RE100의 다음 단계: ‘24/7 카본 프리’
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재생에너지를 중심으로 추진, 원자력에는 방사성 폐기물의 책임
100% 재생에너지 전력을 추진하는 국제 이니셔티브 'RE100'을 운영하는 비영리 단체 Climate Group이 RE100에 이어 전력의 탈탄소화를 촉진하는 새로운 프로젝트를 시작했습니다. 이 프로젝트는 ‘24/7 Carbon-Free Coalition(24시간 7일 탄소 프리 연합)’이라는 이름으로, 하루 24시간, 주 7일 동안 모든 시간대에 CO2(이산화탄소)를 배출하지 않는 전력을 전 세계 기업들에게 권장합니다. 이는 전 세계 전력망에서 화석연료 기반 전력을 제거하고, 기후 변화 완화를 목표로 하는 노력입니다. 이 프로젝트에는 창립 파트너로 미국의 IT 대기업 구글과 데이터 센터 사업자인 Iron Mountain Data Centers, 유럽의 제약 대기업 아스트라제네카(AstraZeneca)와 통신 대기업 보다폰(Vodafone), 아시아·태평양 지역의 시멘트 제조업체 Shree Cement와 데이터 센터 사업자인 AirTrunk 등 6개 기업이 참여했습니다. 2025년까지 참여 기업을 확대하여 본격적인 활동을 시작할 예정입니다.
이들 6개 기업 중 구글은 2020년부터 '24/7 카본 프리'에 참여하고 있습니다. 구글은 2030년까지 전 세계에서 운영하는 데이터 센터에 사용되는 전력을 24시간 7일 내내 탄소 배출 없는 전력으로 조달할 계획을 세웠습니다. 구글은 2017년에 연간 기준으로 재생에너지 전력을 100% 조달하여 RE100 목표를 달성한 바 있습니다. 이후에도 재생에너지 100% 사용을 유지하고 있습니다. 그러나 데이터 센터에서 사용하는 전력을 분석한 결과, 여전히 CO2를 배출하는 전력이 포함되어 있습니다. 가상 PPA(전력구매계약) 등을 통해 조달한 재생에너지 인증서는 실제 발전 시간과 관계없이 사용할 수 있기 때문에, 실제로는 화석 연료 기반 전력과 결합해 사용하는 시간대가 존재합니다. 구글은 기후 변화 억제 관점에서 모든 시간대에 CO2를 배출하지 않는 전력을 사용하는 24/7 카본 프리를 실현하기 위한 활동을 가속화하고 있습니다.
그림 1. Google 데이터센터의 시간대별 전력 사용 상황(미국 Iowa data center, 2019년 1월~12월)
일본의 24/7 카본 프리 데이터 센터 사례
일본에서도 24/7 카본 프리 전력으로 데이터 센터를 운영하는 사례가 등장했습니다. 교세라 커뮤니케이션 시스템이 일본 홋카이도 이시카리 시에서 2024년 10월 1일에 개업한 ‘제로 에미션 데이터 센터 이시카리(ZED 이시카리)’입니다. 이 데이터 센터는 자사가 운영하는 태양광 발전소 전력에 더해 인근 이시카리만 신항에서 2024년 1월에 가동을 시작한 해상풍력 발전소 전력을 구매하여 사용합니다. 재생에너지만으로 24/7 카본 프리를 실현하려는 시도입니다.
그림 2. 해상 풍력과 태양광의 전력을 사용해 「24/7 카본 프리」로 운영하는 데이터 센터
원자력에서 발생하는 방사성 폐기물, 구매 기업에도 처리 책임
대형 데이터 센터 운영 기업들이 24/7 카본 프리에 적극적으로 참여하는 이유 중 하나는 앞으로 데이터 센터 수요가 증가하면서 전력 사용량이 크게 늘어날 것이기 때문입니다. 전력 사용에 따른 CO2 배출량을 최대한 억제하지 않으면, 기업으로서 사회적 책임을 다할 수 없습니다. 전 세계적으로 데이터 센터를 운영하는 구글, 마이크로소프트, 아마존은 태양광, 풍력, 지열 등 재생에너지를 사용하는 것 외에도 2024년부터 원자력 전력을 구매하는 장기 계약을 미국 내에서 체결했습니다.
원자력 전력을 구매하여 발전 사업자를 지원하면, 발전에 따른 방사성 폐기물 처리에 대한 책임도 따릅니다. 원자력의 안전성 문제와 더불어, 구매 기업에게는 큰 리스크가 될 수 있습니다. 구글 등 3개 기업은 현재 원자력 전력을 구매하는 것이 방사성 폐기물 증가를 초래할 수 있다는 점에 대해 언급하지 않았습니다. 원자력 발전은 사용 후 핵연료와 더불어 발전소가 폐쇄된 후 발생하는 고준위 방사성 폐기물을 철저하게 관리하고 처리해야 합니다. 기업들이 원자력 전력을 적극적으로 구매한다면, 이러한 방사성 폐기물 처리에 대한 책임도 지게 될 것입니다. 그러나 구글 등이 원자력 전력 구매 계약을 체결한 미국에서는 고준위 방사성 폐기물을 철저히 관리하고 처리할 최종 처리 시설 건설 계획이 없습니다.
기업이 기후 변화 완화를 위한 활동을 실행할 때 지속 가능성이 필수적으로 요구됩니다. 재생에너지를 사용할 때도 지속 가능성을 중시해야 합니다. 예를 들어 RE100에서는 수력과 바이오에너지가 지속 가능한 요건을 충족하는 경우에만 사용을 허용하는 방침을 가지고 있습니다. 전력의 탈탄소화는 지속 가능한 방법으로 시행해야 합니다. 24/7 카본 프리를 실현하기 위해 원자력 전력을 사용할 때도 마찬가지로 지속 가능성이 요구됩니다.
원자력은 전 세계 전력 생산의 9%에 불과하며, 비용도 재생에너지의 2배 이상
국제에너지기구(IEA)가 2024년 10월 16일에 발표한 'World Energy Outlook 2024(WEO2024)'에 따르면, 세계 전력에서 원자력이 차지하는 비율은 각국의 공약 시나리오(APS)를 기준으로 추정할 때, 2023년, 2030년, 2050년에도 9%에 불과합니다. 한편, 재생에너지는 2023년 30%에서 2030년 52%, 2050년에는 83%에 이를 것으로 전망됩니다. 세계 전력의 탈탄소화를 위해 원자력은 재생에너지를 보완하는 역할에 그칠 것입니다. 24/7 카본 프리에서도 원자력은 주요 선택지가 되지 않을 것입니다.
그림 3. 세계 발전 전력량 전망(시나리오별)
APS: Announced Pledges Scenario(공약 시나리오)
NZE: Net Zero Emissions by 2050(넷 제로 배출 시나리오) 포함.
기타 저탄소 배출: CCUS(이산화탄소 회수·이용·저류) 부착 화석연료, 수소, 암모니아를 포함한다.
기타 : 자연 에너지 유래가 아닌 폐기물 포함.
출처 : 국제 에너지 기관
표 1. 세계 발전 전력량 전망(전원별, 공약 시나리오에 근거)
IEA가 원자력의 성장을 크게 기대하지 않는 이유 중 하나는 발전 비용이 높기 때문입니다. WEO2024에 따르면 미국, EU, 중국, 인도의 발전 비용을 추정한 결과, 원자력의 균등화 발전 원가는 2023년부터 2050년까지 110달러/MWh(메가와트시)로 변함이 없습니다. 반면 태양광은 2023년 55달러/MWh에서 2030년에는 35달러/MWh, 2050년에는 25달러/MWh까지 하락할 것으로 보입니다. 육상 풍력은 2050년에 35달러/MWh, 해상 풍력은 50달러/MWh가 될 전망입니다. 가장 높은 해상 풍력도 원자력의 절반 이하로 예상됩니다. 미국뿐만 아니라 EU, 중국, 인도에서도 태양광과 풍력 발전 비용이 원자력을 크게 밑돌고 있습니다. 원자력 전력을 대량으로 구매하는 것은 장기적으로 비용을 증가시키며, 재생에너지를 보완하는 용도로 제한적으로 사용할 수밖에 없습니다.
결론
일본에서도 발전 비용 변화를 비슷하게 예상하는 것이 타당합니다. 경제성, 안전성, 그리고 방사성 폐기물 처리 문제를 고려할 때, 24/7 카본 프리는 재생에너지로만 추진하는 것이 바람직합니다. 일본은 태양광과 풍력을 중심으로 재생에너지 잠재력이 풍부하며, 비용이 하락한 배터리와 디지털 기술을 활용한 전력 수급 조정으로 재생에너지만으로 24/7 카본 프리를 실현할 수 있습니다. 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고로 인해 막대한 피해를 입은 일본에서, 여전히 지진이 빈번하게 발생하는 상황에서 기업들이 방사성 폐기물 처분 문제를 포함한 큰 리스크를 감수할 이유는 없습니다.
출처 : https://www.renewable-ei.org/activities/column/REupdate/20241023.php
RE100 캠페인을 시작한 ClimateGroup이 새로운 캠페인인 24/7 Carbon-free coalition을 내년부터 시행할 예정이라는 기사입니다
여기에 대해 다룬 기사가 거의 없어서 일본 쪽 기사를 가져와서... 일본 정책 내용은 대충 넘기시면 될 거 같고 큰 틀은 24/7 CFE랑 비슷하지 않을까 생각합니다
https://www.youtube.com/watch?v=QiwfpBVWsBc
그렇다고 원자력을 늘려야 한다 이런 말은 아니고 홍보 영상에서 Boost Renewable과 Advanced Battery Tech라고 재생에너지와 배터리를 콕 찝어 언급하긴 했습니다
실제로도 2050 탄소중립의 모든 시나리오에서 원자력 비중은 변동이 거의 없고, 24/7 CFE의 수혜는 배터리가 받아가고 있는 상황입니다
ludacris님의 댓글
Exhaust님의 댓글의 댓글
원전은 분명 단일 발전원으로는 막대한 출력을 지속적으로 내긴 합니다만 원전 하나의 건설 기간이 최소 10년, 길게는 15년 정도 걸리는데, 늘어나는 전기 수요 맞추려면 지금부터 못해도 10000기는 지어야 합니다
하지만 실제 건설되는 건 1년에 5~6GW 정도가 다고, 수명 만료돼서 폐로되는 것들을 고려하면 거진 현상 유지밖에 안된다고 보시면 돼요
그에 비해 태양광은 2~3년, 풍력은 3~4년 정도면 발전소가 완공돼서 바로 계통에 연결할 수 있고, 매년 새로 추가되는 발전설비 중 재생에너지 비중이 점점 높아져서 작년에는 거의 90%에 도달했습니다.
용량으로 치면 작년 한해에 설치된 재생에너지 용량만 510GW인데 여기에 COP28에서 2030년까지 재생에너지 용량을 11000GW까지 확대한다고 약속까지 했으니 앞으로도 더 많이 늘어날 예정입니다
재생에너지가 발전하지 않는 시간대에 원자력을 쓰는 것도 무리가 있는 게 이게 가능하려면 원전이 출력 변경을 빠르게(=유연성) 할 수 있어야 합니다
이걸 부하추종 운전이라고 하는데 원전은 출력변동 속도가 느린 경직성 전원이고 특히나 우리나라 원전들은 미국 노형에서 수입해온 것들이라 미국 규정을 따르는데 미국에선 원전의 부하추종이 금지되어 있어서 우리나라도 당연히 안된다고 보시면 됩니다
몇몇 원자력 관계자들은 부하추종 할 수 있다! 라고 주장하는데 할 수 있더라도 그걸 우리나라 노형으로 운용해본 경험이 없어서 불가능합니다
또 부하추종 운전을 할 경우 설비에 가해지는 피로부하가 증가하는 점도 무시할 수 없는 요소입니다 실제로 프랑스 원전이 부하추종으로 인한 설비 노후화 때문에 2022년에 대거 정지했었거든요
차세대 원전의 경우는 용융염을 이용해서 부하추종을 하는 방식도 연구되고 있는데 문제는 발전단가가 비싸져서 원전의 경쟁력이 더 낮아진다는 문제가 있습니다
실제로 용융염을 이용한 태양열 발전소의 경우 타 재생에너지 대비 발전단가가 비싼 편이고요
그리고 재생에너지가 주력 발전원이 되면 그에 맞게 발전기 운영 방식도 바뀌어야 합니다 현재는 기저-중간-첨두로 운영하고 있는데 이건 인위적인 출력조절을 할 수 있는 발전기를 쓸 때에는 효율적인 방식이지만, 재생에너지와 원자력처럼 경직성 전원이 주력 발전원이 된 상황에서는 맞지 않습니다
그래서 이 출력 변동을 잘 메꿔줄 수 있는 발전원을 쓰는 게 중요한데 그 대안으로 많이 제시되는 게 ESS, 수소, V2G(Vehicle To Grid), LNG 등이 있고, 현재로서는 배터리 사용 기술이 그 자리를 꿰찰 가능성이 높다고 보시면 될 겁니다
요약하자면 다음과 같습니다.
1. 원전은 건설속도가 느려서 에너지 수요 증가속도를 맞출 수 없다
2. 원전은 부하추종을 할 수가 없어서 재생에너지가 주력 발전원이 된 전력계통에서는 입지가 없다
3. 계통의 운영방식도 바뀌고 있다
ludacris님의 댓글의 댓글
삶은다모앙님의 댓글
제품 찾아 보는데 아직이네요
그나저나 AI가 집권하면 인간이 발전에 투입되겠지만 그래도 굥보담은 낫겠지요
바다땅하늘님의 댓글
맨위에 구글 자료에 나오는 78% 카본 프리 에너지라는것이 총 전력 확보는 RE100을 달성했지만, 재생에너지의 발전량이 모자를 경우에는 탄소를 발생하는 일반 전력을 가져오게되서 카본프리에너지 비율이 낮아짐에 따라 태양광과 풍력을 더 설치해서 100% 카본프리에너지를 만들겠다는게 구글의 CF100에 대한 설명입니다.