[전문가 기고] 에너지 위기, 에너지효율 혁신이 답이다 

[에너지신문] 러시아와 우크라이나 전쟁, 중동 사태의 확산 우려로 에너지 안보에 대한 경각심이 높아지고 있는 가운데, 세계 각국의 에너지정책에 변화의 기류가 감지되고 있다.

◆ 에너지정책 변화의 기류 감지

해외 주요국은 에너지 수급 위기를 극복하기 위해 에너지 공급 확대, 수요 절감과 에너지효율 혁신, 탄소중립 속도 조절 및 에너지가격 안정화 등 다양한 정책을 추진하고 있다.

공급 확대와 관련해서는 석탄발전과 원자력발전 재가동과 수명 연장, 가스 수급 경로의 다양화 및 비축 확대가 주요 정책 이슈로 부각된다.

수요 절감과 관련해서는 에너지 소비 억제를 위한 노력과 동시에 에너지효율 강화를 위한 다각적인 정책들이 제시된다.

또한 러시아의 대유럽 가스 파이프라인 차단에 따른 국제 에너지가격 급등을 경험한 세계 각국은 가격 안정화를 위해 가스와 전력 가격에 대한 규제를 강화함과 동시에 취약 계층에 대한 에너지복지 지원을 확대하고 있다. 

한편, IEA는 에너지의 경제성, 공급 안정 및 기후변화 위기에 대한 솔루션으로서 다른 어떤 에너지 자원도 에너지효율 제고와는 비교할 수 없다고 강조한 바 있다.

아울러 에너지전환 과정에서 에너지 안보강화를 위한 도구로  ‘에너지효율 향상’을 최우선 과제로 제시했다. IEA가 에너지효율을 모든 에너지전환의 ‘첫 번째 연료’라고 부르는 이유이다. 

IEA는 2022년 6월 덴마크 쇠네르보르(Sønderborg)에서 에너지효율에 관한 제7차 연례 글로벌 컨퍼런스를 개최했다.

이 자리에 모인 26개 국가는 에너지효율에 대한 보다 강력한 행동 가치를 구체적으로 논의하기 위해 ‘모든 정부, 산업, 기업 및 이해관계자에게 에너지효율에 대한 조치를 강화할 것을 촉구’하고, '에너지효율에 관한 쇠네르보르 실행 계획'을 환영하는 공동 성명을 채택했다.

이 계획은 정부가 효율성 정책을 신속하게 구현하는데 도움이 될 수 있도록 IEA가 개발한 일련의 전략적 원칙 및 정책을 설명한다.

이어 2023년 6월, 46개 국가가 모인 IEA의 제8차 연례 글로벌 컨퍼런스에서 '베르사유 성명 : 에너지 효율성을 위한 중요한 10년'을 승인했다. 아울러 2030년까지 매년 전 세계 에너지 집약도를 두 배로 증가시켜 에너지효율 조치를 강화하는데 동의했다.

필자는 IEA의 'Energy Efficiency 2023'을 중심으로 글로벌 에너지효율 개선 동향과 각국의 에너지효율 정책을 살펴보고 시사점을 찾아보고자 한다.

글로벌 에너지효율 개선은 2022년부터 둔화되기 시작했고, 2023년은 장기 추세보다 약간 낮을 것으로 전망된다. 각국 정부는 새로운 정책과 에너지절약 프로그램을 도입하거나 기존 정책을 강화하면서 에너지 효율성과 청정에너지 분야에서 광범위하고 근본적인 변화를 모색하고 있다.

이러한 정책들은 효율적인 기술 보급으로 빠르게 이어지고 있으며 향후 몇 년간 화석연료 수요가 정점에 이를 것으로 전망한다.

◆ 글로벌 에너지 집약도 '둔화' 전망

에너지 효율성은 전 세계적으로 에너지 안보와 경제성 강화, 청정에너지 전환 가속화에 중요한 역할을 한다는 인식 확대로 정책 입안자들 사이에서 큰 관심을 받고 있다.

그러나 에너지 효율성 측정 지표인 에너지 집약도의 개선율(2023년 추정값)은 전년 2% 보다 하락한 1.3%로 예상된다. 한편, 2050년 탄소중립 달성을 위해 IEA가 제시한 연평균 개선율 4.2%(‘21~‘30년)를 감안할 때 에너지효율 노력은 절박하다.

에너지효율에 관한 강력한 정책 추진, 투자 증가, 소비자 행동 변화로 인해 전 세계 평균 속도를 훨씬 웃도는 급격한 개선이 이루어진 국가들이 있다. EU와 미국, 한국, 튀르키예, 영국은 4%에서 14%에 이르는 개선을 기록했다.

2023년에는 효율성 향상 속도를 4%로 두 배로 늘리는 것을 목표로 하는 글로벌 노력이 있었으며, 이를 통해 선진국은 에너지 비용을 1/3로 줄일 수 있다.

◆ 정책 활동이 투자와 배치로 전환

에너지 위기 확산에 대응한 각국 정부 주도의 에너지효율 정책은 에너지 전환을 가속화시켰다. 2022년 초 에너지 위기가 시작된 이후 전 세계 에너지 수요의 70%를 차지하는 국가는 효율성 정책 패키지를 도입하거나 크게 강화하는 조치를 취했다.

연간 에너지효율에 관한 투자는 2020년 이후 45% 증가했으며, 특히 전기자동차와 히트펌프 분야에서 엄청난 성장을 보이고 있다. 오늘날 판매되는 자동차 5대 중 거의 1대는 전기자동차이며, 전 세계 히트펌프 판매 증가율은 현재 많은 시장에서 가스보일러를 앞지르고 있다. 

IEA의 정부 에너지 지출 조사보고서에 따르면, 2020년 이후 약 7천억 달러가 에너지효율 투자 지원에 지출됐으며, 70%가 미국, 이탈리아, 독일, 노르웨이, 프랑스 등 5개국이 지출했다.

미국의 2022년 인플레이션 감소법에는 에너지 효율 조치에 860억 달러가 포함돼 있으며, EU는 에너지 수요를 억제하기 위해 에너지효율 지침을 강화했다.

보다 효율적인 기술 확장을 위한 전례 없는 수준의 투자와 결합된 새로운 정부 정책, 규정 및 에너지 절약 프로그램의 영향은 수년에 걸쳐 효율성 향상과 에너지 집약도 향상에 기여했다. 그러나 그 효과는 항상 즉시 나타나지는 않는다.

◆ 2023년 에너지집약도, 낮은 진전

EU는 2022년에 에너지 집약도가 8% 개선된 이후, 2023년에는 5% 증가했다. 미국도 2023년에 4%의 개선을 기록할 것으로 예상된다. 

중국은 2023년에는 경제가 팬데믹 이후 약 5%의 강한 회복세를 보이면서 에너지 수요도 비슷한 반등을 보일 것으로 예상된다.

따라서 중국의 에너지 집약도 수준은 변하지 않을 것으로 본다. 중국이 GDP를 촉진하려면 미국보다 40% 더 많은 에너지가 필요하며, EU와 동일한 경제 성장을 달성하려면 거의 두 배의 에너지가 필요하다.

2023년도 각국의 에너지 집약도 개선 속도가 부진한 것은 팬데믹 이후의 경제 활동 확대의 영향이 크다.

◆ 효율적 기술 적용은 에너지 수요 억제하고 화석연료 정점 예고한다

2023년 상반기까지 독일, 네덜란드, 스웨덴 세 나라의 히트펌프 판매량은 전년동기대비 75%나 증가했다.

전기자동차나 열펌프는 점점 더 청정한 에너지원에서 나오는 전기로 에너지 사용을 전환할 뿐만 아니라 동일한 작업을 수행하는데 기존 자동차나 가스보일러보다 최종 에너지를 훨씬 적게 사용한다.

예를 들어 휘발유 및 디젤 자동차, 이륜차 및 삼륜차, 트럭의 전 세계 판매는 각각 2017년, 2018년, 2019년에 정점을 찍었다. 

승용차에 사용되는 전세계 휘발유 수요는 2023년에 약 27mb/d로 정점을 이루고 안정될 것으로 예상한다. 전 세계 휘발유 소비의 60%를 차지하는 146개 국가 가운데 93개 국가에서 수요가 이미 정점, 정체 또는 감소를 경험했다.

이러한 패턴은 트럭, 버스 등 디젤 연료 차량을 포함하는 도로 운송 전체가 정점에 달할 것으로 예상되며, 2025년에는 약 45mb/d로 정점에 이를 것이다.

전세계 난방시장을 살펴보면, 주거용 가스 수요는 전체 수요의 절반을 차지하는 총 78개국 중 34개국에서 이미 정점을 찍었거나 정체, 감소세에 있다. 유럽에서는 러·우사태에 따른 가격 상승으로 2022년 주거용 및 상업용 가스 수요가 전년 대비 15% 이상 감소했다.

효율성 향상을 2022년 수준에서 2030년까지 매년 2%에서 4%로 두 배로 늘리려는 글로벌 목표에 대한 모멘텀이 구축됨에 따라 국제적인 협력이 확산되고 있다. 글로벌 에너지 집약도 개선율을 두배로 늘리는 것은 어려운 목표이지만 전례 없는 수준은 아니다.

지난 10년 동안 90%의 국가가 4% 비율을 최소한 한 번 달성했으며, 절반은 최소한 세 번을 달성했다. 그러나 이 비율을 지난 10년 동안 5년 연속으로 달성한 국가는 G20 국가 중에서 중국, 프랑스, 영국, 인도네시아 뿐이다.

세계 각국의 업 그레이드한 주요 에너지효율 개선을 위한 정책개발 현황은 [표 1]과 같다. 

◆ 탄소중립 달성 위한 부문별 에너지효율 향상 이행 전략 

산업부문은 전력 소비의 70%를 차지하는 전기모터 효율 개선을 중심으로 2030년까지 연평균 3%의 에너지원단위 개선이 필요하다고 본다.

2016년부터 2020년까지의 연평균 0.5%에 거친 효율개선률을 2020년부터 2030년까지 5% 달성을 목표로 제시했다. 

고효율 모터 확산을 위한 기존 정책(최소효율 기준제 및 라벨링제도 등)과 더불어 에너지 소비 절감을 촉진하고 관리를 위한 신기술 도입 병행 방안도 필요하다. 아울러 에너지경영시스템(ISO 50001) 인증 사업장을 확대하는 국가 정책 강화도 필요하다. 

건물부문은 에너지 소비 절감 잠재량이 타 부문에 비해 가장 높은 부문으로, 탄소중립 달성을 위해서는 과거 대비 2030년까지 10배의 효율 개선이 필요하다. 연평균 효율 개선률은 2016년부터 2020년까지 0.5%에서 2020년~2030년 5% 달성 목표를 제시한다.

탄소중립 목표와 연계하고, 온난화에 따른 냉·난방수요 증가에 대비한 성능 기준 마련도 요구된다. 신흥국 및 개도국의 도시화 확산에 대비한 건물 에너지 성능에 대한 국제적 기준 강화도 필요하다. 미국(캘리포니아)과 프랑스는 이미 탄소중립 목표와 연계한 건물 에너지효율 기준을 운영 중에 있다.

한편 건축물의 전전화와 관련, 최근 미국은 [그림1]과 같이 천연가스 우선법(Natural gas preemption laws), 일명 가스사용 금지조치 사전차단법을 채택하는 주가 늘어나는 점이 특이하다.

캘리포니아주와 같이 파란색 주는 신축 건물에 가스 사용을 금지하거나 금지하는 법안이 진행 중이다. 붉은색 주는 반대로 가스사용을 제한하는 조치를 금지하는 법안이 통과 되었거나 최근 발의 중에 있다.

온실가스 감축을 위해 신축 건물에 가스사용을 제한하고 전력 대체를 위한 정책을 채택했으나, 2023년부터 신축 건물 올 전기화(全電化)에 대응하는 가스 및 건설 그룹들의 소송이 잇따라 제기됐다. 

2024년 1월 현재 연방에너지정책 및 보전법에 따라 천연가스 사용 금지를 차단하는 법안이 텍사스주 등 25개 주가 채택했으며, 뉴욕주 등에서도 관련 소송이 제기되는 등 천연가스 사용 금지를 차단하는 법안들이 더욱 속도를 내고 있다.

이 법은 에너지 선택에 있어 소비자가 모든 형태의 에너지에 대한 접근, 주거 및 비즈니스 요구의 안정적 충족을 보장하기 위한 성격을 가진다고 S&P Global은 밝힌 바 있다. 전전화가 능사가 아님을 보여주고 있으며, 특히 에너지 안보와 관련, 다양한 에너지원에 대한 자유로운 접근 요구가 관철된 사례로 평가된다. 

수송부문은 전기차 보급 확대와 함께 내연기관차 연비 기준 강화를 통해 2030년 수송부문 에너지 소비량의 22% 감축이 필요하다. 전기차 보급 확산 기조에도 불구하고, 2030년 내연기관차는 여전히 전체 자동차 보급량의 80%를 차지할 것으로 전망돼 지속적인 연비기준 강화가 요구된다.

◆ 에너지 위기 속 에너지효율의 역할

첫째, 에너지효율 개선으로 세계의 주요국은 큰 폭의 에너지 요금 절감을 실현했다. IEA 회원국은 2000~2020년까지 효율 개선을 통해 24EJ의 에너지 소비를 절약했고, 에너지 비용의 15%(약 6800억달러, 844조원)를 절감한 것으로 분석된다.

에너지효율이 낮은 가구(G등급)는 높은 가구(B등급)보다 에너지 요금을 4배 지출했으며, 에너지 위기 속에 요금 격차는 지속적으로 확대(2019년 : 3.69배 → 2022년 : 4.01배)되는 것으로 나타난다.

둘째, 에너지효율 개선은 에너지안보 강화에 절대적 역할을 했다. 주택 에너지효율 개선 및 천연가스 전기화는 대외 에너지 의존도 감소에 기여했다.

러시아 천연가스 의존도가 약 50%에 육박했던 EU는 러시아 가스공급 중단에 대응, 에너지 소비 절감을 중심으로 러시아산 화석연료를 대체하기 위한 정책을 발표했다.

난방온도 조정(1℃↓), 히트펌프 설치(향후 5년간 1000만대) 등을 통해 가계 에너지절약 및 산업부문 소비 감축을 추진했다.

◆ 탄소중립 달성위한 에너지효율 정책의 진화

첫째, 탄소중립 달성을 위해 청정에너지로의 전환이 가속화될수록 유연성 강화가 중요하다.

태양광, 풍력 등의 신재생 발전원은 5년 내 용량 기준으로 가장 큰 발전원으로 부상할 전망이다. 이에 따라 전력공급 변동성이 증가하면서 전력망의 안정성, 무결성 확보가 중요하기 때문에 에너지원시스템의 유연성에 대한 요구가 증가한다.

둘째, 탄소중립시대의 에너지효율 정책은 기존의 전력소비 감축에서 나아가 효율적인 전기화를 유도하고, 공급 변동성을 위한 수요측 변화를 유인하도록 진화해야 한다. 전기차, 히트펌프와 같은 전기화 기술의 개발·확산으로 효율적인 전기화를 추진해야 한다. 

공급의 변동성 확대에 대응하기 위해 전력수요의 유연성 증대가 요구되고 있으며, 수요관리(DR)는 빠르게 적용이 가능하고, 가격이 저렴한 유연성 확보 대안으로써 주목받고 있다.

셋째, 최근의 에너지효율 정책은 온실가스 배출량을 감소하면서 전력망의 유연성 확대에 기여할 수 있은 정책들이 확대되고 있는 추세다.

예를 들어 자동차 연비 기준을 연료 효율성(km/L)에서 온실가스 배출량(g/km)으로 대체하거나 EERS 제도에 에너지공급자에게 사용량 감축뿐만 아니라 피크전력 감축 목표를 설정토록 하는 제도 등이다.

◆ 부문별 에너지효율 정책의 진화

첫째, 건물, 수송, 산업 전분야에서 규제, 인센티브, 정보정책의 변화가 이뤄질 전망이다. 특히, 수요관리(DR), 수송 연비 규제, 산업 신고제도 등의 정책 변화가 빠르게 진행 중에 있다. 건물 및 기기부문은 건물과 가전의 수요관리(DR) 시장이 확대될 것이다. 

스마트 가전, 스마트 조명 등의 보급으로 유연성 수요가 확대됨에 따라 이러한 자원들의 수요관리(DR) 참여를 유도하기 위한 정책들이 확대되고 있다.

유연성 수요자원에 수요관리 기술 탑재 의무화 또는 수요관리 참여 인센티브 지급 등이 추진되고 있다. 개방형 통신 프로토콜이 구축되면서 가전 및 설비의 원격·자동제어가 가능해짐에 따라 낮은 가격에 새로운 형태의 디지털 수요관리 서비스도 등장하고 있다.

예를 들어, EMS 혹은 스마트미터를 통해 주택 내 가전제품과 실시간으로 통신해 가격신호, 전력의 탄소집약도 등의 신호를 전송하고 운영을 제어할 수 있다. EU 각국들은 자동화된 수요관리(Auto DR)를 위해 통신 프로토콜 표준과 규범을 정립하고 있다.

세계 각국은 수요관리 제도의 활성화와 시장 육성을 위해 [표2]와 같은 다양한 정책 프로그램을 개발하고 있다. 

둘째, 수송부문은 제조사 차량 연비기준 규제를 강화한다. 자동차 연비 기준이 연료 효율성에서 온실가스 배출량으로 대체되면서 자동차 제조업체의 온실가스 배출량을 규제하고, 전기차 판매를 유도하는 정책이 확대되고 있다. 

예를 들면, 개별 제조사가 해당 연도에 판매한 차량의 온실가스 배출량의 평균치를 규제하는 방식이다. 자동차 제조업체가 판매한 차량의 배출량 산정 시에 전기차·수소차를 무배출 차량으로 간주, 배출량을 0으로 계산하거나, 전기차 판매량에 가중치를 부여하는 등 우대정책도 추진된다. 

가중치 제도는 전기·수소차에 승수(multiplier)나 슈퍼 크레딧(저탄소 차량에 높은 가중치 부여)을 적용, 판매량을 1대 이상으로 인정하는 제도로, 향후 신차에서 전기차 비중이 확대됨에 따라 일몰 예정이다. 또한 온실가스 배출량 산정 시 자동차 운행단계의 배출량 뿐만 아니라 원료부터 운송, 폐차까지 전 과정의 온실가스 배출량을 평가할 수 있는 제도도 확대 중에 있다. 

미국, 캐나다는 전기차의 연료효율 산정 시 전기차에서 사용하는 전력의 생산 단계의 온실가스 배출량을 고려하는 Well-to-Wheel(연료에 대한 전 과정 평가) 접근 방식을 적용하고 있다. 

자동차 구매 고객을 대상으로 하는 규제, 정보, 인센티브가 결합된 정책 패키지도 강화한다. 예를 들면, 프랑스의 Bonus-Malus 제도는 온실가스 배출량이 많은 차량 고객에 대한 과징금을 2020년에 2배(2만 유로)로 높혔으며, 2028년부터는 오염 차량의 광고를 금지할 예정이다.

신차 구입 시 CO₂ 배출량에 따라 저배출 차량에 보너스 지급, 고배출 차량에 부과금을 징수한다. 독일은 2020년부터 CO₂ 배출량이 높은 차에 추가로 세금을 부과하고 있다. 

셋째, 산업 부문은 기업별로 적합한 에너지효율 향상 및 탈탄소화 방법이 다르기 때문에 에너지효율 정책의 실효성 제고를 위해 신뢰도 높은 에너지소비 정보의 확보가 중요하다. 

이를 위해 주요국은 의무신고 제도를 통해 일정 수준 이상의 에너지를 사용하는 산업체들이 에너지 소비 현황을 주기적으로 신고토록 의무화하고 있다. 최근 에너지 사용 신고 시 에너지소비 뿐만 아니라 온실가스 배출량 보고와 공개를 강제하고 있다.

이를 통해 정부는 기후변화 대응을 위한 많은 정보를 확보할 수 있다. 또한 정보 공개로 투명성을 제고할 수 있고, 일반 대중과 산업이 수집한 정보의 자유로운 활용이 가능하게 됐다. 

신고 대상 산업체는 신고 과정에서 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 보고를 위한 체계적인 프레임워크를 제공받으면서 에너지 소비 및 온실가스 배출을 자가 진단하고 관리 역량을 강화한다.

나아가 신고를 통해 수집한 대규모의 에너지 소비 및 온실가스 배출량 데이터는 산업 단위의 비교 및 평가, 벤치마킹을 가능케 해 정부·기업의 의사결정에 도움을 주고 있다. 에너지 사용 신고 시 전력망 유연성 강화에 관한 내용을 포함하는 방안도 검토 중에 있다. 

◆ 맺음말

IEA 주장과 같이 에너지효율은 탄소중립 달성에 최적의 옵션이며, 에너지전환에 가장 중요한 정책 수단이다. 에너지효율의 혁신이 없다면 NDC 달성은 불가능하다. 에너지효율 개선은 곧 경제인 동시에 국가 경쟁력의 원천이다.

따라서 에너지효율 개선은 기술혁명과 일자리 창출은 물론 국가의 지속가능발전에 기여한다.

에너지 다소비 제조업 중심의 산업 구조를 갖고 있는 우리나라가 에너지효율 개선에 뒤처진다면 경제발전은 요원할 것이다. 미국, 독일 등 선진국과 같이 경제성장과 에너지소비가 탈동조화로 가려면 반드시 에너지효율 혁신을 해야 한다. 

한편, 일본은 개정된 에너지효율법을 지난 해부터 시행 중에 있다. 철강, 화학, 자동차제조업 등 에너지 다소비업종에 대한 비화석에너지 사용 규제 강화, 전기수요 최적화 관련 조치의 확대, 환경 가치를 거래하는 J-credit 제도 등은 우리와 산업구조가 유사하다는 측면에서 시사하는 바가 크다.

에너지효율 혁신을 위해서는 스마트, 디지털 기술 접목을 통한 각종 기기의 효율 향상에서부터 운영 단계의 시스템 최적화는 물론, 무탄소 에너지의 공급 효율까지 삼위일체가 돼야 한다.

여기에 3가지 효율 체계를 유기적으로 연결하는 네트워크의 구축과 함께 범 국가적 에너지 절약 의식의 확산과 생활화가 반드시 필요하다.

부존 자원의 절대 빈곤과 국제 정세의 불안으로 자원 안보가 위협 받는 현실에서 세계 각국이 추진하는 에너지효율 개선 정책을 살펴본 본고가 우리나라의 에너지 효율 개선에 조금이나마 도움이 되길 바란다.