1. 24/7 CFE 이니셔티브 개요와 평가
가. 개요
우리나라에서는 CF100으로 더 알려진 ‘24/7 CFE’ 이니셔티브는 ‘소비자가 사용하는 전기를 매시간 기준으로 무탄소에너지로 전환’하고자 하는 국제적인 캠페인으로서, 최초로 주장하기 시작한 곳은 아이러니하게도 환경 단체가 아닌 전기의 소비자인, 구글이었다. 2018년 구글은 스스로 RE100 이행을 평가하면서, 재생에너지 인증서를 구매한 행위로는 실질적으로 전기 소비의 무탄소화를 이루지 못한다는 것을 지적했다. 그 이유는 재생에너 지는 간헐성이 있어 매시간 전기소비 패턴에 맞추어 출력을 내주지 못하기 때문이다. 재생에너지가 생산한 전기가 소비와 시간적인 일치를 이루기 위 해서는 막대한 저장설비가 필요할 수밖에 없다. 결국, 구글은 원자력, 화력 +CCS, 청정수소 등 무탄소 기술의 범위를 더 넓게 포괄하는 대신 실시간으로 무탄소 전력을 소비하는 실질성을 강조하는 방식으로 관점을 전환했다.
이런 아이디어는 얼마 되지 않아 비영리 국제단체들의 행동으로 이어졌다. 에너지 분야 국가 간 협력을 위한 메커니즘인 UN Energy와 지속가능 목표 달성을 위한 국제협력기구인 SE4ALL이 주축이 되어 ‘24/7 CFE’를 출범시킨 것이다. 24는 하루 24시간, 7은 일주일을 의미하는 것으로, 매시간에 탄소없는 에너지 사용을 목표로 전기 생산자와 소비자, 그리고 관련 비영리단체들을 모으기 시작했다.
현재는 약 118개의 기업과 단체들이 가입되어 있는데, 전기공급과 관련된 기업이 73개, 비영리단체 36개, 전기소비 기업은 9개로, 주로 소비자보다는 공급자의 가입이 많다. 특이한 점은, IT 솔루션이나 에너지 신사업을 영위하는 중소 스타트업들이 많이 가입했다는 사실인데, 이는 실시간 무탄소에너지를 트래킹하는 기술로 사업 기회를 찾기 위함으로 추측된다. 전기구매자로 24/7 CFE에 참여한 기업들(구글, MS 등)과 실시간 무탄소에너지 매칭 솔루션 개발 회사들이 협력하는 사례가 확인되는 것이 이 사실을 방증한다.
나. 이행 메커니즘
24/7 CFE는 이니셔티브는 RE100과 달리 5개의 까다로운 이행원칙을 표방하고 있다. 첫 번째는 ‘시간일치성’으로 모든 시간의 전기소비량과 무탄소 발전량이 매칭되어 조달돼야 한다는 원칙이다. 두 번째는 ‘역내조달’ 원칙으로 외부 전력망에서의 인증서 구매를 인정하지 않고, 전기소비가 발생하는 전력망 내에서 무탄소 에너지를 조달해야 한다는 원칙이다. 세 번째는 ‘기술포괄성’으로 기술적으로 활용가능한 모든 무탄소 발전원을 허용한다는 원칙인데, 원전 등 재생에너지 외 기술을 수용할 수 있게 하는 원칙이 바로 이것이다. 네 번째로는 ‘신규추가’ 원칙으로 전력시스템의 탈탄소화를 촉진하기 위해 신규 청정 발전설비를 늘리는 것을 목표로 하는 원칙을 말한다. 다섯 번째는 ‘탈탄소 극대화 원칙’으로 배출량이 가장 많은 전력수요 시간대의 배출량을 최대로 절감하는 방법을 우선 모색한다는 원칙이다.
모든 원칙이 중요하겠지만, 가장 핵심적인 것은 시간일치성과 역내조달이다. 이는 시공간적으로 무탄소를 실질적으로 달성해야 하는 것으로, 단순한 인증서 구입으로 추가적인 비용만 지불한다고 해서 무탄소 전력소비를 인정하지 않겠다는 의지를 원칙으로 구현한 것이기 때문이다. 그런데 여기에서 눈여겨보아야 할 것이 하나 더 있다. 그것은 신규추가 조건으로, 기존 설비는 인정하지 않고, 일정 기간을 정해 새로이 투자해 실질적인 무탄소 전력공급으로 이바지할 때만 CFE의 이행으로 판단한다는 것이다. 이 조건을 주목해야 하는 이유는 향후 우리의 가동 중인 원전이 CFE로 인정될 것인가에 대한 쟁점을 유발할 소지가 있기 때문이다.
하지만 이러한 이행 메커니즘은 지향성을 언급한 것일 뿐, 이에 부합하는 세부적인 인증지침으로 정해진 것은 아니다. 그래서 구글은 이러한 이행 원칙을 기준으로 자사의 모든 사업장(주로 데이터센터)에 대한 자체 CFE 이행도를 평가했다. 2021년 평가에 의하면, 전세계 사업장 중 일부는 CFE 이행률이 90%를 넘기도 하지만, 가장 적은 곳은 4%를 달성한 곳도 있어 평균적으로는 약 66% 수준인 것으로 조사됐다. 하지만 이 결과는 아직 정확하지 않다. 자가발전이나 PPA계약 등 구글 스스로 조달한 무탄소 전기 외에 전력망으로부터 공급받는 전기 중에서 얼마만큼이 무탄소 전기인지는 실시간으로 계량되지 않아 구글의 추정치를 적용했기 때문이다. 현재 구글이 구현하고자 노력하는 것이 바로 이 전력망의 매시간 전기의 탄소집약도를 파악하는 시스템이다.
나. 이행 메커니즘
이러한 24/7 CFE를 구현하는데는 크게 2가지 기술적, 제도적 쟁점이 있다. 제일 중요한 문제는 기술적으로 실시간 무탄소화를 입증할 수 있는 신뢰할 만한 인증체계를 구축하는 것이다. 개별 기업이 매시간 사용한 전기의 무탄소 비율을 엄밀하게 파악하기 위해서는 진보된 계량체계와 정보공유, 그리고 검증 체계를 갖추어야 하기 때문이다. 이를 위해서는 24/7 CFE에 참여하는 기업의 PPA 계약정보 외에도 사업장이 위치한 지역/국가의 정확한 무탄소 설비들이 파악되어야 하고, 망내 모든 수요자와 공급자 간의 거래정보를 공유할 수 있어야 가능하다. 왜냐하면, 전력망으로부터 구입하는 전기의 탄소집약도를 엄밀하게 파악하기 위해서는 해당 전력망에서 거래하는 다른 수요/공급자들의 양자 간 거래 관계를 모두 정확히 알아야 가능하기 때문이다. 전력망에 많은 무탄소 발전설비가 있다고 하여도 다른 소비자가 이를 양자간 계약으로 구매해 갔다면, 전력망으로부터 공급받는 전기의 CFE 실적이 실제보다 과대추정될 가능성이 있다.
두 번째는 제도적인 쟁점으로, 추가성 원칙이 강화될 경우 기존 노후 혹은 수명연장된 원전으로부터 생산된 전기를 24/7 CFE 인정받을 수 있을 것인지에 대한 문제이다. 현재 이 이니셔티브를 주도하고 있는 UN Energy는 추가성 원칙을 얼마나 엄격하게 적용할지 구체적으로 밝히고 있지 않으나, 최근 EU의 청정수소 인증 기준 등을 참고할 때 추가성 원칙은 점점 더 강화될 전망이다. 구글 역시 2021년 자체 24/7 CFE 추진방향을 제시하면서 무탄소에너지 공급계약이나 인증서 구매시 신규 개발 프로젝트를 우선 고려할 것임을 천명했다.
특히, 24/7 CFE 이니셔티브의 취지 자체가 전력시스템의 100% 무탄소화로 지향하는 것임을 상기할 때, 이미 경 제성이 있는 것으로 판단해 건설되고, 또 상당 부분 상각되어 투자비의 회계적 잔존가치가 크지 않은 노후 원전 을 CFE 실적으로 인정하는 것은 국제적으로 컨센서스를 이루기 어려울 수 있다. 특히 한국과 일본을 제외하고는 국제적으로 신규원전의 발전단가가 높고 수명연장 원전과의 원가 격차가 심한(절반 이하) 만큼, 기존 원전을 활 용하는 방향은 이니셔티브가 표방하는 가치와 맞지 않는다. 발전비용이 낮아 경제성이 있는 전원은 굳이 이니셔 티브를 통해 진흥하고자 하는 노력이 없이도 사업자들의 투자가 이루어질 수 있기 때문이다. 참고로 미국의 경우 신규원전의 발전단가는 태양광의 0.6배, 육상풍력의 0.5배였으며, 원전비중이 2/3 이상인 프랑스 역시 재생에너지보다 비싸다.
2. 국내 24/7 CFE 논의 동향
가. 국내 환경에서의 제약요인
최근 국내에 24/7 CFE를 확산하자는 논의가 점점 늘어나고 있다. 하지만 상대적으로 발전단가가 싼 원전을 활용할 수 있다는 점만으로 이 이니셔티브를 적극 도입해야 한다고 주장하는 것은 성급하다. 무엇보다 중요한 것은 국내의 기술적인 제약요건들이 어떻게 되는지 살펴보아야 할 것이고, 제도적인 관점에서도 해당 이니셔티브가 국내에 쉽게 정착할 수 있는 환경인지 면밀하게 살펴봐야 기업들의 부담이 줄어들기 때문이다.
우선 국내의 기술적 제약들을 살펴보자. 재생에너지를 제외하고 국내에서 활용 가능한 무탄소 기술은 원전, 청정수소, 그리고 CCS 기술이다. 원전의 경우 긍정적인 측면은, 우리나라의 기술자립도가 상당히 높은 수준이어서 상대적으로 재생에너지를 활용하는 것보다 경제적으로 얻을 수 있는 파급효과가 더 크다는 사실이다. 뿐만 아니라 현재 기준으로도 다른 전원과 비교해 발전원가가 매우 낮은 수준으로 확장을 할 수만 있다면 수출기업들의 경제적 부담을 줄여줄 수 있다. 국제적으로도 재생에너지만으로 탄소중립이 어렵다고 하는 점을 점차 인지하고 원자력을 청정에너지로 인정하려는 흐름 또한 우리에게 유리한 상황이다.
하지만 문제는 바로 국민적 수용성이다. 원전은 핵폐기물의 처리와 사고에 대한 안전문제로 인해 반대 여론이 만만치 않다. 더욱이 원전을 확대하기 위해서는 초고압 송전망 건설이 필수적이기 때문에 두 가지의 수용성을 모두 넘어야 하는 이중 부담이 존재한다. 지난 2012년 밀양지역의 송전망 건설 반대 민원 이후로, 송전망 건설은 크고 작은 민원으로 적기에 준공이 되지 않고 있으며, 이러한 경향은 앞으로 더욱 심해질 것으로 전망된다.
두 번째로 활용할 수 있는 후보 기술은 청정수소이다. 하지만 청정수소를 생산하는 데 활용돼야 하는 재생에너지가 국내에서는 여전히 비싸서 수소생산단가가 다른 나라에 비해 매우 높을 것으로 전망되며 이는 보급 확대의 큰 걸림돌이 될 것으로 예상된다. 뿐만 아니라 수소생산 가치사슬 상에서 국내 기술의 자립도가 높지 않아, 국내 경제의 파급효과가 크지 않다는 점도 약점이다. 특히, 핵심기술이라고 할 수 있는 수전해 기술의 국산화율이 매우 낮아 탄소중립의 전략기술로 활용하기 위해서는 국내 연구개발에 많은 투자가 필요한 실정이다. 정부는 이러한 제약요건을 극복하기 위해 해외로부터 청정수소를 수입하여 조달할 계획을 세우고 있으나, 수소생산비를 절감할 수는 있더라도 항만, 저장시설, 해상수송선 등 대규모 인프라 투자가 필수적이어서 공급 비용은 여전히 높은 수준으로 전망된다.
세 번째로 활용할 수 있는 기술은 CCS 기술이다. 정부는 지난 4월 탄소중립위원회를 통해 2030년 중장기 온실가스 감축목표 이행 수단들을 발표하면서, CCUS 목표를 총 1,120만톤으로 설정했다. 이는 현재의 기술 수준으로 매우 도전적인 목표로 평가되며, 해외 저장소의 확보, CCU 기술의 상용화 등이 필요해 단기적으로는 달성하기 쉽지 않은 상황이다. 선진국들과의 기술 격차 역시 매우 커 미국과는 5년, 유럽은 4.5년 뒤져있어 연구개발에도 많은 비용과 시간이 소요될 것으로 전망된다. CCS는 기술적인 제약 외에도 지리적인 특징으로 인해 지층에 저장할 공간이 부족하여 포집한 온실가스를 처리하는 방안이 없는 것이 가장 큰 문제로 전문가들은 지적한다. 이러한 제약은 CCUS가 24/7 CFE 달성을 위한 실질적인 대안이 되기는 어렵다는 것을 의미한다.
하지만 이러한 기술적 제약보다 더 큰 문제는 국내 전력산업 환경, 즉 제도적인 제약이다. 원가가 높은 청정수소나 CCS 기술을 장기적인 선택지로 돌린다고 하다면, 결국 24/7 CFE를 이행할 단기적인 대안은 원전이 될 수 밖에 없다. 그런데 국내는 다른 나라와 달리 원전의 발전단가가 낮은 특수한 환경에 놓여 있다. 따라서 특정 수출기업에 원전의 발전량만 분리해 PPA를 허용할 경우, 다른 소비자의 전력공급이 비싸져 대기업에의 특혜시비 등 정책 수용성 문제가 발생할 가능성이 높다. 2022년 기준 국내 원전의 구입단가는 55.8원/kWh로 전체 전력시장 구입단가인 162.1원의 약 1/3 수준이어서, 원전의 전력을 공급받는 소비자와 그렇지 않은 소비자의 공급비용의 격차는 크게 나타날 수밖에 없다. 특히 탄소중립 이행을 위해 값비싼 재생에너지의 보급 확대가 불가피한 상황에서 산업부문이 탄소중립 이행비용을 부담하지 않고 일반 소비자에게 이를 전가할 경우 공정전환의 문제가 부각될 개연성이 높다. 이러한 소비자 간 형평성 문제는 기술적인 제약을 극복하는 것보다 더욱 어려운 문제가 될 것으로 예상된다.
나. 국내 도입을 위한 선결과제
가장 중요한 선결과제는 무엇보다도 실시간 무탄소 검증시스템을 구축하는 것이다. 그 이유는 기술적으로 이를 구현할 수 있어야 24/7 CFE가 효과적으로 작동할 수 있기 때문이다. 간헐성이 있는 재생에너지와 경직성이 있는 원전의 PPA 계약만으로는 소비자의 매시간 무탄소 전기소비를 달성하기 어렵다. 따라서 소비자는 전력망으로 통해 보충적 수단으로 전기를 공급받아야 하고, 이 전기의 무탄소 비중을 파악하기 위해서는 전력망 내 모든 전력거래와 계약관계를 동시에 파악할 수 있어야 한다. 더욱이, 앞으로는 분산화에 따라 소규모 무탄소 분산전원이 늘어나고, 무탄소 전기를 원하는 수요기업이 많아지게 될 것이므로 이러한 데이터는 기하급수적으로 늘어나, 객관적인 검증을 위해서는 블록체인 등 다양한 IT기술이 접목돼야 할 것으로 보인다. 이를 위해서는 앞선 구글의 사례와 같이 전기를 소비하는 기업과 실시간 무탄소 사용을 위한 수요-공급 매칭 솔루션을 개발하는 IT스타트업 들의 협력과 공동대응이 중요할 것으로 전망된다.
두 번째 선결과제는 비용이 천차만별인 무탄소 전원을 어떻게 적절히 분배하는가의 문제이다. 앞서 살펴본 대로, 국내에서는 무탄소 전원의 원가격차가 매우 크다. 따라서 여러 무탄소 전원을 활용해야 하는 24/7 CFE는 전기사용자 간 적정 분배 이슈를 해결해야 하며, 이를 위해 사회적 합의가 마련돼야 하고, 정부의 정책적 개입이 필수적 이다. 특히 일부 산업계에서 요구하는 원전의 PPA 도입은 전기사용자의 교차보조 이슈로 인해 국내에서의 형평성 논란뿐만 아니라, 국제적으로 통상마찰 문제로 비화할 가능성도 있다.
따라서 다양한 무탄소 전원들이 원가경쟁력을 가질 때까지, 원가가 상이한 무탄소 전원들, 즉 재생에너지, 원전, 청정수소 발전 등을 조합해서 새로운 요금제로 설계하거나 무탄소 전원이 조합된 PPA 계약을 맺을 수 있도록 정부가 중재하는 등 다양한 정책적 접근이 필요하다. 이를 위해서는 값싼 무탄소 전원을 요구하는 수출기업의 니즈와 일반 소비자의 요금 영향을 최소화할 수 있도록 적정 공급비용 수준을 결정하는 기준을 확립해, 양측 모두의 잡음을 최소화해야 한다. 미국의 전력회사 Constellation은 적정 가격 수준으로 무탄소에너지 공급을 위해 매칭 솔루션을 개발하면서 마이크로소프트와 5년간 무탄소 공급 계약을 추진 중인데, 국내에서도 이러한 노력이 필요한 것이다.
마지막으로 중요한 선결과제는 무탄소 기술의 혁신이다. 공급측면에서 신규원전만을 대안으로 고려해서는 곤란하다. 그 이유는 국내 원전 신규건설에 상당한 제약이 있기 때문이다. 대형 원전 시설은 새로운 입지를 개발하는 것도 큰 수용성을 요구하는 것이지만 이를 접속할 송전망 건설은 더더욱 주민들의 동의받기 어려운 문제이다. 앞으로 주목받을 신기술로 소형모듈화원전(SMR)에 거는 기대도 높지만, 아직 안전성이 입증되지 않았고 주거지 인근에 배치하는 문제도 상용화까지 큰 걸림돌로 작용할 전망이다.
따라서 고효율 태양광 기술개발, 해상풍력의 건설비용 절감 등 기술혁신을 통해 비용효율적인 재생에너지 활용 기반을 마련하고 장주기 ESS 등 재생에너지의 간헐성, 계절성을 보완해야 전력망 전체의 24/7 CFE에 근접해 나갈 수 있다. 장기적으로는 CCS와 청정수소발전에 기술적인 자립을 완성하여 비용 효과적인 무탄소 포트폴리오를 이룩하는 것이 24/7 CFE를 달성할 수 있는 궁극적인 방안이 될 것이다.
3. 종합결론 및 시사점
24/7 CFE 이니셔티브는 RE100의 한계점을 인지하고 실질적인 100% 무탄소 전기를 공급받기 위한 캠페인으로서 RE100보다 훨씬 진보된 목표를 표방하고 있다. 이를 위해서는 기업 단위의 재생에너지 100% 사용을 넘어서, 전력망에 공급되는 모든 전기가 매시간 무탄소로 공급되기 위해 ESS 보급, 청정수소 발전, CCS 기술 등을 활용해야 하므로 훨씬 많은 비용이 요구된다. 마이크로소프트가 최근 발주한 연구에 따르면, 미국과 유럽의 전력망에서 CFE 달성과 소요 비용과의 관계를 분석한 결과, CFE 80% 수준을 넘기면서부터 기하급수적으로 비용이 증가할 것으로 예측했다. 아직 24/7 CFE에 가입한 기업 중 전기소비자는 9개 기업에 불과하며, 그마저도 전기사용이 원가에서 차지하는 비중이 낮은 IT기업이라는 사실은, 이 이니셔티브가 얼마나 달성하기 어려운 목표인지를 뒷받침한다.
따라서 국내에 이 이니셔티브를 활성화 해야 한다는 일부 산업계 주장은 조금 더 신중할 필요가 있다. 이미 RE100은 전세계적으로 확산되어 있는 자발적인 캠페인으로서 24/7 CFE가 이를 단시간에 대체하기는 어려울 전망이며, 국내에서 이를 달성하는 것도 더욱 쉽지 않은 문제이기 때문이다. 그뿐만 아니라 24/7 CFE는 아직 이니셔티브 출범초기 단계로 참여기업의 이행 점검 및 이행방식 등이 구체화 되어 있지 않아 확산되는 데는 많은 시간이 소요될 것으로 보인다.
더욱이 원전에서 생산된 전기를 PPA 방식으로 거래하는 것을 허용해 전기 다소비 수출기업에게 저렴하게 공급할 수 있게 하자는 주장은, 국내 일반 소비자와의 형평성 및 국제사회의 컨센서스 관점에서도 신중하게 검토돼야 할 사안으로 판단된다. 일단, 24/7 CFE 원칙 중 하나인 추가성 원칙이 강화될 경우, 기운영 중인 원전의 활용이 불투명해 득보다 실이 많을 수 있다는 점을 상기해야 한다. 그리고 무엇보다도 원전이 전기공급 원가에서 빠져나갔을 때, 기존 요금제 소비자들과의 교차보조와 공정전환 논란을 피하기 위해서는 원가가 비싼 다른 무탄소 전원과의 조합이 정책적으로 필요할 것이다. 24/7 CFE가 표방하는 기본원칙을 온전히 달성하기 위해서는 재생에너지의 확대는 불가피할 것으로 보이며, 대국민 수용성을 확보해 원전을 점진적으로 확대하는 한편, 他무탄소 신기술에 대한 기술개발을 통해 경제성을 확보하고 계량/검증시스템을 고도화하여 24/7 CFE에 대비해 나가는 것이 우리의 올바른 태도라 여겨진다.
김해인 한전 경영연구원 책임연구원 / 보조저자: 손서은 한전 경영연구원 선임연구원 [email protected]
