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Nikkei Electronics_2023.5 Hot News (p316~318)

일본의 전력 탈탄소 2035년에 90% 실현
미‧일 연구기관 시산, 매년 10GW분의 재생가능에너지 계속 도입 전제

미‧일의 연구기관 및 대학으로 구성된 연구팀은 2월 28일, 일본이 향후 탈탄소 전략에 따라 2019년 24%였던 청정에너지(재생가능에너지와 원자력발전)의 연간 발전량 비중을 2035년에는 90%로 높일 수 있으며, 화석 연료 수입은 금액 기준으로 85% 낮추고, 발전의 평균 도매 전력 코스트는 2020년 대비 6% 절감할 수 있다는 보고서 '2035년 일본 리포트: 전력 탈탄소화 전략'을 발표했다.

이 보고서를 발표한 곳은 미국의 국립연구소인 Lawrence Berkeley National Laboratory(LBNL), 미국 University of California Berkeley 및 교토대학 연구진으로 구성된 연구팀이다. 태양광발전, 풍력발전(특히 해상풍력발전), 그리고 축전지 기술의 코스트 저하라는 트렌드를 기반으로 향후 최적의 발전 설비 도입을 시뮬레이션하고 그 코스트 분석을 1시간 단위로 실시했다. 그 결과, 2035년에는 청정에너지만으로 일본의 연간 전력 수요량의 90%를 충당하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있었다고 한다.

-- 2035년에 재생에너지가 전체의 70% --
이 때의 전원 구성은 태양광발전이 연간 발전력 전체의 27%, 풍력발전(특히 해상 풍력)이 26%, 원자력발전이 20%, 바이오매스발전이 6% 등이다. 재생에너지만 보면 수력발전 등도 포함해 70%가 된다.

또한, 전력계통에 연결되는 축전지 설비는 총 정격출력 29 GW, 정격용량으로 116 GWh가 된다고 한다. 이 때의 평균 도매 전력 코스트는 2020년 시점보다 6% 낮아지고, 탄소의 사회적 코스트를 고려하면 도매 전력 코스트는 2020년 시점보다 36% 낮아진다고 한다.

-- 연간 10GW 도입을 전제로 --
이 시산은 2020년 이후 일본에 매년 10GW분의 재생에너지가 계속 도입되는 것을 전제로 하고 있다. 보고서는 2015년에 연간 9.7GW의 재생에너지 도입 실적이 있다는 점에서 연간10GW 도입은 ‘쉽지는 않지만 실현 가능하다’라고 주장한다.

하지만 10GW의 내역은 시기에 따라 크게 달라진다고 한다. 2030년경까지는 태양광발전이 여전히 지배적이지만 2030년 이후에는 풍력발전이 중심이 되며, 특히 부체식(浮體式)을 포함한 해상풍력발전이 크게 늘어날 것이라고 전망한다.

-- 연계선 강화와 축전지로 안정화 --
재생에너지를 이 정도까지 대량으로 도입하면 전력계통의 불안정화가 과제이지만, 보고서는 지역 간 연계선을 11.8GW 신설하는 동시에 축전지 설비를 상술한 바와 같이 29GW(116GWh) 도입하고, 더 나아가 양수식 수력발전과 액화천연가스(LNG) 화력발전 등 유연성이 있는 기존 발전원을 활용함으로써 다양한 날씨에도 대응할 수 있다고 한다. 축전지 설비는 2030년 시점에서 1.5 GW이며, 2030년 이후에 급증한다는 시나리오이다.

하지만 보고서는 축전지 설비의 종류와 전기자동차(EV), 그것들을 전력계통에 연계해 이용하는 VPP(가상 발전소) 및 V2G(Vehicle-to-Grid)에 대해서는 거의 언급하지 않았다. 다른 몇몇 조사기관의 추정에 따르면, 2035년 시점에서 일본의 전기자동차(EV) 보급 대수는 1,000만 대 전후가 될 전망이다.

EV 1대가 용량 100kWh의 축전지를 갖추고 있고 충전 시 전력계통에 접속되어 그 축전 용량의 10%를 전력회사가 사용할 수 있다는 계약으로 되어 있다고 가정하면, 그 '가상 축전지 용량'은 100GWh. 즉, 상기의 축전지 설비(116GWh)의 대부분을 조달할 수 있게 된다. 전력회사의 입장에선 도입 비용이 거의 제로이기 때문에 전력의 평준화 비용은 크게 절감될 것이다.

-- 제품 제조는 CO₂프리에 가까워져 --
또한, 보고서는 이 결과로 일본 전력 부문의 CO2 배출량은 2020년 대비 92% 줄일 수 있다고 말한다. 지금까지 일본에서는 전력을 소비하는 것은 CO2를 배출하는 것과 같다라는 도식이 있었지만, 전력의 탈탄소가 진행되면 전력소비와 CO2 배출의 관계는 거의 끊어지게 된다.

이 경우, 재료 채굴이나 화석 연료 기반 수송 시 배출되는 것을 제외한 제품 제조에 있어서의 CO₂ 배출을 크게 억제할 수 있게 된다. 전력이라고 하는 CO₂ 배출의 '근원'을 억제하면 제조사들은 공장 등 현장에서 노력을 하지 않아도 자동으로 CO₂ 프리에 가까워질 수 있게 되는 것이다.

-- 화석연료 수입비용으로 재생에너지 --
보고서는 이것을 실현하기 위한 재생에너지와 연계선, 수소 인프라 등의 2020년 이후의 도입 비용 합계는 2035년 시점에서 누적 약 38조엔에 이른다고 한다(원자력발전 관련은 포함하지 않는다). 한편, 전원용 화석 연료의 수입 비용은 2020년의 3.9조엔에서 2035년에는 5,900억엔으로 85% 줄어든다고 한다. 석탄 수입은 거의 제로가 되고 LNG도 크게 줄어들 전망이라고 한다.

이 수입 비용 절감 분의 합계는 이 보고서에서는 언급되지 않지만, 닛케이크로스텍의 개산(槪算)에서는 2035년까지 약 3.31조엔(=25조엔×15년÷2). 2035년 이후에는 화석연료 수입에 지불하는 ‘국부’의 유출 분을 억제하는 데 보다 큰 효과를 발휘. 상기의 도입 비용은 이 억제 분으로 커버할 수 있다는 계산이다.

무엇보다 현재는 태양광 패널이 대부분 중국산이어서 에너지 수입원이 화석연료인 중동에서 중국으로 대체될 뿐이라는 비판이 나올 수도 있다.

이에 대해서는 (1)화석 연료와 달리 태양광 패널은 수입이 갑자기 멈춰도 바로 영향을 받지 않는다 (2)태양광 패널은 에너지라고 하는 제품의 '부품'에 지나지 않으며 발전 코스트 전체에서 차지하는 비율은 낮다 (3)(2)와 함께 중국 제조사는 초박리다매이기 때문에 이익률은 상당히 낮다. (4)중국 제조사들이 경쟁에서 이기기 위해 중국 정부로부터 보조금을 받고 있는 것은 어떻게 보면, 중국 국민의 세금을 일본 등에서의 에너지 코스트를 낮추는 데 사용하는 모양세가 된다라는 지적이 가능하다.

그렇지만 재생에너지 시스템의 공급원을 일부 국가 및 지역에 의존하는 것은 결코 바람직한 것은 아니기 때문에 국내 제조사들도 노력해야 할 것이다.

 -- 끝 --

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