Pathways to Decarbonization

전력 부문은 세계 경제 탈탄소화의 핵심이며 전기화 및 재생 에너지는 Net-zero 세계에서 중대할 역할을 맡을 것입니다. 전력 부문의 탈탄소화는 기존 참여자 및 신규 진입자, 정책 입안자, 투자자, 그리고 고객의 강한 의지와 함께 순조롭게 진행 중입니다. 기존 참여자들은 비즈니스 모델을 변화시키고 있으며 신규 진입자는 전력 부문을 성장과 사업 다각화의 기회로 보고 있습니다. 해당 부문은 에너지믹스, 정책적 의지, 그리고 전기 접근성과 같은 국지적 요소에서의 큰 차이로 특정 지어집니다.

전력 부문은 다음과 같은 도전에 직면해 있습니다: 공급망과 노동력 변화; 행정 및 규제 기관의 과부화; 재생에너지 가동 증가에 따른 시스템 안정화; 적극적인 고객 참여 독려; 사회 불평등 이슈; 산업 내 제한적인 자금 여력.

전력 부문은 전력을 소비하는 타 부문의 탈탄소화를 가능하게 하는 기능 덕분에, 해당 부문에서 Net-zero 여정이 시작된 지 10년이 지난 현재 본격 가속화되고 있습니다. 저탄소 솔루션에 대한 고객의 요구는 점차 증가하고 있으며 산업 공정의 전자화가 전기 수요 증가를 견인하고 있습니다. 이러한 역동적인 발전 속에서 시스템 안정성을 유지하려면 전력 부문은 모든 주요 시장에서의 규제 확실성과 신속한 허가 프로세스, 그리고 필요 기술의 가용성 및 준비성이 요구됩니다. Net-zero 시나리오에서 유틸리티급 태양광 및 풍력 발전과 에너지 저장기술이 핵심 발전 기술이지만, 특수한 지리적 요건을 지닌 지역에서는 보다 다양한 기술(소형 원자로, 바이오매스, 수력/지열/분산 발전 등)이 활용될 것입니다. 소비자 입장에서는 E-모빌리티 솔루션(배터리 및 수소 연료 전지)과 열 펌프(주거용, 상업용 및 산업용)가 선도 기술로 대두될 전망입니다.

현재 전 세계적으로 매년 약 20억 톤의 철강이 높은 비율의 석탄 동력 용광로 기반 제강 공정으로 생산됩니다. 철강 시장 내 ＂탄소배출 Zero＂ 그린철강에 대한 수요가 지속 증가하고 있습니다. 분석에 따르면 2030-20358년까지 그린철강에 대한 시장 수요가 유럽과 같은 지역의 공급 역량을 초과할 전망입니다.

과학 기반 목표에 따라 지구온난화를 산업화 이전보다 2°C 높은 수준으로 제한하고, 지속적이 노력으로 1.5°C로 제한하려면 철강 생산에서 탄소 배출량을 90%까지 줄여야 합니다.

많은 철강사들은 탄소 배출량을 줄이기 위해 기존 용광로를 수소와 재생 가능 전기 활용이 가능한 직접환원철(DRI) 및 전기 아크로(EAF) 설비로 교체하는 데 주력하고 있습니다. 투자자와 정부는 철강 기업들이 필요로 하는 대규모 자본 투자금을 지원함으로써 녹색 전환에서 중추적인 역할을 할 수 있습니다. 더 나아가, 철강 분야의 업스트림 산업인 광산 기업은 DRI 생산에 필요한 고품질 철광석 공급하는 한편, 녹색 전환 기간 동안 지속적으로 사용될 용광로의 효율성 극대화를 가능하게 할 것입니다. 대체 철강 제조 기술과 탄소 포집 및 저장 기술(CCS)에 대한 투자 또한 그린철강을 시장을 활성화하는데 중요한 역할을 할 것으로 전망됩니다.

화학 산업은 전 세계 탄소 배출량의 3%를 차지하며 자동차, 건설, 전기/전자, 그리고 소비자 사업에 주요 제품을 공급하며 산업 가치사슬에서 중추적인 역할을 수행합니다.

중단기적으로 그린전기와 그린수소 가용성은 화학 산업의 Net-zero 여정에서 중요한 요소로 작용합니다. 업계는 지속적인 혁신과 신기술 개발을 통해 에너지 절약 및 순환을 달성해야 합니다. 노동 시장에서 친환경 관련 역량은 치열한 경쟁으로 수요 높은 자산이 되어가고 있으며, 친환경 전환을 성공적으로 구현하는 요소가 될 수 있습니다.

화학 산업은 20년 이상의 계획 기간을 가진 장치 산업 특성상 규제 확실성이 요구됩니다. 효과적인 탄소 배출 관리는 업계의 성공적인 전환 및 다양한 지역과 규제 환경 사이에서 공정한 경쟁의 장을 보장하는 필수적인 규제입니다.

가장 강력한 모멘텀은 친환경 제품에 대한 소비자의 요구로 견인되는 응용 산업에서 두드러지며, 저탄소 혹은 탄소 제로 제품과 서비스 형태의 지속가능한 선택지를 제공하는 공급업체를 선호하는 경향을 보이고 있습니다. 이러한 현상은 친환경 전환 속도에 대한 기준을 세울 뿐만 아니라, 화학 산업에 큰 시장 기회가 존재함을 시사합니다.

내연기관 자동차의 발전 및 생산이라는 오랜 역사를 지닌 자동차 산업은 현재 야심찬 변화 과정에 놓여 있습니다. 산업 내 대규모 탄소 발자국 감축을 위해 전기 자동차(EV)로의 전환을 위해 기민하게 움직이고 있습니다. 2021년 글로벌 온실가스 배출량 중 10%가 자동차 배기구에서 나오며, 원재료와 차량 부품, 완성차 생산 뿐만 아니라 연료 및 전기 생산 과정에서도 상당한 양의 온실가스가 배출됩니다.9 차량 제조업체들은 가치사슬 전체를 아울러 탈탄소화에 대한 책임을 안고 10, 규제적 요구사항의 압박에 따라 EV 생산 및 판매를 증가시키며 일정 수준 이상의 진전을 이루었습니다. 그러나 친환경 원료(예: 철강, 배터리) 부족, 경쟁력 있는 친환경 비즈니스 모델과 EV 관련 신규 인프라 구축 필요성 등 해당 산업이 해결해야 할 과제가 여전히 남아 있습니다.

차량 제조업체는 2050년까지 기본 원료 추출 및 정체부터 부품 및 차량 생산, 그리고 사용 및 폐기까지 전체 가치사슬에 걸쳐 탄소 배출량을 90% 감축해야 합니다. 이는 지구 온난화를 산업화 이전의 2°C(가능하다면 1.5°C) 이상 수준까지 제한하는 파리 기후 협정을 준수하는 과학기반 탄소감축목표를 달성하기 위한 필요조건입니다.

미래에는 신차 비율 중 전기 자동차가 대다수를 차지할 것입니다. 차량 충전을 위한 신규 인프라가 구축되고 동시에 그린전기 공급 및 배전도 증가할 것입니다. 에너지 가공에 열 펌프가 활용되고 철강 생산에 그린수소가 사용되는 등 대부분의 차량 생산 공정이 전자화 될 전망입니다. 희귀 자원 및 원료의 지속가능한 사용을 위해서는 배터리 재사용과 같은 다중 수명 접근과 결합된 자원순환 구조 형성이 요구됩니다. 해당 목표를 달성하기 위해서는 전통적인 산업 경계를 넘어 섹터 간 긴밀한 협력 및 협업이 필수적으로 이루어져야 합니다.

오늘날의 푸드 시스템은 지속 가능하지 않습니다. 식품은 글로벌 탄소 배출량의 25%11, 메탄 배출량의 44%12, 질소 배출량의 80%13를 차지하는 주요 오염원이기 때문입니다. 그러나 해당 섹터는 글로벌 GDP의 큰 비중을 차지하며, 전 세계 일자리의 약 40%를 제공하는 중추적인 역할을 합니다. 현존하는 식품 생산 모델은 생산성은 높은 반면 지속가능성이 낮은 방식을 사용합니다. 저탄소 농업 방식으로의 전환은 낮은 수확량과 높은 비용을 야기합니다. 낮은 수확량은 글로벌 식량 수요 증가가 예상되는 가운데 문제로 작용하며, 높은 비용은 소비자의 식품에 높은 가격을 제공하지 않으려는 경향으로 인해 가치사슬 전반으로 분담되기 어렵습니다.

푸드 섹터는 Net-zero를 넘어 천연 탄소 저장고로서 상당량의 탄소 흡수원으로 작용하며 Net-positive를 달성할 잠재력이 있습니다. 하지만 해당 비전을 실현시키기 위해서는 상당한 투자와 푸드 시스템의 근본적인 재설계가 요구됩니다. 희망적인 소식은 대부분의 필요 요건이 갖추어져 있다는 것입니다. 토지 및 농경지 토양을 다루는 방식의 변화 만으로도 절반의 Net-zero 목표 달성을 이룰 수 있습니다. 여기에 저탄소 농경 방식, 음식물 쓰레기 감축, 재생에너지로의 전환, 그리고 식습관의 변화가 더해진다면 Net-zero를 향한 여정을 거의 완료할 수 있습니다. Net-zero 혹은 Net-positive 푸드 시스템을 현실화하기 위해 식품 생태계 전체가 합심해야 합니다. 공통 표준의 수립, 모니터링 수행, 그리고 시스템 변화의 신속 추적을 위해 연합체를 설립해야 합니다. 식품 가공 및 소매 산업은 소비자와 브랜드 인지도의 영향을 받으며 친환경 전환이 가속화될 것입니다. 규제기관은 전 과정의 투명성을 보장하기 위한 표준을 마련해야 하며, 데이터 및 분석 기술이 이를 실현하는 데 도움이 될 것입니다. 새로운 기술의 혁신과 향상 그리고 개발은 Net-zero 달성의 주요 원동력이 될 것입니다.

운송 부문는 연간 77억 톤의 탄소를 배출하며, 그 중 대형 트럭은 18억 톤으로 글로벌 배출량의 4%를 차지합니다. 이는 해당 분야의 탈탄소화에 무거운 책임을 부여합니다. 그러나 탄소 저감이 어려운 업의 특성상 다양한 범위의 도전과제가 존재합니다. 산업의 규모와 물량 소화를 위한 공급망의 제한으로 친환경 전환에 제약이 있습니다. 제한된 자금 조달과 빈약한 규제 인센티브로 인해 전통적인 장비 제조업체는 기존 비즈니스에서의 가치 창출 필요성과 대체 기술 개발 사이의 균형을 맞추는 데 어려움을 겪고 있습니다. 대체 기술에 요구되는 재생가능 전기 역량은 아직 충분하지 않으며 개발하는 데 상당한 시간과 자본 투자가 필요합니다. 배터리 및 수소 기술로 전환하여 전세계 도로 네트워크를 아우르기 위해서는 충전 및 연료 공급 인프라가 표준화되어야 합니다.
복잡한 가치사슬은 비교 가능한 기준으로 탄소 배출량을 측정하기 매우 어렵게 만듭니다. 탄소 배출량 측정 및 보고에 대한 법률과 소비자의 압박으로 향후 조치가 취해질 수 있지만 현존하는 프레임워크로는 충분하지 않습니다. 또한 심리적 장벽은 특히 개발도상국에서의 친환경 기술 전환을 저해할 여지가 있습니다.

중단기적으로는 수용적인 시장 내 지원 정책 및 인센티브에 힘입어 단거리 수송 차량의 전자화와 경로 및 운송 네트워크 최적화가 수송 부문에 가장 큰 영향을 미치는 솔루션으로 작용할 전망입니다. 특정 개발도상국에서는 바이오 디젤 및 합성 연료 등 재생 연료가 중대한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 기민한 움직임을 보인 지역에서의 성공은 저탄소 배출 기술의 비즈니스 사례를 축적해 나갈 것입니다. 이는 차량 부품 기술 기술의 시장 확대를 위한 촉매가 되는 한편, 지역 간 혁신 흐름을 활성화 시킬 것입니다. 차량 개발 기술의 발전과 더불어 충전 인프라와 재생가능 에너지의 가용성이 대폭 확대되어야 합니다. 주요 생태계의 참여자 간 협력은 윈-윈 상황을 만들며 친환경 전환 속도를 촉진시키고 투자 리스크를 완화시킬 수 있습니다. 궁극적으로는 수소 연료전지 자동차(FCEV)가 장거리 수송 분야의 탈탄소화를 주도할 전망이지만, 기술 수준이 아직 대량 생산 단계에 도달하지는 않았습니다.

연간 9천만 톤이 생산되는 대부분은 역사적으로 그레이수소는 에너지원 보다는 공급원료로 사용되었습니다. 오늘날 그린수소는 우리 에너지 시스템의 탈탄소화를 가능하게 하는 청정원이 될 수 있습니다. 이에 따라 전 세계적으로 130개 이상의 국가(글로벌 탄소 배출량의 88% 차지)가 국가 수소 전략을 발표했습니다. 그러나 전 세계적으로 발표된 청정 수소 프로젝트의 총합은 2030년까지 전 세계 수요 예측치의 1/4 수준인 44 MtH2eq에 그칩니다.
Net-zero 시나리오에서는 2030년까지 그린수소가 시장의 2/3를 차지하고 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술 기반 블루수소가 나머지를 담당할 전망입니다. 기존의 그레이수소 생산을 그린/블루수소로 대체하는 것이 글로벌 탄소 배출량을 눈에 띄게 줄일 수 있는 출발점이 분명합니다. 수소의 활용처를 공급원료에서 에너지원으로 확대하는 것은 Net-zero 여정에 반드시 필요합니다. 수소는 항공 및 해운 분야에 사용되는 합성 연료의 원료부터 고온 공정 혹은 대형 도로화물용 연료, 그리고 생산량 변동이 심한 재생가능 전기의 저장 등 탄소 저감이 어려운 섹터의 탈탄소화에 중요한 역할을 합니다.
청정 수소 경제의 확대와 그린수소가 Net-zero 여정 속에 필요 역할을 수행하도록 보장하려면 결단력 있는 정책 지원이 필요합니다. 정책 입안자는 특히 아래의 세 가지 요소에 집중해야 합니다:

• 1. 비즈니스 사례 축적: 목표가 명확한 정책 활용은 청정 기술과 오염 기술 간 비용 차이를 줄일 수 있습니다. 장기 구매 구조는 프로젝트의 리스크를 완화하고 가격 안정성을 강화할 수 있습니다.
• 2. 기후 지향적 시장 구조화를 위한 토대 마련: 청정 수소에 대한 견고한 인증 프로세스는 투명성을 보장하고 기술 종속을 방지하는 데 결정적인 역할을 할 것입니다.
• 3. 장기적인 회복탄력성 구축: 에너지 관계 수립은 다양성과 포용성을 기반으로 경제 개발과 정치적 안정, 그리고 인권의 지역 통합 기반 마련해야 합니다. 공정 개발은 개발도상국과 신흥국 또한 글로벌 가치사슬에 일원으로 참여함을 의미합니다.