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에너지산업의 4D 메가트렌드

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2018-12-03 (월) 10:30 조회 : 26

에너지산업의 4D 메가트렌드

 

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<에너지산업 4대 메가트렌드>
자료 : Roland Berger

 

수요와 공급과 관련해 큰 변화가 예상되는 가운데, 에너지 업계에 질적인 변화를 촉구하는 4가지 메가트렌드가 있다. 4D 메가트렌드는 Decarbonization, Decentralization, Deregulation, Digitalization이다.

 

Decarbonization(탈탄소화)

 

온실가스 배출로 인한 지구 온난화의 위기감이 고조되고, IPCC(International Panel of Climate Change)의 보고서 등에서는 그 악영향에 대한 경종을 울렸다. 교토의정서, 유럽의 202020 목표 설정, 그에 따른 각국의 목표 설정과 정책 지원 등에서 탈(脫)탄소화에 대한 대처가 진행되고 있다.
교토의정서에서는 강력한 페널티, 선진국과 신흥국 사이의 불공평성도 있어, 중국이나 미국 등의 배출대국이 체제에 참여하지 않았지만, 최근 파리협정에서 양국이 처음으로 동참한 국제적 체제의 합의를 이끌어냈다. 이러한 흐름은 대규모 에너지 공급에 이바지하는 화석 연료 중에서도 특히 가스, 또, 카본 뉴트럴인 원자력 발전, 신재생에너지의 성장을 촉진한다. 화력 발전의 효율화, 소비측의 에너지 절약 등도 진행되어 갈 것이다.
하지만, 국내에서는 탈원전을 공약하고 있다. 온실가스 측면에서는 탈원전-탈석탄 시나리오가 긍정적인 영향을 미치지만, 오존파괴물질 차원에서는 전주기(life cycle)로 평가할 때 가스발전과 태양광이 오존파괴물질(CFC-11-eq/kWh)을 다배출하는 것으로 보도되고 있어 다각적 차원에서 환경 평가 필요하다. 또한, 지구 온난화 분야의 세계적 석학 토머스 스토커 스위스 베른주립대 교수는 원자력 에너지가 온실가스 배출 감축을 위한 대안 중 하나로 보고, 탈원전 조급증이 자칫 세계적인 탈탄소화 흐름에 역행할 수 있다고 밝힌 바 있다.

 

Decentralization(분산화)

 

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세계적으로 에너지 집중도는 점차 개선되어 감소하고 있는 추세이고 이산화탄소 배출량도 한 곳에서 집중적으로 일어나는 게 아니라 점차 분산화 되어가고 있다. OECD국가에선 에너지 사용 효율이 증가하고 연료에너지를 적게 사용함에 따라 이런 트렌드가 계속 이어질 것으로 보인다. 非OECD국가에선 에너지 집중도가 떨어짐에 따라 향후 10년간은 이런 트렌드가 더 강하게 나타날 것으로 보인다.

 

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<OECD와 非OECD국의 이산화탄소와 에너지 집중도 비교>
자료 : www.eia.gov/ieo

 

지금까지의 에너지 시스템은 주로 소비지에서 가급적 가깝지 않은 대규모 설비에서 에너지를 생산하고 그것을 소비지로 보내는 구조였다. 이에 반해, 분산형 에너지 시스템에서는 에너지 제조가 분산되어, 보다 소비자ㆍ소비지에 가까운 곳에서 생산될 수 있다. 분산형의 장점은 환경 배려 측면에서는 수송에 의한 로스(전력의 송전 로스)가 감소하기 때문에 에너지 절약, 저탄소에 기여할 수 있다.
안정 공급의 관점에서는 적어도 집중형 제조 설비에 의존하지 않기 때문에 안정성이 높아진다. 아시아 여러 국가에는 도서국가도 있어 지리적인 문제로 전화율이 100%에 못 미치는 상황이며, 신재생에너지, 코제너레이션 등, 분산형의 다양한 에너지 공급이 전화율 향상, 에너지 시스템의 최적화에 기여한다.
독일에서도 장기적으로 분산화가 진전될 것으로 보이며, 2030년에는 집중형이 발전량 기준으로 절반 정도 감소할 것이라는 견해도 있다. 또한 규모의 변화뿐만 아니라 수익성의 변화도 있어, 집중형의 수익성이 감소하는 한편 분산형은 수익성이 높아질 것이라는 견해가 있다. 이처럼 에너지 생산의 분산화가 진행되는 가운데, 공급을 통제할 수 없는 태양광 발전이나 풍력 발전 등의 신재생에너지도 늘어나므로 수요와 공급을 조절하고 최적화하는 기능이 중요해진다. 스마트 그리드, VPP(Virtual Power Plant)와 같은 개념과 기술도 이러한 최적화의 요구에 대응한다.
이에, 우리나라에서도 기존의 대규모 화력 발전소 중심의 전력 중앙 분배구조를 탈피하고, 수요처 근처의 신재생에너지가 가미된 분산형 전력 분배구조로 재편되고 있다. 태양광과 풍력 등과 같은 신재생에너지를 이용한 신재생 발전소 및 IT 기술을 접목시켜 수용가 중심의 분산발전을 이용해 전력낭비를 최소화한 스마트 그리드(Smart Grid)가 새로운 전력 발전 사업으로 급성장하고 있다.

 

 Deregulation(규제완화)

 

현재 일본에서는 전력ㆍ가스업계의 자유화가 진행되고 있다. 제조(발전), 유통(송전ㆍ배전)및 판매라는 가치사슬 속에서, 기존에는 수직 일관 사업 모델로 지역별로 사실상 지역 독점이 인정되고 있었다. 사회 인프라로서의 효율성에서 이중 투자와 경쟁이 생소했던 송전ㆍ배전은 별도로 하고, 소매와 발전영역에 경쟁 환경을 도입해 코스트 절감 및 서비스 향상을 촉진한다. 수직 일관 사업 모델을 언번들(수직 분리)하고 발전과 소매 영역에 대한 사업 진입을 자유화한다.
도입 상황은 지역에 따라 다르다. 유럽에서는 1990년 영국에서 전력가스의 자유화가 시작되었고, 대륙에서도 독일은 1998년, 그 외 다른 국가들도 점차 자유화를 진행했다. 미국에서는 전력요금의 차이 등으로 인해 주(州)마다 자유화의 방침과 도입 상황에 차이가 있다.
일본에서는 2016년에 전력의 소매 전면 자유화, 2017년에 가스의 소매 전면 자유화가 도입됐다. 1995년에 독립 발전 사업자의 발전시장으로의 참여가 인정되어, 2000년부터는 특별 고압 고객에 대한 소매가 자유화된 이후, 드디어 소매의 전면 자유화까지 도달했다. 전력에서 2020년, 가스에서는 2022년에 언번들링이 예정되어 있어, 일련의 자유화가 완료될 예정이다.
이러한 규제완화는 기존의 사업자에게는 사실상 독점하고 있던 홈 시장을 경쟁사에게 빼앗길 수도 있다는 것으로 이어질 수 있다. 홈 시장을 지키면서 어떻게 새로운 영역에서 사업 전개를 확대할 것인지가 큰 과제가 될 것이다. 전력회사가 가스를 팔고 가스회사가 전력을 팔아 국내 다른 지역에 진출하고 해외로 전개하는 등 여러 가지 전략적인 액션이 요구된다.
국내에서도 그동안 한국전력이 독점하고 있는 전기 판매가 단계적으로 민간에 개방된다. 전기 소매시장은 머지않아 민간에 개방하고, 가스 수입ㆍ도매시장은 2025년부터 민간 개방을 확대할 예정이다.
한전은 1961년 출범한 이래, 한전의 발전 5사가 운영하고 있는 발전소에서 생산된 전기를 구입하고, 이를 다시 공장과 가정 등으로 파는 형태로 전력 판매를 독점해왔다.

 

Digitalization(디지털화)

 

IoT, Industry 4.0, AI 등 다양한 디지털 기술의 도입 활용이 업계를 불문하고 진행되고 있으며, 에너지 업계도 예외는 아니다. 예를 들어, 터빈의 보전에 대해서는 예지 보전의 도입이 진행되고 있다.
독일의 세계적인 전자기업인 지멘스는 자사가 제조 판매한 터빈과 계속해서 연결할 수 있어, 진동, 온도, 가동시간 등 운전 데이터를 수집, 이것을 분석해서 정상상태와의 괴리를 확인ㆍ검사, 이상이 보이는 경우에, 보전을 실시한다. 이로써 다운 타임의 최소화, 과잉 교환 부품 재고의 삭감 등이 실현되고 있다. 또 수집된 데이터를 차세대 제품의 개발에도 활용하고 있다.
디지털 공장을 도입하고 발전소의 건설에서 운용ㆍ보수까지를 건설 개시 전에 미리 시뮬레이션함으로써 건설비용을 삭감, 건설 리드 타임도 단축하는 것이 가능하다. 디지털 기술의 활용은 실마리를 찾기 시작한 단계로, 이제부터 보다 광범위한 용도에서 이용하는 것을 추진해 나갈 것으로 상정된다.

 

본고는 IRS 글로벌에서 발행한 [4차 산업혁명 시대의 에너지저장장치(ESS)와 수요산업의 시장전망 및 주요이슈 종합분석] 보고서의 일부를 요약, 정리한 것이다.


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