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재생에너지 현황 및 전망: 2040년 발전량 중 재생에너지 비중 53%

입력 : 2017.09.14 13:02

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BNEF의 ‘새로운 에너지 전망 2016’에 따르면 2040년까지 발전부문에서 저탄소 에너지원(혹은 탄소 중립적 에너지원)이 세계 발전설비 총용량의 60%를 차지할 것으로 전망된다. 풍력과 태양광이 향후 25년간 세계 신규 발전설비용량 8.6TW의 64%를 차지할 것이다. 그리고 총 투자액 11.4조 달러의 거의 60%가 풍력과 태양광에 투자될 것이다.


재생에너지 현황


REN21이 펴낸 ‘재생에너지 2016 세계 현황 보고서※)’에 따르면 전 세계 많은 국가에서 재생에너지가 경쟁력 있는 주류 에너지원으로 확고히 자리를 잡았음을 보여준다. 2015년은 재생에너지 설치 면에서 기록적인 한 해였다. 재생에너지 발전용량은 기록적으로 늘어나서 147GW 용량이 신규로 설치되었다. 현대적인 재생에너지 열용량도 지속해서 증가하였고, 수송부문에서도 재생에너지 사용이 확대되었다. 분산형 재생에너지는 세계적으로 에너지 부유층과 빈곤층 간의 격차를 점차 좁혀 가고 있다.


2014년 기준 세계 최종 에너지 소비 중 재생에너지 비중은 19.2%에 달한다. 현대적인 재생에너지는 세계 최종 에너지 소비의 10.3%를 차지하였고 재래식 바이오매스의 비중은 8.9%에 머물렀다. 


▲ 그림 1. 세계 최종에너지에서 재생에너지의 비중(2014년)


현대적 재생에너지 중에서 주로 열에너지(바이오매스, 지열, 태양열등)의 비중이 최종 에너지의 4.2%로 가장 크고 그다음 수력 3.9%, 태양광과 풍력 등 발전 1.4%, 바이오연료가 0.8% 순이다. 난방과 조리용으로 직접 태우는 나무, 목탄, 나뭇잎, 농업찌꺼기, 폐기물, 가축 분뇨 같은 재래식 바이오매스는 주로 사하라 이남 아프리카, 동남아시아와 인도의 농촌 지역, 남미의 농촌에서 높은 비중을 차지하고 있다. 


파리협정이 체결되면서 각국 정부의 재생에너지 지원 정책은 강화될 전망이다. 기후변화 대응을 위한 189개국의 국가별 기여방안을 살펴보면 147개국이 재생에너지를 언급하고 있다. 2016년 초를 시점으로 173개국이 재생에너지 목표를 가지고 있고 146개국이 재생에너지 지원 정책을 시행하고 있다. 또한, 도시, 마을, 기업들이 재생에너지 확대에 자발적으로 나서고 있다.


세계 재생에너지 보급과 투자를 주도하는 나라는 중국이다. 중국은 2015년 세계 재생에너지 투자의 1/3을 차지한다. 수력, 태양광발전, 풍력, 태양열난방 등 여러 분야에서 중국이 보급과 투자를 주도하고 있다. 미국은 바이오디젤과 바이오에탄올 등 바이오연료 생산을 브라질과 함께 주도하면서 동시에 풍력과 태양광 확대도 활발하다. 일본은 태양광이, 전반적인 재생에너지 투자를 주도했던 독일은 지금은 풍력 분야 투자가 활발한 편이다. 


▲ 표 1. 2015년 세계 재생에너지 투자(상위 5개국)


새로운 재생에너지 시장으로 인도가 부상하고 있으며 영국도 태양광과 해상 풍력의 보급이 활발한 편이다. GDP 대비 재생에너지 투자가 활발한 국가는 주로 개도국들로 모리타니아, 온두라스, 우루과이, 모로코, 자메이카 순이다.


재생에너지 발전설비 총 용량은 중국, 미국, 브라질, 독일, 캐나다 순이다. 수력을 제외하면 브라질과 캐나다가 빠지고 대신 일본, 인도가 세계 5위권에 들어간다. 인구당 재생에너지 발전용량은 덴마크, 독일, 스웨덴, 스페인, 포르투갈 순으로 재생에너지 확대에 적극적인 서유럽지역이 강세이다.


설비용량 기준으로 중국은 수력, 태양광, 풍력, 태양열, 지열난방 분야에서 모두 세계 1위를 차지하였다. 바이오에너지 발전과 지열발전은 미국, 태양열발전(CSP)은 스페인이 가장 많은 용량을 보유하고 있다. 특히 중국은 2015년, 독일을 제치고 태양광 총용량에서도 세계 1위로 올라섰다. 


▲ 표 2. 2015년 세계 재생에너지 누적 설비용량(상위 5개국)


재생에너지는 특히 발전부문에서 두드러진 역할을 하고 있다. 2015년 기준으로 재생에너지는 세계 발전용량의 28.9%, 세계 전력 생산의 23.7%를 차지하였다. 세계 재생에너지 발전용량은 수력을 포함하면 총 1,849GW로 2014년 대비 약 9% 증가하였다. 2015년 재생에너지는 세계 신규 발전용량의 약 60%를 차지하였다. 몇몇 나라에서는 변동하는 재생에너지(풍력, 태양광 등)의 비중이 크게 높아졌다. 풍력은 덴마크 전력 수요의 42%, 우루과이의 15.5%를 차지하였고 독일의 4개 주에서 전력 수요의 60% 이상을 담당하였다. 태양광은 각각 이탈리아 전력 수요의 7.8%, 그리스에서 6.5%, 독일에서 6.4%를 차지하였다.


▲ 그림 2. 세계 전력 생산에서 재생에너지의 비중(2015년)


1990년대 중반부터 지속해서 늘어난 풍력이 가장 큰 비중을 차지하고 2000년대 중반부터 보급 속도가 빨라진 태양광이 다음 순서이다. 2010년까지 세계 재생에너지 보급은 유럽과 북미가, 그 중 독일과 미국이 시장을 주도했지만 2010년 전후로 중국이 본격적으로 재생에너지 확대에 나서면서 순위가 달라졌다. 재생에너지 발전용량이 가장 많은 국가는 중국이며 미국, 독일, 일본, 인도 등이 뒤를 따르고 있다. 중국은 2015년에만 풍력과 태양광을 각각 30.8GW, 15.1GW를 보급하였다. 


재생에너지가 빠르게 증가하는 가장 중요한 이유는 재생에너지 기술의 경제성이 빠르게 개선되고 있기 때문이다. 국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면 2009년 코펜하겐 회의 이후 6년 만에 태양광시스템 가격이 70%나 하락하였고 풍력은 이미 기존 발전과 경쟁할 수 있는 경제적인 발전기술이 되었다.


블룸버그뉴에너지파이낸스(BNEF)에 따르면 현재 발전원별 국제 평균적인 발전단가는 kWh당 태양광 140원, 풍력 90원, 석탄 60원, 가스 70원, 원자력 120원으로 평가된다. 물론 각국의 여건과 정책에 따라서 기술별 발전단가는 큰 편차를 보인다. 


한국은 국제 평균과 비교하면 원전의 발전단가는 매우 낮지만 가스발전의 단가는 상당히 높은 편이다. 미국은 태양광 보급 확대를 위한 썬샷 계획(Sunshot Initiative)을 추진 중인데 현재 kWh당 10센트인 대규모 태양광 설비의 발전단가를 2020년까지 6센트로 낮추어 태양광 보급을 촉진하겠다는 것이다. 2020년이면 태양광과 풍력의 발전원가는 화력발전과 비슷한 수준에 이를 전망이다.


▲ 그림 4. 태양광과 풍력의 발전단가 현황 및 전망


IEA에 따르면 지리적 여건이 우수하고 금융 환경도 좋은 지역에서 진행 중인 대규모 (Utility Scale) 태양광 사업은 킬로와트시(kWh)당 5~9센트 수준으로 장기계약 가격이 형성되고 있고 진행 중인 주요 풍력 프로젝트도 3∼9센트 수준에서 장기계약 가격이 결정되고 있다.


한편 현대적 재생에너지는 세계적으로 건물과 산업분야 냉난방을 위한 최종 에너지의 약 8%를 공급하고 있다. 재생가능한 열에너지 중 약 90%는 바이오매스에 의해 공급되고 나머지 태양열이 8%, 지열이 2%를 차지한다. 재생에너지 냉난방은 기술이 발전하고 총용량도 증가하였지만 저유가의 영향으로 2015년 성장률은 하락하였다. 


재생에너지 냉난방을 위한 정책 지원은 다른 부문에 비해 미흡한 편이다. 2015년 재생에너지는 세계 도로 수송용 연료의 4%를 차지하였다. 수송부문 재생에너지의 대부분은 액체 바이오연료이다. 


최근 항공용 바이오연료 같은 새로운 시장과 응용 면에서 진전이 있었다. 전기 운송수단 연구가 발전하면서 재생에너지를 전기차 충전소와 통합하는 방안에 대한 탐구가 계속 확대되고 있다. 하지만 수송부문 재생에너지에 대한 정책 지원도 발전부문에 비하면 낙후된 상태에 머물고 있다.


▲ 그림 3. 세계 재생에너지 발전설비: 세계, EU-28, BRICS 및 상위 7개국(수력 제외)


재생에너지 전망


에너지 안보 강화, 대기오염 개선, 기후변화 대응, 경제 활성화, 에너지 빈곤 해소등 다양한 목적을 달성하기 위한 정책적 지원 덕분에 세계적으로 재생에너지는 꾸준히 증가해오고 있다. 파리협정의 체결과 최근 정책 변화로 재생에너지에 대한 전망은 매우 낙관적이다. 그러나 정책 불확실성, 비경제적 장애요인, 전력망 통합 등은 2025년 2DS 목표를 향해 재생에너지를 확대하는데 상당한 도전이 될 전망이다.


▲ 표 3. 시나리오별 재생에너지 소비 전망


IEA는 세계에너지전망(WEO)를 발간하면서 재생에너지를 포함하여 에너지 수요와 에너지 공급 믹스를 전망해오고 있다. 현재 시점에서 IEA의 세계 에너지 전망을 통해 재생에너지를 중심으로 미래 변화를 예상할 수 있다.


▲ 표 4. IEA의 재생에너지 기술별 2025년 전망 요약 (ETP 2016년)


2015년 11월에 발간된 IEA ‘세계에너지전망 2015’에 따르면 모든 시나리오에서 재생에너지의 비중이 증가하는 것으로 나타났다. 기준 전망에 해당하는 신규 정책 시나리오에서는 1차 에너지소비 중 재생에너지의 비중이 2013년 14%에서 2040년 19%로 증가할 전망이다. 한편, 450 시나리오에서는 2040년까지 재생에너지 비중이 29%로 증가할 것으로 전망하는데 이것은 세계가 지구 기온 상승을 2℃ 이내로 억제하기 위해 국가별 기여방안(NDC)를 충실히 이행하는 것은 물론, 한층 더 강화하는 것을 조건으로 한다. 발전부문은 재생에너지의 역할이 더 두드러질 것으로 예상된다. 기준 전망에서 총 발전량 중 재생에너지 비중은 2013년 22%에서 2040년 34%로 증가할 것이다. 450 시나리오에서는 2040년 발전량 중 재생에너지 비중이 53%까지 증가할 것이다.


▲ 그림 5. 2012년과 2040년 세계 발전설비 용량과 기술별 설비 용량 증가 전망(연간 용량 증가, 2016-40(GW))


발전부문보다 열에너지와 수송부문에서는 재생에너지의 역할이 제한적일 수 있다. 기준 전망에서는 열에너지 중 재생에너지의 비중은 2013년 10%에서 2040년 16%로 증가하고 450 시나리오에서는 2040년 22%로 증가한다. 바이오연료는 기준 전망에선 2040년 수송연료에서 6% 비중을, 450 시나리오에서는 18% 비중을 차지할 것으로 전망된다.


한편 시장 분석 기관인 BNEF는 최근 들어 미래 전력시장의 전개를 전망하는 새로운 에너지 전망을 매년 발표해오고 있다. BNEF의 ‘새로운 에너지 전망 2016’에 따르면 2040년까지 발전부문에서 저탄소 에너지원(혹은 탄소 중립적 에너지원)이 세계 발전설비 총용량의 60%를 차지할 것으로 전망된다. 풍력과 태양광이 향후 25년간 세계 신규 발전설비용량 8.6TW의 64%를 차지할 것이다. 그리고 총 투자액 11.4조 달러의 거의 60%가 풍력과 태양광에 투자될 것이다.


석탄과 천연가스의 가격이 하락하면서 화력발전의 발전단가도 감소할 수 있지만, 풍력과 태양광은 계속해서 발전단가가 하락할 것이다. 이미 상당한 가격경쟁력을 가지고 있지만, 육상풍력의 비용은 2040년까지 41% 정도 떨어질 것으로 보인다. 주로 설비이용률의 증가가 비용 하락을 주도할 것이다. 풍력 설비이용률은 2030년 33%, 2040년에는 41%에 도달할 전망이다. 태양광은 기존 추세처럼 계속 하락하여 현재 킬로와트시(kWh)당 7.4~22센트 수준에서 2040년 세계적으로 킬로와트시(kWh)당 4센트 정도로 하락할 것이다.


특히 태양광은 2030년이면 상당수의 나라에서 가장 비용이 저렴한 발전기술이 될 것이다. 태양광은 2040년까지 신규 발전설비용량의 43%에 해당하는 3.7TW를 차지할 것이다. 태양광 설비 투자에만 총 3조 달러가 넘게 투자될 것이다. 태양광은 2040년까지 대략 세계 전력의 15%를 공급할 것으로 예상되고 앞으로 25년간 매년 평균 1,350억 달러가 투자될 것이다.


재생에너지 신규설비용량의 61%는 중국, 인도 등 비 OECD 회원국에서 설치될 것이다. 한편, IEA의 ‘에너지기술전망 2016’은 2025년까지 청정에너지 기술별 전망을 소개하고 있다. 그 중 재생에너지와 관련 기술에 대한 전망을 요약하면 <표 4>와 같다.  


※) REN21은 ‘Renewable Energy Policy Network for the 21st Century’의 약칭으로 세계 재생에너지 정책 이해관계자 네트워크이다. 매년 재생에너지 개괄을 담은 종합적인 보고서인 ‘재생에너지 세계 현황 보고서(Renewables Global Status Report’를 발간한다.


이상훈 소장_녹색에너지전략연구소 

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