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탄소중립 이행을 위한 열에너지 이용 기반 구축 연구(1/3)
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탄소중립 이행을 위한 열에너지 이용 기반 구축 연구(1/3)
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  • 1. 연구의 필요성 및 목적
    ■ 연구의 필요성
    ○ 탄소중립은 여전히 도전적인 목표이며, 에너지 부문에서 온실가스 배출량 기여도가 높기 때문에 해당 부문에서의 저탄소 에너지 활용 노력이 필수적임.
    - 국제에너지기구(IEA)의 탄소중립 시나리오에 따르면 최종에너지 소비 믹스도 전력 및 무탄소 에너지원으로 구성할 필요
    - 전기화 정책과 에너지 전환정책에 따라 청정 전력 사용은 확대될 것으로 보이나 전기 외 에너지에 대한 관심이 부족함.
    ○ 탄소중립 이행을 위해서는 에너지 분야에서 가용한 정보를 모두 활용할 수 있어야 하나, 전력 부문과는 달리 열에너지는 개념화조차 미진한 실정
    - 우리나라의 열에너지 개념은 건물부문의 난방에 가까우나, 실제로는 산업부문에서 많은 에너지가 공정열로 활용됨.
    - 이는 에너지 정책이 공급정책 위주로 펼쳐져 왔으며, 통계도 공급 통계가 익숙하기 때문임.

    ■ 연구 목적 및 방법
    ○ 본 연구는 탄소중립 이행에 있어 열에너지 부문의 역할 제고와 열부문의 탈탄소화 정책 수립을 위한 기반조성의 일환으로 열에너지에 대한 개념을 정립하고, 관련 통계분석을 통해 시사점을 제시하는 것을 목적으로 함.
    - 열에너지에 대한 개념 정립을 위해 먼저 에너지를 에너지 상품과 에너지 서비스로 구분하고, 우리나라의 열에너지 서비스 소비량에 대해 추정함.
    - 열에너지 서비스 추정에 있어서는 국내 에너지 공급통계와 소비통계인 개정에너지밸런스와 에너지총조사를 활용함.
    ○ 탄소중립 이행에 있어 열에너지의 역할과 열부문의 탈탄소화 방안을 제시하기 위해서는 우리나라의 열에너지 소비현황을 진단하고 온실가스 배출현황을 파악할 필요가 있음.
    - 공급통계와 조사통계의 결합을 통해 정확한 우리나라의 열에너지 소비현황을 파악할 수 있으며, 온실가스 인벤토리 산정 방법론을 활용해 배출현황을 살펴볼 수 있음.
    - 국내 산업 및 건물부문에 대해 업종별로 열에너지 소비량과 온실가스 배출량을 추정하면 열에너지 부문 대상 정책 수립 시의 기반자료로서 활용가능
    ○ 우리나라 열에너지 탈탄소화 방안에 있어서는 해외 사례조사를 통해 국내 정책적 시사점을 제시함
    - 열에너지 기반 조성이 우수한 유럽 사례를 통해 열에너지 관련 정보 및 통계구축 방안에 대해 조사함.
    - 또한, 탄소세 및 배출권거래제 등 열에너지 부문의 탈탄소화 방안을 조사하여 국내 도입할 만한 정책을 식별하여 시사점을 제시하고자 함.

    2. 연구내용 및 주요 분석 결과
    ■ 열에너지의 정의 및 탄소중립 열에너지
    ○ 우리나라에서는 열에너지에 대한 인식이 미진하며, 열에너지 소비 등 현황에 대한 연구가 정량적으로 이루어진 바가 없는 것으로 조사됨.
    - 국제 통계를 살펴보면 열에너지 소비가 약 50% 내외인 것으로 알려져 있으나, 우리나라에서 구축된 통계를 살필 경우 약 3%인 것으로 나타남.
    - 이는 열에너지 상품과 서비스 통계가 혼용되기 때문임.
    ○ 본 연구에서는 열에너지를 상품과 서비스로 용어를 구분하여 살펴봄.
    - (열에너지 상품) 열에너지 상품은 에너지 공급자가 최종소비자에게 열에너지 형태로 판매한 상품을 말하며, 지역냉난방과 산업단지 집단에너지에서 판매한 열에너지를 의미
    - (열에너지 서비스) 열에너지 서비스는 열에너지 상품을 포함하는 개념이며, 소비한 에너지 상품 여부와는 관계없이 최종소비자가 해당 에너지를 열에너지 용도로 사용한 경우 열에너지 서비스를 소비한 것임.
    ○ 열에너지 소비를 탈탄소화하기 위해서는 탄소중립형 열에너지를 활용할 수 있으며, 탄소중립형 열에너지를 미활용 열에너지와 재생열에너지로 구분됨.
    - (미활용 열에너지) 소각열, 산업폐열, 발전배열, 데이터센터 폐열, LNG 냉열 등이 포함됨.
    - (재생에너지) 태양열, 지열, 수열, P2H 기술이 있음.
    - (활용기술) 탄소중립 열에너지를 활용하기 위한 기술로 대표적으로 히트펌프, 전기보일러, 연료전지가 있음.

    ■ 우리나라 열에너지 소비 및 배출량 추정
    ○ (산업부문) 열에너지 서비스 소비 추정 결과 2019년 기준 약 29,676 ktoe로, 약 55%의 산업부문 연료용 최종에너지 소비가 열에너지 용도로 사용됨.
    - (제조업) 제조업의 최종에너지 소비 49,938 ktoe 중 29,430 ktoe가 열에너지 서비스로 소비됨.
    - (업종별) 업종별 분석 결과 열에너지 의존도가 높은 부문은 1차금속, 비금속 등 에너지다소비 업종이 의존도가 높은 것으로 나타남.
    - 의외로 음식 및 담배업종, 섬유 및 의복업종, 펄프 및 인쇄업종의 열에너지 서비스 의존도가 높은 것으로 나타났으며, 가장 낮은 부문은 수송장비 및 기계류로 도출됨.
    - 제조업 외 산업부문인 광업, 농림어업, 건설업의 경우 제조업 대비 열에너지 서비스 의존도가 상당히 낮은 것으로 나타남.
    ○ (건물부문) 건물부문의 열에너지 서비스 소비 추정 결과 2019년 기준 약 35,117 ktoe로, 약 77.8%의 건물부문 연료용 최종에너지 소비가 열에너지 용도로 사용됨.
    - (상업공공) 상업공공 부문의 최종에너지 소비 23,805 ktoe 중 18,801 ktoe가 열에너지 서비스인 것으로 나타남.
    - (가정) 가정부문의 경우 21,320 ktoe 중 16,316 ktoe가 열에너지 서비스
    - 상업공공과 가정부문 모두 열에너지 서비스 의존도가 높으나 상업공공은 전력의존도가 높고 가정부문은 가스의존도가 높음.
    ○ 열에너지 서비스의 온실가스 배출 구조를 살펴본 결과 화석연료 의존도가 높아 온실가스 배출계수가 높은 것으로 나타남.
    - (산업부문) 업종별 배출계수 추정 결과 비금속, 비철금속, 건설업의 단위 배출계수가 매우 높은 것으로 나타남. 가장 낮은 부문은 목재나무 및 펄프인쇄 업종으로, 화석연료 의존도가 낮고 전기화율이 높은 부문임.
    - (건물부문) 상업공공 부문과 가정부문은 연간 비슷한 열에너지 소비량을 보이지만 배출계수의 경우 가정부문이 더 높게 나타남.

    ■ 열에너지 이용 기반 구축 사례조사
    ○ 해외에서는 열에너지 이용 확대를 위해 히트펌프 보급 지원제도를 실시
    - 히트펌프는 고효율로 전력을 열에너지로 전환하는 기술로, 전력부문의 탈탄소화와 효율 향상에 따라 온실가스 감축효과가 높음.
    - 독일, 스웨덴, 네덜란드, 프랑스 등에서 히트펌프를 활용해 미활용 열원을 활용해 열에너지를 공급하고 있는 것으로 나타남.
    ○ 탄소중립 열원 이용 확대를 위해 유럽 등 주요국에서는 정책적 도구를 활용
    - 탄소중립 열원 이용 확대로 연결된 정책은 주로 화석연료에 대한 탄소세, 히트펌프 보급 정책, 건물부문의 효율향상 지원 정책 등이 있음.
    - 또한, 네덜란드의 경우 난방 탈탄소화 뿐 아니라 화석연료의 고갈 및 주민수용성 문제가 결합되어 재생열에너를 활용한 지역난방을 확대하고 있음.
    ○ 유럽에서는 2010년대에 진행된 Heat Roadmap Europe(HRE) 프로젝트를 통해 열에너지의 이용 확대와 열에너지 탈탄소화를 위한 기반을 다방면으로 구축
    - HRE 프로젝트의 마지막 단계인 HRE4에서는 매핑(mapping) 작업을 통해 유럽의 열지도(peta)를 구성하였으며, 이 열지도는 열수요, 열공급 잠재량, 그리고 여러 재생열원으로 이루어진 레이어(layer)의 결합을 통해 열에너지 사업 및 정책설계에 필요한 다양한 정보를 제공함.
    - 매핑 작업 이후에는 통합에너지시스템 모형과의 결합을 통해 냉난방 부문의 시나리오에 따른 효과를 분석, EU 에너지 정책에서 고려가 미진하던 열에너지 부문의 역할을 정립함.

    3. 결론 및 정책적 시사점
    ■ 결론
    ○ 탄소중립 과정에서 탈탄소화가 필요한 열에너지 부문을 정책적으로 다루기 위해 열에너지 관련 데이터베이스를 구축하는 작업이 병행되어야 할 것으로 나타남.
    - 우리나라는 조사통계와 공급통계(개정에너지밸런스) 통계 체계 구축이 잘 이루어져 있어 본 연구에서와 같이 간단한 통계분석을 통해 열에너지 소비현황을 살펴볼 수 있었음.
    - 그러나 본 연구와 같이 공급통계와 소비통계의 중간 지점에서 열에너지의 소비현황과 탈탄소화 중요성을 강조하는 연구가 이루어지지 않아 정책적 관심이 적었던 것으로 사료됨.
    - 본 연구에서 도입한 개념인 ‘열에너지 서비스’ 개념을 활용하여 지속적으로 열에너지 소비통계 구축 등 이용기반 구축이 필요할 것으로 보임.
    ○ 탄소중립 열에너지 활용을 위한 정보체계 구축도 필수적임
    - 사례조사 결과 다양한 탄소중립 열원이 존재하나 잠재량 평가 및 활용방안 등에 대한 연구가 미진함.
    - 이외에도 탄소중립 열에너지 활용을 위해 필수기술로 고려되는 히트펌프 보급을 고려할 필요가 있음.
    ○ 위와 같은 이용 기반 구축 이후에, 해당 정보를 활용해 열에너지 서비스를 구성하는 다양한 에너지원을 조합해 탈탄소화 정책 수립이 필요
    - 특히, 현재 열에너지 서비스는 화석연료 의존도가 높음. 이를 탈탄소화 하기 위해 열에너지 서비스 소비 중 전력과 열에너지 상품의 비중을 높이고, 전력과 열의 간접배출계수를 감소시키기 위한 정책과제 발굴 필요

    ■ 정책 시사점
    ○ 해외의 열에너지 탈탄소화 우수사례를 활용하여 국내 실정에 맞는 정책을 활용할 필요가 있음.
    - 열에너지 이용 확대 및 탈탄소화 정책으로 제시되는 주요 정책은 탄소세 도입, 건물부문의 에너지효율화 정책이 있음.
    - 또한, 해외 열에너지 이용 기반 구축 사례를 활용해 관련 R&D 및 통계체계 구축에 대한 연구사업을 추진할 필요
    - 주기적으로 열에너지 서비스 소비량 및 수급구조를 모니터링하여 열부문에 대한 탈탄소화 정책 수립이 병행되어야 함.
    - 현재로서는 열에너지 관련 정부 정책은 ‘집단에너지 공급 기본계획’을 제외하고는 전무한 것으로 나타남. 법령과 제도를 정비하여 타 정책과 정합성을 가진 열에너지 관련 기본계획을 바탕으로 체계적 추진이 요구됨.
    ○ 열에너지 조달을 위한 다양한 사업모델을 개발할 필요
    - 전력 및 열의 단위배출계수를 감소시키기 위해 탄소중립형 에너지를 도입하는 과정은 다양한 인프라 비용을 수반
    - 열에너지를 조달하기 위한 다양한 사업모델에 대한 비용평가 등 조사 부재
    - 해외 사례에서는 지역난방 사업에 대한 인프라 투자비용을 지역별로 확인할 수 있는 열지도를 제공하는 등 기반이 우수한 것으로 나타남.

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