글로벌 환경 규제가 강화되고 정보통신기술(ICT) 융합이 확산됨에 따라 에너지 산업의 경쟁 환경이 급변하고 있다. 파리 기후변화협약이 발효되면서 한국을 포함한 195개 당사국은 온실가스 감축목표 달성을 위해 배출량 규제 등 다양한 정책을 시행하고 있다. 또한, 기존의 전력망에 ICT가 접목된 스마트그리드 구축이 확산됨에 따라 전통적인 에너지 공급 및 소비 구조에도 변화가 나타나고 있다. 이와 같이 친환경 에너지 전환 및 전력망의 스마트化가 빠르게 진행되고 있으며, 관련 시장에서 새로운 사업모델을 제시하는 ‘에너지 신산업’이 부상하고 있다.

에너지 신산업의 활성화를 위한 생태계 조성이 중요

에너지 신산업은 친환경·분산형 전원과 에너지 효율 향상 기술을 바탕으로 미래 에너지 산업구조를 재편할 것으로 기대된다. 대규모 에너지 설비 중심의 전통적 에너지 산업은 친환경 전원, 소규모 분산형 전원 중심으로 재편되는 추세이다. 에너지 공급자와 사용자가 실시간으로 정보를 주고받는 양방향 네트워크를 기반으로 에너지 이용의 효율성이 향상되고 있다. 그런데 최근 에너지 신산업에 참여하고 있는 기업들을 중심으로 국내 에너지 산업구조가 에너지 신산업 활성화를 저해하고 있다는 지적들이 제기된다. 에너지 및 전력 산업은 필수 공공재를 공급하는 국가의 대표적인 전략산업으로 민간과 공공의 적절한 역할 분담이 특히 중요하다. 과거 전통적인 에너지 시스템은 에너지 공기업이 대규모 설비를 중심으로 에너지를 생산하고 수송과정을 거쳐 소비자들에게 공급하는 형태이다. 그러나 최근에는 에너지 공급의 중앙 집중성이 약화되고 다양한 민간 기업의 참여가 확대됨에 따라 공공성과 효율성의 균형이 중요한 문제로 대두된다. 또한, 에너지 신산업 활성화를 위해서는 에너지 공급과 수요 측면에서 새로운 사업모델이 창출되고 지속될 수 있는 생태계를 조성하는 것이 중요하다. 공급 측면에서 보면 친환경 전원 보급 확대, 소규모 분산형 전원 도입이 지역적 자급률 향상, 에너지저장장치와의 결합으로 안정성 제고 등을 유도한다. 수요 측면에서는 양방향 정보교환에 기반한 소비자의 수요반응, 친환경 에너지원 선택, 효율적 에너지관리 시스템 구축이 확산될 수 있는 환경 조성이 필요하다.

이와 같은 요구에도 불구하고, 국내 에너지 산업구조는 정부와 공기업이 에너지 설비 공급계획을 주도하고 있어 자생적인 민간투자 증대를 유도하는 데 한계가 존재한다. 최근 공개된 「제8차 전력수급 기본계획(안)」은 당초 예상보다 석탄화력발전의 비중이 크게 높아서 친환경 에너지 전환에 역행한다는 지적이 제기되기도 한다.¹⁾ 또한, 현행 경제급전 중심의 전력거래 시스템 하에서는 발전비용이 상대적으로 높은 친환경 발전원의 비중 확대가 어렵다는 문제도 꾸준히 지적된다.

에너지 신산업의 글로벌 트렌드

이에 에너지 신산업의 글로벌 트렌드를 먼저 살펴보자.

첫째, ICT 융합의 가속화이다. 세계 스마트그리드 투자규모는 2010년 106억 달러에서 2015년 194억 달러로 연평균 12.8% 증가했다. 전기 공급자와 소비자 간 실시간 정보교환이 가능한 지능형 전력망이 구축됨에 따라 에너지 이용의 효율성이 획기적으로 향상될 것으로 기대된다. 전력망 모니터링 및 관리의 자동화, 스마트미터를 통한 원격 검침, 분산형 발전 시스템의 포괄 등이 가능해지고 있다. 전기기기, 전기자동차, 태양광 발전기, 에너지저장장치(ESS) 등을 연계 제어함으로써 에너지를 절감하고 온실가스 배출을 감축하는 효과가 나타난다. 미국, EU 등 주요 선진국은 정보통신기술이 융합된 지능형 전력망 ‘스마트그리드’ 구축을 위해 투자를 확대해 왔다. 미국은 노후화된 전력 생산·송배전 시스템을 개선하고 전력망을 업그레이드하기 위해 스마트그리드 사업을 2000년대 초반부터 가장 먼저 추진하였다. EU는 국가 간 전력거래 활성화 및 재생에너지 보급 확대를 위해 역내 전력망 통합을 목표로 스마트그리드 사업을 진행하고 있다. 한국도 2010년 스마트그리드 국가로드맵 확정 이후 2030년까지 세계 최초로 국가 단위의 스마트그리드 구축을 추진 중이다.

둘째, 분산형 전원의 확산이다. 에너지 공급 방식이 대규모 설비를 활용한 중앙집중적 공급 방식에서 소규모 분산형 전원에 의한 공급 방식으로의 변화이다. 미국은 분산형 전원 활성화와 온실가스 감축을 위해 열병합발전을 RPS2) 및 APS3) 자원으로 인증하고 지원하는 정책을 추진하고 있다. 독일 베를린의 400MW급 열병합발전소는 주거지 내에 위치하여 깨끗하고 안전한 방식으로 전력과 난방을 동시에 공급하고 있다. 한국은 2013년, ‘2차 국가에너지기본계획’에서 분산형 전원의 발전량 목표비중을 2035년 15%로 설정하였다. 이어 2017년 ‘8차 전력수급기본계획(안)’에서 분산형 전원의 발전량 목표비중을 2030년 18.4%로 상향 조정함으로써 분산형 전원 확대에 대한 강력한 의지를 재확인 했다. 분산형 전원이 확산됨에 따라 소비자도 전력을 생산·저장·판매할 수 있는 프로슈머로서의 역할이 가능해질 전망이다. 주택용, 일반용, 산업용 소비자 모두 소규모 분산형 전원을 활용하여 시간대별 전력량 및 요금에 따라 자가소비, 저장 또는 잉여전력 판매를 선택할 수 있는 것이다. 이에 따라 에너지관리시스템(Energy Management System)을 바탕으로 다양한 비즈니스 서비스를 제공하는 에너지 신산업이 확산될 것으로 기대된다.

셋째, 재생에너지의 안정화이다. 재생에너지는 기존의 전통 에너지원에 비해 생산단가가 높다는 단점이 있었으나 지속적인 기술발전의 결과 최근 그리드패리티(grid parity)에 근접하고 있다. 그리드패리티는 재생에너지의 발전단가가 전통적인 에너지원의 발전단가와 동일해지는 지점을 의미한다. 일본, 독일, 호주는 2015년에 그리드패리티에 도달한 것으로 평가되고 있으며, 미국, 중국, 영국, 인도 등은 2020년에 그리드패리티에 도달할 것으로 예상된다. 또한 재생에너지의 가장 큰 약점으로 여겨졌던 ‘간헐성(intermittency, 불안정한 전력생산)’ 역시 에너지저장장치(ESS) 및 스마트그리드 구축으로 해법을 도출한다. 과거에는 막대한 비용 문제로 전기 에너지를 저장하는 것이 거의 불가능한 것으로 인식되어 왔으며, 이로 인해 실시간 전력수요에 대응해야 하는 제약으로 충분한 공급설비의 예비력 유지가 필요했다. 그러나 최근 에너지저장장치(ESS)의 발전으로 전력의 저장이 일반화됨에 따라 전력생산 및 공급 방식이 획기적으로 변화했다. 즉 에너지저장장치의 가격 하락 및 보급 확산에 따라 재생에너지의 간헐성 문제가 극복되고 공급의 안정성이 향상될 것으로 기대된다.

넷째, 전통적 에너지원의 청정화이다. 원자력 발전에 대한 의존도를 낮추는 한편, 사용 후 핵연료 처리, 원전 폐로·해체 등 환경 복원을 위한 투자 확대이다. 전 세계적으로 수명을 다한 원전이 속속 늘어남에 따라 원자력 발전소를 해체하는 원전 해체 산업이 주목받고 있다. 국제원자력기구(IAEA)에 따르면 전 세계 588개 원전 중 2017년 말까지 영구 정지되는 원전은 165개이며, 이 중 19개만 해체가 완료된 상태이다. 글로벌 컨설팅 회사인 딜로이트는 전 세계 원전 해체 시장 규모를 2014년 기준 440조원으로 추산한다. 재생에너지 보급이 충분하지 않은 상황에서 원자력과 석탄화력 발전이 축소됨에 따라 징검다리 전원으로서 천연가스 발전의 역할이 증대되고 있다. 천연가스는 전통적인 화석에너지 중에서는 미세먼지와 온실가스 배출이 현저하게 낮은 친환경적 발전원으로 평가된다. 천연가스발전은 석탄화력발전(유연탄 기준)에 비해 열량당 미세먼지(PM10) 배출량은 1,200분의 1, 초미세먼지(PM2.5) 배출량은 1,700분의 1 수준이다.⁴⁾ 천연가스발전의 온실가스 배출계수는 석탄화력발전의 절반 이하로 추정된다.⁵⁾

국내 에너지 산업의 당면 문제점

이와 같은 에너지 신산업의 글로벌 트렌드 속에서 국내 에너지 산업이 당면한 문제점들이 지적된다.

먼저, 핵심 기술에 대한 투자 부족이다. 우리나라는 스마트그리드, 재생에너지(태양광, 풍력), 원자력 안전 등 에너지 신산업 관련 기술수준이 미국, 일본, EU 등 선진국에 비해 뒤처진 상황이다.6) 미국, 일본, EU는 기술수준 종합점수에 있어 90점 이상의 높은 평가를 받았으며, 기반산업별로도 대부분의 분야에서 90점 이상을 기록하고 있다. 

한국의 에너지 기술수준은 종합적으로 최고기술국 대비 78.3점으로 나타났으며, 상대적으로 스마트그리드(90.1)가 높고 풍력발전(72.7)이 낮은 편이다. 에너지 산업에 대한 연구개발(R&D) 투자액 역시 선진국 대비 부족한 수준으로 핵심기술 확보에 걸림돌로 작용할 우려가 있다. 미국은 에너지 효율성, 화석연료, 신재생에너지 등에서 최대 R&D 투자국이며, 일본은 원자력발전 분야의 R&D 투자액이 최고로 나타난다. 최대 투자국 대비 한국의 상대적인 투자액 비율은 화석연료가 32.2%로 가장 높고, 신재생에너지 19.8%, 에너지효율성 11.4%, 원자력발전 10.1% 순이다.

둘째, 분산형 전원 활성화의 제약이다. 원거리 중심의 대규모 에너지 설비 공급 확충에만 집중함에 따라 지역별 전력자급률이 낮고 송전선로 건설 부담이 가중된다. 우리나라의 전력시스템은 지방의 대용량 발전소에서 전력을 대량생산하여 원거리 소비지역으로 송전하는 방식으로 경제적 효율성을 추구해왔다. 이에 따라 전력 생산시설은 남부지방에, 소비는 수도권 지역에 편중되어 있어 지역별 전력 자급률 격차가 크게 벌어지고 있다. 2015년 기준으로 수도권의 전력 소비량은 174TWh, 생산량은 114TWh, 자급률은 65.8%로 약 60TWh의 전력을 타 지역에 의존하고 있다. 과거에는 지역별 전력자급률 격차가 큰 문제가 되지 않았으나, 최근에는 고압 송전설비 확충이 쉽지 않아 전력수급의 불안요인으로 작용한다. 주요 선진국과 달리 한국은 분산형 전원 확대 정책의 실효성이 낮아 집단에너지 산업 자체가 붕괴 위기에 직면하고 있다. 열요금 상한제, 가스요금 이원화, 낮은 계통한계가격(SMP), 배출권 과소할당 등 제도적 문제점은 집단에너지 산업의 위기를 가중시키고 있다. 2016년 기준 35개 집단에너지 사업자 중 24개사가 당기손실을 기록하였으며, 2011년부터 2016년까지 누적 손실액은 총 8,546억 원 규모에 달한다.

셋째, 재생에너지 보급 확산의 지연이다. 한국은 재생에너지 보급 확산 정책이 실제 성과로 이어지지 못하여 재생에너지 발전 비중이 OECD 최하위 수준이다. 2015년 기준 한국의 재생에너지 발전 비중은 1.9%로 독일(29.2%), 영국(24.8%), 일본(16.0%), 프랑스(15.9%), 미국(13.2%) 등 주요국에 비해 매우 낮다. 지난 정부는 제2차 에너지 기본계획, 제4차 신재생에너지 기본계획 등을 통해 신재생에너지를 적극 보급하겠다는 청사진을 제시하였다. 그러나 관련 예산은 2012년 9,713억원에서 2016년 7,208억원으로 오히려 감소하는 등 정책 추진에 있어 실질적 동력 확보가 부족했다. 과거에는 경제성, 기술력 부족, 제도 미비가 재생에너지 보급의 장애요인이었다면, 최근에는 사회적 수용성, 금융조달이 주된 어려움으로 지적된다. 태양광, 풍력발전의 경우 건설 및 운영 과정에서 농지 잠식, 환경 파괴, 소음(풍력) 등으로 인한 민원·인허가 문제 등이 발생하고 있다. 또한, 재생에너지가 자생력을 확보하기 위해서는 이행 비용을 전기요금에 반영할 필요가 있으며, 이를 위해서는 소비자의 비용지불의사가 뒷받침될 필요가 있다. 그러나 국내 소비자들의 재생에너지에 대한 지불의사액은 해외 주요국에 비해 상대적으로 낮은 것으로 나타나고 있다.

넷째, 경제급전 원칙으로 실제 발전믹스 변화가 미미하다. 현행 경제급전 중심의 전력거래 시스템 하에서는 발전비용이 상대적으로 높은 친환경 발전원의 비중 확대가 실질적으로 어려움이 있다. 경제급전(經濟給電)이란 가장 저렴한 에너지원을 이용한 전기부터 우선적으로 공급하는 시스템을 의미한다. 친환경 발전설비를 많이 건설하더라도 경제급전 원칙이 지속되는 한 우선순위에서 밀려난 친환경 발전설비의 가동률이 낮아진다. 결과적으로 친환경 발전량은 확대되지 못하는 문제가 발생한다. 최근 정부가 공개한 제8차 전력수급 기본계획(안)에 따르면 2030년 석탄화력발전 비중은 36.1%로 당초 예상보다 매우 높은 것으로 나타나고 있다. 이는 상대적으로 가격이 저렴한 석탄화력발전소의 가동률을 높게 추산했기 때문으로 분석된다. 에너지 전환 선언 이후 천연가스 발전량은 오히려 감소하는 추세로, 친환경 전력정책의 실효성을 담보할 수 있는 제도 개선이 시급하다. 기존의 경제급전 원칙에 환경급전 개념을 추가하여 개정된 전기사업법이 실효성을 가질 수 있도록 후속조치 마련이 필요하다. 

에너지 신산업 활성화 방안

국내 에너지 신산업 활성화를 위해서는 연구개발 투자 확대, 분산형 전원 확충, 재생에너지 보급 지원, 경제급전 중심의 전력거래 시스템 개선 등이 요구된다.

에너지 신산업 분야에서 글로벌 경쟁력을 확보하기 위해서는 핵심 기술에 대한 연구개발 투자를 확대하고 정부 차원에서 서비스산업을 육성하는 등 지속가능한 성장의 토대를 구축할 필요가 있다. 태양광·풍력 등 재생에너지, 에너지저장장치(ESS), 스마트그리드, 에너지관리시스템(EMS) 등 에너지 신산업 분야에 대한 R&D 투자 확대가 요구된다. 미세먼지 및 온실가스 저감 기술을 바탕으로 기존 화석연료 설비의 친환경성을 보완해야 한다. 사용 후 핵연료 처리, 원전 폐로 및 해체 등 원자력 안전, 환경 복원과 관련된 분야에도 주목해야 한다. 스마트시티를 통한 에너지 신산업 실증단지 추진 및 Business Model 개발 등을 통해 정부의 지원 없이도 자생 가능한 선순환구조를 마련해야 할 것이다.

둘째, 친환경적이고 에너지 효율이 높은 소규모 분산형 전원이 자생력을 확보할 수 있는 환경을 조성해야 한다. 집단에너지 등 분산형 전원의 활성화를 위한 구체적인 목표와 실행계획 수립이 필요하다. 민간과 공공의 적절한 역할분담이 이루어질 수 있도록 연료비 원가보상 현실화 등을 통해 최소한의 생존을 위한 기반을 마련해야 한다. 분산형 전원의 환경 기여도를 감안하여, 공공성을 해치지 않는 범위에서 지원을 확대함으로써 편익 보상을 현실화할 필요가 있다. 분산형 전원 확대를 위해 필요한 전력 중개시장 구축, 에너지저장장치(ESS)·연료전지 육성 등 ‘재생에너지 3020 이행계획’에서 제시된 정책을 차질 없이 추진해야 한다.

셋째, 재생에너지 보급 확산을 위해서는 제도 정비, 투자 확대를 통해 지속가능한 산업 생태계를 조성하는 데 주력해야 한다. RPS에 따른 의무 공급량 비율의 상향조정과 함께 RPS 의무사업자를 현재의 대규모 발전사업자에서 전력판매사업자로 변경하는 방안을 고려해 볼만 하다. 주택 및 건물 지붕형 태양광 발전설비의 보급 촉진을 위해서 소규모 재생에너지 설비에 대한 발전차액지원제도(FIT) 시행을 적극 고려해야 한다. 또한, 비용효과적인 재생에너지 보급을 위해서는 경매(Auction) 제도를 도입하고 확대하는 방안을 검토할 필요가 있다.

마지막으로, 현행 경제급전 중심의 전력거래 시스템을 개선하여 환경과 국민안전이라는 가치가 제도적으로 조화를 이룰 수 있도록 노력해야 한다. 급전순위 결정시 환경비용을 반영하여 석탄과 LNG 발전단가의 격차를 줄이고, 발전연료의 세제 조정이 추가적으로 이뤄질 경우, 경제급전 원칙의 틀을 근본적으로 바꾸지 않고서도 친환경 전력정책 이행이 가능할 것이다. 지난해 개정된 전기사업법에 따라 ‘전력공급시 경제성과 더불어 환경과 국민안전을 함께 고려한다’는 원칙이 실질적으로 적용될 수 있도록, 전기사업법 시행령, 시행규칙, 전력시장 운영규칙 등 후속 조치 마련에 주력해야 한다. 에너지 전환이 ‘선언’에 그치지 않고 실제 성과를 거둘 수 있도록 계절별 석탄발전 제약, 석탄발전 상한제 등 구체적인 이행방안을 마련하고, 전력거래제도 개선 등을 통해 근본적인 실행력 확보가 필요하다. 전력수급 관리의 초점을 설비용량 중심에서 발전량 믹스 중심으로 전환함으로써 실제 발전량 믹스에서 에너지 전환이 구현될 수 있도록 노력해야 할 것이다.