 외부 환경 상황에 대해 능동적으로 에너지 사용을 제어하여 소비량과 비용을 절감할 수 있게 한다. 

주요 가전 기업이나 통신, 소프트웨어 기업들이 가정용 에너지관리 시스템(HEMS)에 뛰어들어 기회를 엿보고 있다. 경쟁이 치열한 빌딩 에너지관리 시스템(BEMS)만 해도 24억 달러의 시장을 이미 형성했으며, 2020년에는 56억 달러 규모에 이를 전망이다. 

Navigant Research는 BEMS의 부상은 불과 5년 전만 해도 분석이 어려웠던 에너지와 운영 데이터에 대한 분석과 통찰이 가능했기 때문이라고 지적한다. 현재는 빌딩 자동화 설비에 두각을 나타냈던 Schneider와 Siemens가 시장을 주도하고 있다. 기존의 경험을 기반으로 보다 높은 수준의 데이터 처리, 분석 및 제어 등의 역량을 높이고 있다. Siemens는 소프트웨어 기업인 Pace Global Energy Services를 인수함으로써 BEMS 시장에의 뒤늦은 진출을 만회하려 하고 있다. 이 BEMS 시장에는 Elster Energy, Johnson Controls, IBM, Grid Point 등 다양한 배경의 기업들이 각축을 벌이고 있어 향후 귀추가 주목된다. 

최근에는 에너지 효율과 관련한 금융 사업모델도 관심을 끌고 있다. 태양광 발전에서처럼 금융 연계 사업모델이 성장한 것과 비슷한 방식이 에너지 효율 분야에서도 만들어지기 시작했다. 

Citibank, Renewable Funding, Kilowatt Financial 등이 협력하여 금융증권화 방식을 활용하고 특수목적 기구를 세운 에너지 효율 관련 사업모델을 내놓았다. Renewable Funding은 주거용 에너지 효율 제고 시장만도 연간 400억 달러의 규모가 충분히 가능하다고 보고 있다. 에너지 효율 기술의 발달 및 융합과 함께 금융 모델까지 연계되면서 청정 에너지 체계로의 변화에 가세하고 있다. 

수요반응(Demand Response) 자원의 전력망 통합 

- 수요반응, 높은 성장 잠재력

전력 수요는 시시각각 변하지만 전력 공급은 수요변화에 탄력적으로 대응하기 어렵다. 항상 많은 예비전력을 유지해야 하고, 그렇다 하더라도 수요가 급속히 증가할 때는 대응하기 어려울 수도 있다. 불필요한 공급을 미리 파악하거나 수급변화에 신축적으로 대응할 수 있다면 전력의 품질과 신뢰성을 한층 높일 수 있다. 수요 정보와 이를 활용한 제어가 전력망 전체의 수급 효율과 안전성을 높이는 데 크게 기여할 수 있다. 

2010년 이후 빠르게 성장하는 수요반응(Demand Response, DR) 사업은 건물이나 공장, 주택에서 가지고 있는 절감 가능 자원을 활용한다. 수요반응은 전력 수급 상의 위기가 발생할 경우 전기요금 조정이나 부하감축 지시에 의하여 전력 소비를 절감해 수급의 균형을 유지하고 전력망을 안정시키기 위한 활동이다. 일정시각에 절감한 전력을 사들여 다시 판매하는 것이다. 일반 발전소에서 만들어진 전력을 전력망에 파는 것과 같은 효과를 낸다. 일명, 네가와트(Negawatt) 발전으로 불리기도 한다. 

수요관리 사업자가 소비측의 고객들과 계약을 맺고 전력 절감량을 모아 전력거래 시장 입찰에 참여해 수익을 만드는 구조다. 수요가 몰리는 피크타임에는 대기하고 있던 가스 등 화력발전을 일시적으로 운전하게 되어 발전 단가가 2배, 심지어는 6배 이상까지 높아진다. 이 때 수요반응을 통하여 절약한 저렴한 전력을 거래 시장에 거래하면 소비자는 물론 발전 및 전력망 운영 서비스 사업자 모두의 효용을 높일 수 있다. 

지능형 인프라의 확산 

- 지능형 인프라의 출발, 스마트미터 

스마트미터는 원격 검침, 전력 공급자와 수요자 간의 양방향 통신, 시간대별 계량이 가능한 전자식 전력량계를 말한다. 데이터의 출처이자 수요관리의 게이트웨이라 할 수 있는 스마트미터가 유럽, 일본, 미국, 중국 등 지역에서 빠르게 보급되고 있다. Bloomberg New Energy Finance는 전세계적으로 스마트미터가 중심이 된 스마트그리드부문에 2013년에는 전년대비 7억 달러 증가한 149억 달러가 투자되었다고 한다. 특히 중국이 처음으로 미국을 추월했다. 미국은 2012년 대비 33% 감소한 36억 달러를 투자한 데 비해 중국은 43억 달러 규모였다. 2013년 말 기준으로 중국은 전년보다 80% 증가한 2억 5,000만 개의 스마트미터를 설치한 것으로 나타났다. 2010년 센서스 결과에 따르면, 중국에는 4억 가구가 있다. 이 중 약 62%가 스마트미터를 보유하게 된 것이다. 중국은 2017년까지 스마트미터 보급률을 95%로 끌어올리겠다는 계획이다. 

적어도 향후 5~6년 이상 동안 스마트미터 시장은 꾸준하게 성장할 것으로 예상된다. Grand View Research는 2020년에 세계 스마트미터 시장이 222억 달러에 이를 것으로 내다봤다. 2014~2020년 사이 연평균 9.8%의 양호한 성장세를 구가하면서 2020년 1억 6,550만 대에 이를 것으로 예측한다. 스마트미터는 양방향 커뮤니케이션과 시간대별 요금부과가 가능하고, 빠른 정전 감지 및 해결, Dynamic Pricing(수요에 따라 변하는 가격 정책) 등의 효용이 있어 각국 정부 차원에서 설치 계획을 갖고 있다.

맺음말 

Edison Electric Institute는 21세기 들어 전력산업의 ‘파괴적 도전’이 이루어지고 있다고 평하면서, 새로운 시장, 새로운 가치 네트워크, 비용 절감, 보다 개선된 제품과 서비스 등에서 기회가 열릴 것이라 전한다. 기존에 줄곧 강조되었던 에너지 효율과 분산형 발전에 더해 수요 영역의 관리 등이 변화의 주축을 이룰 것이라 덧붙이고 있다. 또한 기존 플레이어들이 과거의 중앙집중형 서비스 모델에 집착한다면 심각한 위협에 직면하게 될 것이라고 경고하고 있다. 

2012년부터는 기존 유틸리티 기업들의 ‘Death Spiral’에 대한 경고가 본격적으로 나왔다. 기존의 유틸리티 기업들이 지금까지 유지해왔던 사업모델이 장기적인 관점에서 미래를 보장받을 수 없다는 것은 독일의 사례에서 이미 현실화되고 있다. 

독일의 대규모 화력발전이 중심인 RWE는 2013년 설립 이래 최초로 적자를 발표했다. 다른 독일의 유틸리티 기업들도 최근 매출 하락을 겪으면서 곤혹을 치르고 있다. 태양광 및 풍력 발전의 확산과 관련 가격 정책 등 구조적 요인 때문이다. 

그러나 이미 선도적인 기업들은 신재생에너지 투자에 직접 나서거나, 새로운 사업모델의 적응에 열을 올리고 있다. 또한 많은 비 유틸리티 기업들이 전력산업의 경쟁에 뛰어들고 있다. 통신, 가스, 건설, 전자 등이 주력인 기업들이 참여 방식은 다르지만 각 지역별 정책 및 산업의 구조적 변화를 틈타 새로운 성장 동력을 찾고 있다. 지역 정부 차원에서는 신산업 육성은 물론 수출 확대 전략과 연계해 적극적으로 지원하고 있다. 

에너지 효율 향상과 신재생에너지 보급에 꾸준한 투자를 이어온 우리나라도 신재생에너지 융복합 사업 추진, 수요관리 시장 확대 등 청정 에너지 신산업 육성을 위한 잰걸음을 시작했다. 그러나 다른 나라에 비해 다소 늦은 감이 없지 않다. 내수 시장은 크지 않지만 글로벌 시장에서의 입지를 고려한다면 보다 전향적인 생각과 사업 전개 노력이 필요한 시점이다.

본 내용은 지면상의 이유로 재편집되었습니다. 

출처 : LG경제연구원 www.lgeri.com 

필자 : 김경연 책임연구원 

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 청정 에너지 혁명 다시 탄력 받고 있다