에너지전환 정책에서 전동기 산업의 역할
정부가 에너지전환 정책을 선언했다. 안전하고 깨끗한 에너지를 만들고 사용하겠다는 의지다. 에너지전환을 위해 정부는 원전은 단계적으로 감축하고, 재생에너지 발전량 비중을 2030년까지 20%로 확대하는 노력을 이어가고 있다. 에너지경제연구원의 이성인 박사는 에너지전환의 성공 열쇠로 에너지 효율화를 꼽는다. 국회의원회관 제1소회의실에서 열린 ‘에너지효율 향상을 위한 전동기산업 정책 세미나’에서 에너지전환과 전동기산업 역할을 주제로 이성인 박사가 발표한 강연 내용을 정리했다.
▲ 에너지경제연구원 이성인 박사
에너지전환, 핵심은 ‘에너지 효율’
최근 세계 에너지 흐름은 에너지전환에 맞춰져 있다. 화석연료는 사라지고, 가스는 줄어들고, 신재생에너지는 증가하고 있다. 에너지전환은 미래를 위한 필수 과제다. 미래 에너지 사용을 위해, 환경 보호를 위해 에너지전환에 대한 노력은 계속되고 있다.
한국도 세계 에너지 흐름에 동참하며, 에너지전환 정책을 선언했다. 2030년까지 신재생에너지 발전량 비중을 20%로 높이겠다는 국정 과제도 수행 중이다. 에너지경제연구원의 이성인 박사는 에너지전환을 위해서 가장 필요한 것은 에너지 효율이라 꼽는다. 에너지 효율은 가장 경제적인 전력수급 자원이자 제1의 에너지자원이란 이유에서다.
국내 전력 소비는 지속해서 증가하고 있다. 에너지 소비는 전기화가 확대되면서 최대전력 발생 시점이 하계에서 동계로 이동하는 추세다. 전력 소비가 증가하면서 공급에 소요되는 사회적 비용이 급증했다. 따라서 모든 에너지 발전 분야가 수요 충족에 어려움을 겪고 있다. 원자력은 사회적 문제로 폐쇄되고 있다. 일본 후쿠시마 사태 이후 안정성에 의심을 받아서다.
석유와 석탄도 원자력과 상황이 비슷하다. 미세먼지와 온실가스 등 환경 문제로 개발을 감축해야 한다는 대내외 압력이 높다. 대체 에너지로 떠오른 신재생에너지도 물리적, 기술적, 경제적 잠재력을 고려할 때 일정한 한계가 있다고 평가받는다. LNG 발전은 높은 비용으로 소비자에게 경제적 부담이 있다.
전력 수요에 공급이 따라가지 못하는 상황에서 오는 2020년 신기후체제 전환이 예고됐다. 선진국 중심으로 이뤄졌던 글로벌 기후변화 대응이 모든 국가로 확대됐다. 한국은 2030년 BAU 대비 온실가스를 37% 감축하겠다는 목표를 설정했다.
신기후체제 전환에 부합하고, 전력 수요에 공급을 맞추기 위한 해법은 에너지 효율화다. 이성인 박사는 “공급중심 정책에서 수요를 줄이고, 여기에 공급을 맞추는 에너지 효율화가 정책패러다임의 추세다”라고 설명했다.
에너지 효율이 뚫고 가야 할 장애물들
이성인 박사는 에너지 효율은 가장 경제적인 전력 수급 자원이면서 제1의 에너지자원이라고 말한다. 또한, 이 박사는 에너지 효율을 이뤄갈수록 경제 발전과 국민 건강, 일자리 창출, 산업 생산성 향상 등 복합적 효과도 창출된다고 설명했다.
그는 “선진국들은 에너지 효율 향상을 제1의 에너지원으로 인식하고 수요관리를 적극 추진하고 있다”면서 “에너지 효율은 에너지 절감, 온실가스 감축, 에너지 안보 강화, 일자리 창출, 경제 성장, 산업 생산성 향상, 미세먼지 완화, 빈곤 완화 등 15가지 효과를 창출할 수 있다”고 힘주어 말했다.
기대되는 긍정 효과와 달리, 에너지 효율화의 발전 속도는 더딘 편이다. 발전 속도를 저해하는 장애 요인이 많아서다. 시장적인 측면을 보았을 때 에너지 효율화의 투자 순위는 낮다. 자금조달에 제약이 있고, 시장 자체가 불완전하다. 2015년 제조업 원가에서 전력 비용이 차지하는 비중은 1.7%에 불과했다. 기업은 빠른 창출을 위해 에너지 절약투자보다는 생산시설 확대와 원가 비중이 높은 다른 부문에 우선 투자를 하므로 에너지 절약의 투자 우선순위는 낮을 수밖에 없다.
기술적 요인으로도 한계가 있다. 성과확인에 어려움이 있고, 기술이 완전하지 않아 운영적으로 위험한 면이 있다. 제도적인 문제도 있다. 규제가 심하고, 에너지 원가가 미반영되는 등 왜곡이 있다. 또, 에너지 가격에 변동성이 있고, 정보도 부족하다. 2011년, 국제에너지기구(IEA)가 조사한 결과에 따르면, 민간의 에너지 효율 투자는 투자비 회수 기간이 18~24개월 이내일 경우 활발하게 이뤄질 것으로 분석됐다.
이성인 박사는 에너지 효율화의 장애 요인을 극복하기 위해선 정책 패키지(Policy Packages : 정책 믹스)화가 필요하다고 주장한다. 이 박사는 “다양한 EE 투자 장애 요인이 존재하고, 다양한 장애 요인이 복합적으로 작용한다”며 “따라서 정책 패키지화가 중요하다”고 말했다. 이어 그는 “정책 믹스는 EE 투자 저해요인을 해소해 투자 결정을 촉진하도록 설계해야 한다. 정책 패키지가 투자 결정에 얼마나 균형 있고, 유효하게 작동하는지가 중요하다”고 강조했다.
에너지 효율화의 시작, 전동기
에너지 효율화에 있어 필요한 게 전동기다. 세계 전동기 시장은 2020년 1,210억 달러 규모로 성장할 것으로 전망된다. 2015년부터 연평균 5.3~6.4%씩 성장세가 예상된다. 전기자동차 시장에 수요가 증가할 것으로 보이고, 대규모 산업공장에서도 전동기 교체 수요가 많아질 것으로 분석된다.
세계 전동기 설치 대수는 소형 20억 개, 중형 2억 3천만 개, 대형 60만 개로 추정된다. 에너지 소비량은 소형 전동기가 10.750W로 9%, 중형 전동기가 0.75~385kW로 68%, 대형 전동기가 23%다. 이 박사는 지난 53년 기간 동안 전동기의 기술발전으로 에너지 손실량이 68% 감소했다고 전한다. 또한, 그는 IE1과 IE4의 효율 차이는 3.7%에 불과하지만, 에너지 손실 감소율은 47%라고 말했다. 실제로 IE1 전동기를 사용할 경우 발생하는 에너지 손실은 4,073W다. IE4 전동기를 사용할 때의 손실은 2,170W였다.
에너지 손실을 줄이는 효과가 나타나자 세계는 전동기 최저효율을 지속적으로 강화하는 추세다. 선진국을 중심으로 2025년경에는 사용되는 전동기가 IE4급으로 상향될 전망이다. 한국은 2008년 전동기 최저효율(IE2)을 도입했다. 2010년부터는 프리미엄급(IE3)으로 단계별 강화하고 있다. 이 박사는 “지금은 효율관리 면으로 전동기에서 전동기 구동 시스템으로 통합 시스템화되는 추세”라고 설명했다.
전기절감의 핵심수단, 전동기
전동기는 전기절감의 핵심수단이다. 이성인 박사의 말이다. 그는 전동기가 가장 많은 전기를 사용하는 만큼, 전기절감과 온실가스 감축을 위한 핵심수단이라고 설명했다. 전 세계의 전기에너지 53%를 전동기 구동 시스템이 사용하는 것으로 추정된다. 산업용 전동기 구동 시스템이 세계 전력 소비의 57%, 건물용 전동기 구동시스템이 35% 사용하는 것으로 조사됐다. 국내에서는 전동기 구동 시스템이 국내 전체 에너지의 약 20%(전기 에너지의 약 54%) 사용하는 것으로 추정된다.
전동기는 대표적인 에너지 다소비기기다. 제품 평균 수명은 15년 이상으로 길다. 전수명주기 비용을 고려하면, 에너지 비용이 차지하는 비중이 96% 이상이므로 전력 사용량 저감을 위한 효과적인 수단으로 평가받는다. 또한, 전동기의 실제 사용 기간은 기대 수명보다 길게 사용되고 있어 설치 전동기의 에너지 효율은 오랜 기간 영향을 미친다.
이성인 박사는 전동기는 산업 밸류 체인(Value Chain) 형성으로 산업연관 효과가 매우 크다고 말한다. 그는 “전동기는 전동기 구동시스템(MEDS)의 핵심 구성요소로 산업연관 효과와 파급효과가 크다”면서 “전동기는 산업용, 건물용, 가전기기 등 다양한 수요처에서 사용되므로 산업 밸류 체인을 형성할 수 있다”고 설명했다.
따라서 전동기 산업은 에너지 절감 기술에 집중할 필요가 있다. 에너지 비용이 차지하는 비중이 높고, 오랜 기간 사용하는 전동기에 에너지 절감 기술이 높아질수록 전 세계 에너지 소비는 줄어들 수 있다. 이 박사는 “전동기는 전력 절감 잠재력이 충분하다. 하지만 막대한 기술적, 경제적 절감 잠재량이 있어도 이를 실현하기 위해서는 상당한 시간과 정책적 노력이 요구된다. 또한, 에너지 효율 투자를 저해하는 다양한 시장 장벽이 복합적으로 작용하고 있는 만큼, 통합적 접근이 중요하다”고 강조했다. 그는 “앞으로 전동기 산업은 전기절감과 온실가스 감축, 산업 경쟁력 제고, 일자리 창출 등 복합적 차원에서 접근해야 한다”고 설명했다.
