최악의 폭염과 가뭄, 계속되는 이상 기후
전쟁과 팬데믹 혼란 속에서 꼬여만 가는 에너지 공급망
걷잡을 수 없이 치솟는 에너지 가격과 블랙아웃의 공포…

“대혼돈의 에너지 시장! 과연 해법은 무엇인가?”

2022년 여름, 유럽 곳곳이 연일 40도를 웃돌며 폭염으로 아우성이다. 살인적인 더위에 철로가 휘고, 산이 불타고, 건물이 파괴되며 이주민이 발생했다. 상황을 더욱 악화하는 것은 폭등하는 에너지 가격이다. 무섭게 치솟는 전기, 석유, 가스 가격을 보며 일반 소시민들은 이전처럼 마음 놓고 냉방 기구를 사용하기도 어렵게 됐다. 그렇다면, 왜 이렇게 전기, 석유, 가스 가격이 급격히 비싸졌을까? 미국 에너지 전문가들이 저술한 《넷제로 에너지 전쟁》을 보면 복잡하게 얽혀 있는 지금의 에너지 사태에 대한 명쾌한 해답을 찾을 수 있다.
우선 지금 에너지 가격이 불안정한 것은 공급망이 불안한 탓이 크다. 수요는 늘어났는데 공급이 이를 뒷받침하지 못한 것이다. 더 정확하게는 코로나19 이후 전 세계적으로 친환경 정책 기조가 확대됨에 따라 탄소 배출의 주범이라고 지목되는 석탄과 석유 에너지원 투자를 크게 축소시켰는데, 이후 빠진 부분을 충당해야 할 대체 에너지원이 계획한 생산량을 채우지 못한 것이 패착이 됐다. 유럽의 경우 2020년 유럽 전체 에너지 생산의 13%를 담당하던 풍력이 2021년 5%도 채 생산하지 못하면서 유럽 전체에 에너지 대란이 현실화되었다. 발전 용량을 증가했음에도 인간의 힘으로 컨트롤할 수 없는 바람이 멈추자 유럽 전체 전기료가 걷잡을 수 없이 폭등한 것이다. 당장 써야 하는 에너지가 부족해지자 멈췄던 석탄발전소를 재가동하기에 이르렀고, 부족한 전력량을 메우기 위해 각국 정부가 앞다퉈 가스 수급에 뛰어들어들자 천연가스가 사상 최고가를 경신하기도 했다.
이 책의 저자들은 한 목소리로 “에너지는 현실”이라고 이야기한다. 우리는 에너지 없이 단 하루도 정상적으로 생활할 수 없으며, 에너지 부족 사태로 인한 피해는 국가적인 문제일 수밖에 없다는 것이다. 일부 유럽 국가가 맞닥뜨린 최악의 에너지 위기는 곧 우리에게 닥칠 현실임을 직시해야 한다고 경고한다.
그렇다면 이러한 의구심이 들 것이다. 공급이 불안정한 재생에너지를 굳이 계속해서 가지고 가야 하느냐는 의문이다. 이에 대해 저자들은 “지속가능한 에너지원으로의 에너지 대전환은 필수불가결한 방향”이라고 단언한다. 우리는 이미 다변화된 에너지 포트폴리오 시대를 살아가고 있으며, 무엇보다 중요한 것은 “2050년까지 목표로 한 넷제로(Net Zero, 탄소 중립)를 실현할 수 있는 가장 경제적이면서 구체적인 방법”이라고 강조한다. 다만, 에너지 대전환은 하루아침에 일어날 수 없으며, 화석연료 등 기존의 재래에너지원과 혼재된 채로 서서히 변화할 수밖에 없다고 설명한다. 이에 저자들은 에너지 믹스 시나리오 가운데 비용과 효용 측면에서 가장 현실적인 시나리오가 무엇인지 면밀히 살펴보았다.

태양광, 풍력 등 재생에너지를 포함한 에너지 다원화는 이미 시작됐다!
가장 경제적이면서 현실적인 에너지 대전환 시나리오는 무엇인가?

그렇다면 막대한 자금과 영향력을 가진 글로벌 에너지 기업들은 어떻게 변화하고 있을까? 저자들은 글로벌 에너지 기업들의 생존 전략을 ‘3D’라는 키워드로 명쾌히 설명한다. 3D 전략은 각각 탈탄소화(Decarbonization), 다각화(Diversification), 그리고 디지털화(Digitization)를 말한다.
화석연료의 사용이 줄어듦에 따라 입지가 좁아질 것이라는 예상과 다르게 석유, 가스에너지 등 전통적인 글로벌 에너지 기업들은 오히려 앞장서 탄소발자국 지우기에 나서고 있다. 탈탄소 혹은 저탄소 기조에 맞춰 사업의 포트폴리오를 전환하고 있으며, 직접 다양한 미래 에너지원에 투자하며 에너지원 다변화의 중심축이 되고 있다는 설명이다. BP, 쉘, 토탈, 옥시덴탈 등 주요 에너지 기업들은 에너지 전환을 위한 협력 플랫폼 구축 목표로 2020년 12월 기후협약 목표를 위한 6대 원칙에 합의했고, 온실가스 감축과 탄소 흡수원 개발 등에 노력을 기울이기로 합의하기도 했다.
한편으로 태양광, 풍력 등 재생에너지 산업의 중요도와 비중이 커지고 있음을 강조하며 관련 산업의 굵직한 이슈들을 짚어냈다. 탄소를 배출하지 않는 깨끗한 전기에너지로의 전환은 계속될 것이고, 이때 태양광과 풍력 등 재생에너지가 핵심이 되어 수요를 채울 것이라는 전망이 주요 국제에너지 기관과 전문가들의 공통된 결론이기 때문이다. 이에 저자들은 어째서 태양광과 풍력이 깨끗한 에너지원으로 각광받게 된 것인지 원인과 배경을 분석하며 다초 등 주요 재생에너지 기업들의 미래 가치에 대해서도 따져보았다.

저탄소, 저비용, 고효율인 원자력…넷제로로 향하는 길에 빼놓을 수 없어
차세대 원자력 기술이 새로운 게임 체인저가 될 것

자주 논쟁거리가 되었던 ‘원자력’에 대해서도 다뤘다. 저자들은 “그 어떤 청정에너지도 원자력과 비교할 수 없다”는 빌 게이츠의 발언을 인용하며, 탄소 중립 시나리오 중 가장 경제적인 방법은 언제나 원자력발전이 중심이 된 안이었다고 설명한다. 더불어 “국토가 넓고 태양광이나 풍력발전을 하기에 입지가 유리한 미국과 호주와 같은 국가들은 원자력의 힘을 빌리지 않고도 넷제로의 전환이 가능하나, 한국과 같이 재생에너지 발전에 상대적으로 불리한 조건을 갖춘 국가는 원자력 에너지의 역할이 필수적”이라고 강조했다. 2022년 현재 시점에서 29%인 원자력 비중을 2050년까지 6.1%로 줄이고 현재 6.6%인 재생에너지 비중을 70.8% 늘린다는 계획이지만, 이것이 실현 가능한 로드맵인지 냉정히 검토해야 한다는 의견이다. 더불어 기존의 원자력에너지의 단점을 보완하고 효율을 높이는 차세대 원자력기술이 계속 개발되고 있으며, 신개념 중소형 원자로를 개발 중인 스타트업 기업들이 에너지 산업의 새로운 게임 체인저로서 주목되고 있음을 소개했다.

테슬라, ‘종합 에너지 회사’로의 도전과 행보 주목
다시 한 번 에너지 혁신 기술에 투자 몰리고 있어

‘종합 에너지 회사’로서의 변신을 천명한 테슬라의 행보 또한 흥미롭다. 전기차 시장을 평정한 뒤 테슬라는 가정용 에너지 저장장치(ESS)인 파워월(Powerwall)과 상업용 ESS 파워팩(Powerpack)을 잇달아 출시했다. 이후 태양광 기업인 ‘솔라시티’를 인수하며 ‘세계에서 유일하게 수직적으로 통합된 지속가능한 에너지 회사’라는 야심 찬 포부를 드러냈다. 테슬라의 태양광 패널로 생산한 전력을 파워월에 저장하고, 이 전기로 테슬라 전기자동차를 충전시키고 남은 전력은 가정에서 사용하도록 하는 에너지 종합 서비스 모델을 구축한 것이다. 전기차 매출보다 에너지 부문 매출을 더욱 키울 것이라는 일론 머스크의 야심에 따라 테슬라가 앞으로 얼마만큼 성장할 것인지 유추해볼 수 있는 대목이다.
재생에너지의 또 하나의 축인 ‘수소에너지’에 대해서도 살폈다. 한국은 지난 2020년 세계 최초로 수소법을 제정하며, 2050년 넷제로 시나리오에 수소를 대체 에너지원으로 포함시켰다. 수소는 태양광과 풍력에 비해 날씨 등 주변 환경의 영향을 받지 않아 안정적으로 발전할 수 있으며, 사용처가 다양하다는 장점이 두드러지기 때문이다. 이에 수소경제 시대를 맞아 주도권을 쥐기 위한 글로벌 기업들의 경쟁이 본격화되고 있다고 설명했다.
에너지 효율을 극대화하기 위한 다양한 기술들도 끊임없이 개발되고 있다. 대표적인 것이 사용자의 소비 패턴에 맞춰 전력 배분을 최적화하는 ‘스마트 그리드’다. 그 밖에 탄소 포집(CCS), 재생에너지 등 에너지 대전환 관련 비즈니스로 다시 돈이 몰리고 있음을 강조하며 투자 동향을 살폈다. 에너지 청정 신기술을 개발하고 있는 스타트업들을 소개하며 청정기술 2.0에 대한 긍정적인 전망 속에서 또 한 번 붐이 일어나게 될 것으로 기대했다.
저자들은 마지막으로 “넷제로를 달성하기 위해서는 정부, 기업, 소비자 모두가 넷제로라는 목표에 대해 이해하고 공통의 목표를 이루려는 협력이 필요하다”며, “이 책을 통해 독자들이 글로벌 에너지 시장의 흐름을 이해하고 변화하는 에너지 시장을 전망하는 데 도움이 되길 소망한다”고 밝혔다.

[저자의 말] 팬데믹·전쟁의 공포와 혼돈 속에서도 멈출 수 없는 넷제로로 향하는 길
[시작하는 글] 에너지 대전환을 어떻게 실현할 것인가

1장 경제적으로 실현 가능한 에너지 대전환

에너지 패러다임의 전환과 새로운 기회들
-에너지 패러다임은 전환되는가?
-에너지는 결국 효용과 비용의 싸움
-에너지 패러다임 전환에 대한 현실적 전망
-전기차 시대와 e-퓨얼
에너지 수요와 공급 전망
-모든 경제 부문에서 에너지 소비 계속해서 증가
-수송 부문 에너지 전환은 가속화
-수요 증가에 따른 재생에너지 공급 확대
-에너지 수요의 가변성과 재래에너지
넷제로를 향한 에너지 대전환
-2050 넷제로 달성 방안
실현 가능한 에너지 대전환 방향
-과연 에너지 소비를 줄일 수 있을까?
-태양광에너지 생산 확대
-공격적인 에너지 대전환 시나리오, 어스샷
-경제적 전환 시나리오

2장 테슬라는 종합 에너지 회사를 꿈꾼다

테슬라가 그리는 에너지의 미래
-자동차 회사가 에너지 사업을 시작한 이유?
-에너지 저장장치부터 가상발전소까지
파워월의 시작, 곧 테슬라 에너지의 시작
-테슬라는 왜 우크라이나에 파워월을 보냈을까?
-전력 재난을 겪는 곳에서 파워월의 인기 높아
기업용 에너지 저장장치 ‘파워팩’
-미국령 사모아의 타우 섬
-미국 캘리포니아주의 마이러 로마 변전소
-남호주에 가져온 100일의 기적
-전기차 충전소, 메가차저
-스페이스X의 태양광발전소
재생에너지에 반드시 필요한 메가팩
솔라시티를 통한 재생에너지 수직 통합
-테슬라 에너지 통합 솔루션을 완성하는 마지막 조각 ‘솔라시티’
-태양광 패널 ‘솔라루프’ 전격 출시, 그러나 수익 실현은 난망

3장 변화하는 에너지 기업들

팬데믹 이후 다시 주목받는 에너지 공룡들
-지속가능한 미래를 준비하는 엑손모빌
-에너지 서비스 기업 슐럼버저의 혁신
미래를 향한 준비

4장 태양광 시대가 온다

미래는 태양광에 있다
태양광에너지 발전의 구성 요소들
-태양광 전지도 다 같은 전지가 아니다
-태양광 모듈/패널/어레이
-직류를 교류로 변환하는 인버터
-계량기가 거꾸로 도는 넷미터링
-전기 회사를 위한 태양광 모니터링 시스템
잉곳이 없으면 태양광도 없다
-폴리실리콘
-웨이퍼
-셀/모듈
-인버터
-태양광 설치 및 시스템 솔루션
-태양광을 선택하는 이유, 그리고 선택하지 않는 이유

5장 풍력이 에너지 전력화의 열쇠를 쥐고 있다

바람을 돈으로 바꾸다
-풍력발전의 생산 원리
-풍력발전기의 구조 및 분류？수평축 발전
-풍력발전기의 구조 및 분류？수직축 발전
풍력발전의 세계적 동향
풍력의 미래는 바다에 있다

[전문가 인터뷰] “해상 풍력이야말로 에너지 대전환 시대의 해법이다”
-이호성 프론트에너지(Front Energies) 부사장

6장 에너지 항상성, 배터리가 답이다

왜 재생에너지엔 배터리인가
-전력 부하 관리
-재생에너지 발전원 출력 안정화
-전력계통 보조 서비스
ESS(에너지 저장장치) 2030 전망
-세계 시장을 이끄는 배터리 기업들의 전략

7장 경제적 에너지 대전환과 원자력

기후변화 대응과 에너지 대전환 연착륙
-에너지 대전환의 길에 ‘원자력에너지’는 필요할까?
탄소 중립 친화적인 원자력의 역설
차세대 원자력 기술 기업들
-대표적인 차세대 원자력 스타트업 ‘테라파워’
-고순도 저농축 우라늄(HALEU)을 만드는 센트러스 에너지

8장 수소에너지의 현실과 미래

그린수소로 가는 길
-왜 태양광, 풍력이 아닌 ‘수소’인가?
수소경제 도입을 위한 노력
-수소 생산
-수소 저장 및 운송
-수소의 활용
수소경제 시대를 맞이하는 기업들

9장 에너지 효율의 극대화, 스마트 그리드

전력망은 에너지 배분의 중심
21세기 전력망이 당면한 과제들
-재생에너지
-전력 계통의 안정성
-발전원과 전력 소비지까지의 거리
-분산형 발전
-전기 수요의 변화
전력망 안정성과 효율성 증가를 위한 기술들
전력망 보안
분산형 에너지 자원
-분산형 에너지 자원의 도입 현황과 장단점
-분산형 에너지 자원의 부산물？가상발전소
스마트 그리드, 똑똑한 전력망
-스마트 그리드 기술
전기 컨슈머에서 프로슈머로

10장 에너지 신기술 혁신을 이끄는 기업들

에너지 신기술 투자 동향
에너지의 미래, 스타트업
기후기술 스타트업 생태계
-청정에너지 발전
-에너지 저장장치를 포함한 청정 전력망 기술
청정기술 1.0의 실패가 청정기술 2.0 미래에 시사하는 점

[전문가 인터뷰] “기후기술 스타트업에 대한 관심이 점점 높아지고 있다”
-아스트리드 앳킨스(Astrid Atkins) 카무스에너지(Camus Energy) CEO

[마치는 글] 넷제로, 경제 성장의 걸림돌이 아닌 또 하나의 도약이 될 것