배출의 정점과 전원의 이동

우리나라 온실가스 배출량은 2018년 7억 2,000만 톤 수준에서 정점을 기록했다. 1990년 대비 두 배 이상 증가했다. 같은 해 전력 생산은 570TWh였다. 1998년 300TWh 수준이던 발전량은 20년 사이 거의 두 배가 됐다. 산업 구조와 전력 소비 증가가 배출 곡선을 밀어 올렸다.




지난 1월, 탈핵시민행동이 기자회견을 열고 신규 핵발전소 건설 계획에 대해 비판하던 당시의 모습. (사진 녹색연합, 본지DB)/뉴스펭귄
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이 기간 원전 발전 비중은 25~36% 범위에서 움직였다. 2007년 노무현 정부 말기 원전 발전량은 140TWh로 전체의 35%를 차지했다. 2012년 이명박 정부 말기에도 원전 발전량은 150TWh 안팎을 유지했다. 2018년 박근혜 정부 종료 직전과 문재인 정부 초기에 원전 비중은 26~30% 범위였 황금성슬롯 다.
배출량은 줄지 않았다. 원전은 전력 부문 단위 배출 강도를 낮췄지만, 총수요 증가와 석탄 발전 확대가 감축 효과를 상쇄했다. 2010년대 중반 석탄 발전량은 250TWh를 넘어섰다. 석탄의 배출 계수는 평균 820gCO₂/kWh 수준이다. 동일 발전량을 원전으로 대체할 경우 이론적으로 연간 2억 톤 이상을 줄일 수 있는 구조였다. 그 야마토릴게임 러나 전력 구조 전환 속도는 산업 성장 속도를 따라가지 못했다.
2017년 이후 탈원전 정책이 시행되면서 신규 원전 건설은 중단됐고 일부 설비는 조기 폐쇄됐다. 원전 발전량은 2020년 160TWh에서 2021년 150TWh 이하로 감소했다. 그 공백은 LNG가 채웠다. LNG 발전은 2016년 120TWh에서 2021년 170TWh 수준 바다신릴게임 으로 증가했다. LNG의 평균 배출 계수는 410~450gCO₂/kWh다. 석탄보다는 낮지만 무탄소와는 거리가 있다. 전력 부문 배출은 완만한 하락에 그쳤다.
데이터는 전력 구성의 미세한 이동이 온실가스 배출에 즉각적인 변화를 주지 못했음을 보여준다. 전력 수요가 연평균 2~3% 증가하는 상황에서 감축은 단순한 전력 교체 이상의 속도를 요 야마토통기계 구한다.
원전의 감축 효과를 계량하다
원전의 전 과정 온실가스 배출량은 국제 메타분석에서 평균 12gCO₂/kWh로 제시된다. 풍력(10~15g)과 유사하고 태양광(40g 내외)보다 낮다. LNG의 1/30, 석탄의 1/70 수준이다.
2023년 기준 국내 원전 발전량은 180TWh였다. 이를 LNG로 대체하면 추가 배출은 연간 7,000만 톤에 달한다. 2018년 국가 총배출량의 10%에 해당한다. 기존 원전의 계속운전은 단기간 감축 수단으로 상당한 효과를 갖는다.
신규 건설의 경우 시간 지연이 문제다. 평균 건설 기간을 12년으로 가정하면 2026년 착공 설비는 2038년 이후 상업 운전에 들어간다. 2030년 국가온실가스감축목표(NDC)에는 직접 기여하지 못한다. 그러나 2040년 이후 장기 배출 경로에는 영향을 준다.?
에너지 시스템 모델링 연구에 따르면 2050년 원전 설비를 30GW 이상 유지할 경우 전력 부문 배출을 90% 이상 감축하는 시나리오가 도출된다. 원전 비중을 15% 이하로 낮출 경우 동일 목표 달성을 위해 재생에너지 설비와 저장 용량이 두 배 이상 필요하다.
경제성 분석은 조건에 따라 달라진다. 계속운전 원전의 균등화발전단가는 50~60원/kWh 수준으로 추정된다. 신규 대형 원전은 90~120원 범위로 평가된다. 태양광은 100원 이하까지 하락했으나 계통 보강과 저장 비용을 포함하면 체감 단가는 상승한다. 전원 간 단순 단가 비교는 전체 시스템 비용을 반영하지 못한다. 변동성 관리 비용과 예비력 확보 비용을 포함한 통합 분석이 필요하다.
안전성은 통계적 확률과 사회적 비용을 함께 고려한다. 국내 원전 반경 30km 이내 거주 인구는 1,000만 명에 가깝다. 중대사고 확률은 낮지만 잠재 피해 규모는 크다. 이는 감축 효과와 별도의 정책 판단 요소다.
재생에너지 확대의 물리적 조건
태양광 설비는 2017년 6GW에서 2022년 27GW 이상으로 증가했다. 발전량은 8TWh에서 30TWh 이상으로 늘었다. 설비 증가율에 비해 발전 기여율이 낮은 이유는 이용률 차이에 있다. 태양광의 평균 이용률은 15% 내외다. 원전은 80% 이상이다. 동일 1GW 설비 기준 연간 발전량은 5배 이상 차이 난다.
2050년 재생에너지 60% 이상 시나리오를 달성하려면 현재보다 3~5배 빠른 설비 확충과 수천 GWh 규모의 저장 설비가 필요하다는 국내 모델 연구가 제시된다. 국토의 70%가 산지인 한국에서 대규모 태양광 단지는 산림 훼손과 주민 갈등을 동반한다. 해상풍력은 잠재력이 크지만 송전망 연결과 어업권 조정 문제가 속도를 제한한다.

재생에너지 확대는 감축의 핵심 축이다. 그러나 물리적 공간, 계통 투자, 사회적 합의가 동시에 충족돼야 한다. 설비 증설 속도가 둔화될 경우 감축 경로는 지연된다.




재생에너지 확대는 감축의 핵심 축이다. 그러나 물리적 공간, 계통 투자, 사회적 합의가 동시에 충족돼야 한다. 설비 증설 속도가 둔화될 경우 감축 경로는 지연된다. (사진 클립아트코리아)/뉴스펭귄


수소의 탄소 수지
수소 1kg은 33kWh의 화학에너지를 갖는다. 전기분해 효율을 70%로 가정하면 47kWh의 전기가 필요하다. 이를 다시 발전에 활용하면 30~40% 효율로 전환된다. 왕복 효율은 30% 수준이다. 대규모 전력 저장 수단으로는 에너지 손실이 크다.
현재 국내 수소의 다수는 천연가스 개질 기반이다. 생산 단계에서 kg당 9~10kg CO₂가 배출된다. 발전에 활용하면 연소 단계에서는 무탄소지만 전 과정 배출은 존재한다. 암모니아 혼소 실증에서 20% 혼소 시 연소 배출은 이론적으로 20% 감소한다. 그러나 생산·운송 단계 배출을 포함하면 순감축 폭은 절반 이하로 줄어든다는 분석이 제시된다.
그린 수소는 재생에너지 잉여 전력을 활용할 경우 의미 있는 감축 수단이 된다. 다만 재생에너지 전력 자체가 충분히 저탄소 구조로 확대돼야 한다. 현재 단계에서 수소는 즉각적 대규모 감축 수단이라기보다 산업 전환을 위한 장기 인프라에 가깝다.
수요가 늘수록 어려워지는 감축의 계산
2025년 국내 총발전량은 620TWh 안팎으로 추정된다. 전력 1kWh를 생산할 때 평균 400g 안팎의 이산화탄소가 배출된다. 온실가스 배출량은 5억 톤대 중후반 수준이다. 전기는 산업과 교통, 건물 운영의 기반 에너지다. 전력 구조가 충분히 저탄소화되지 않은 상태에서 사용량이 늘면 전체 배출 감소 속도는 둔해진다.
2035년 전력 수요는 750TWh 수준으로 전망된다. 2025년 대비 130TWh 증가다. 현재 배출계수를 적용하면 5,000만 톤 이상 추가로 배출된다. 전력 배출계수를 100g/kWh 수준으로 낮출 경우 같은 전력 증가분의 배출은 1,300만 톤 안팎으로 줄어든다. 전력의 탄소 강도가 감축 규모를 결정한다.
전기차 1,000만 대는 연간 30~40TWh 전력을 요구한다. 도로 위 배출은 줄어든다. 그러나 발전 부문의 탄소 강도가 높을수록 순감축 폭은 제한된다. 국제에너지기구 분석은 전력 배출계수가 150g/kWh 이하로 내려갈 때 전기화 효과가 뚜렷해진다고 제시한다. 국내 전력 체계는 아직 그 구간에 도달하지 않았다.
데이터센터와 반도체 공장은 상시 가동 체계다. 전력 수요가 일정하고 크다. 변동성 재생에너지 비중이 높아질수록 이를 지탱할 안정적 전원이 요구된다. 발전 설비의 이용률, 저장 기술의 효율, 송전망 확충 속도가 감축 경로를 좌우한다.
130TWh 추가 수요를 원전으로 공급하려면 17~18GW 규모 설비가 필요하다. 태양광으로는 90GW 안팎이 요구된다. 설비 건설에는 시간이 걸린다. 수요 증가는 빠르게 진행된다. 이 간극을 화석연료가 메우면 배출은 다시 늘어난다.
전기화는 탈탄소 전략의 중심이다. 효과는 전력의 탄소 강도를 얼마나 신속히 낮추느냐에 달려 있다. 수요 증가와 감축은 하나의 곡선 위에 놓인다. 전력 체계 전환 속도가 균형을 맞출 때 감축은 가시화된다.
원전과 수소, 감축인가 연장인가
원전은 이미 돌아가고 있는 설비를 계속 운전할 때 가장 분명한 효과를 낸다. 같은 전기를 석탄이나 가스로 만들 때보다 배출이 크게 줄어든다. 가동률이 80%를 넘는 설비가 수십 년 유지되면 전력 부문의 탄소 강도는 눈에 띄게 낮아진다. 신규 원전은 이야기가 다르다. 착공에서 상업 운전까지 10년 이상이 걸린다. 건설이 늦어질수록 감축 효과가 나타나는 시점도 뒤로 밀린다. 원전은 속도가 맞을 때 감축 수단이 된다.
수소도 조건에 따라 성격이 달라진다. 천연가스를 개질해 만드는 수소는 생산 단계에서 이산화탄소를 배출한다. 연소 과정에서 연기가 보이지 않아도 배출은 다른 지점에서 발생한다. 반대로 재생에너지 전기로 생산한 수소는 산업 공정과 철강, 화학 부문의 배출을 낮출 수 있다. 전기가 충분히 깨끗해야 수소도 깨끗해진다. 수소는 에너지 체계의 결과물에 가깝다.
지난 20여 년 동안 에너지 전략은 정권이 바뀔 때마다 조정됐다. 설비는 40년 이상을 바라보고 지어지지만 정책은 5년 단위로 움직였다. 발전소와 송전망은 계획의 연속성을 요구한다. 일정이 흔들리면 투자도 늦어진다. 감축 시점도 함께 늦어진다.
질문은 단순하다. 원전과 수소가 배출을 줄이는 방향으로 작동하느냐, 기존 화석연료 체계를 보완하는 역할에 머무르느냐는 실행 속도와 전력의 탄소 강도에 달려 있다. 원전이 제때 가동되고, 전기가 충분히 저탄소로 전환되며, 수소가 그 전기를 바탕으로 생산될 때 감축 효과는 현실이 된다. 반대의 조건에서는 배출 구조가 유지된다.
전력망은 구호를 저장하지 않는다. 실제 발전량과 가동률, 저장 효율, 수요 패턴이 배출을 결정한다. "원전과 수소, 감축인가 연장인가"라는 질문은 기술의 이름을 묻는 문제가 아니다. 시간 안에 얼마나 정교하게 설계하고 실행하느냐를 묻는 문제다. 속도가 맞으면 감축으로 이어진다. 속도가 어긋나면 연장으로 남는다.