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천연가스, 환경문제로 재생에너지 위협 가능 성 축소
미국에는 방대한 양의 천연가스가 존재하고 가격도 낮 다. 보고서들은 값싼 천연가스가 기존 석탄과 원자력뿐만 아니라 태양에너지 및 풍력과 같은 재생에너지와 견주어서 도 에너지생산 경쟁력을 가질 것으로 판단하고 있다. 미국 의 일 부 주 에 서 는 재 생 에 너 지 의 무 할 당 제 (RPS, Renewable Portfolio Standard)를 충족하기 위해 천연 가스 발전소를 건설하는데 드는 비용보다 높은 비용을 부 담해야 할 수도 있다고 보고 있다.
그런데 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)의 신규 보고서에 따르면 이런 논의의 흐 름이 바뀔 수도 있을 것 같다. NOAA 연구진은 천연가스가 채굴될 때 분출되는 메탄 양이 생각했던 것보다 훨씬 많은 것으로 판단하고 있다. 메탄은 온실가스로서 탄소보다 파 운드당 25배 이상의 온실효과를 갖고 있다.
Sustainable Business에서 보도된 바와 같이 연구진 은 Denver 가까운 지역에서 4%의 비율로 메탄이 누출되 는 것으로 분석하였다. 이 비율은 매우 높은 것으로 간주되 고 있고, Utah 석유 및 가스 지역에서는 9%까지 올라간다.
NOAA의 연구결과는 천연가스의 청정에너지 위상을 위태 롭게 만든다. 만약 미국 전역에 걸쳐 천연가스 채굴 지역에 서 위와 비슷한 비율로 메탄이 누출된다면, 석탄에서 가스 화력 발전소로 전환함으로써 얻을 것으로 생각했던 기후변 화 대응 효과가 없어질 것이다. Environmental Defense Fund와 Princeton대에 따르면, 환경적 관점에서 천연가 스로의 전환이 의미를 갖기 위해서는 누적 메탄 누출량이 3.2% 이하여야 한다.
과학자들은 현재 미국 전역에서 데이터를 수집하고 있 다. 또한 천연가스 라이프사이클, 즉 생산, 처리, 분배 및 장
거리 운송 등의 전체 사이클 측면에서 온실가스 배출량을 분석하고 있다. Cornell 대의 연구에 따르면, 천연가스 산 업은 미국 온실가스 배출량의 17% 정도를 차지하고 있고, 셰일가스가 기존 천연가스를 대체하면서 이 비중은 23%로 증가할 전망이다. 미국 EPA(Environmental Protection Agency)가 석유 및 가스 산업에 대한 대기질 기준을 2012 년에 발표하였을 때, 메탄 배출량을 배제하였다. EPA가 제 안한 규제체계 하에서 사업자들은 메탄을 포집할 의무를 진다. 천연가스 산업은 포집한 메탄을 다양한 종류의 용도 로 판매할 수 있다. 이는 사업자들의 수익성을 향상시킨다.
북극의 빙하가 빠르게 녹는 이유 중 하나가 메탄 누출과 다른 탄소 배출 때문이다. 한편 바이오가스는 천연가스의 보다 나은 형태이다. 바이오가스는 매립지, 폐수처리장치, 기타 도시 및 농촌 하수도 등에서 쉽게 얻을 수 있다. 바이 오가스는 메탄 배출을 억제하고, Environmental and Energy Study Institute에 따르면, 현재 미국 천연가스 수요 중 4~10%를 공급하고 있다.
천연가스는 생산 시 발생하는 메탄 문제뿐만 아니라 물 오염 측면에서도 심각한 환경문제를 일으키고 있다. 수압 파쇄(Fracking) 기술로 알려진 천연가스 드릴링 방법은 에너지 및 물과 밀접한 관계가 있다. 지금까지 천연가스는 석유 및 석탄을 대체하는 값싸고 오염발생원이 적은 대체 자원으로 알려져 왔다. 그러나 지역사회 단위로 볼 때 파쇄 기술에 사용되는 방대한 양의 물과 거기에 첨가된 화학물 질은 식수원을 오염시키고, 주민들의 건강에 좋지 못한 영 향을 주며, 지역사회를 방해하는 요인이 된다는 문제들이 점점 제기되고 있다.
미국의 경우 석탄 채굴 과정에서 상당한 양의 물이 오염 된다. 많은 연구진들은 석탄 채굴지역에서 장기적으로 발 생하는 경제적 문제들과 공중보건에 대해 서로 상관관계가
*본 내용은 KISTI와 GTB(Global Trends Briefing 글로벌동향브리핑) 해외 과학기술동향 정보 이용협약을 통해 기사를 발췌하여 작성되었 습니다.
NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 31, No. 1, 2013 … 15 있음을 밝혀냈다. 이와 같은 문제를 해결할 수 있는 한 가지
방법은 석탄 대신 공해물질이 적게 발생하는 다른 에너지 로 대체하는 것이다. 미국에서는 이러한 대체원으로서 풍 력, 태양광 및 다른 에너지원이 개발되고 있다. 그러나 적어 도 지금만큼은 천연가스가 석탄발전을 가장 많이 대체하는 에너지원이 될 것이다.
(KISTI 미리안『글로벌동향브리핑』 , 2013년 1월 16일)
2013년에 주목해야 할 스마트그리드 정책 트렌드
현재 진행되고 있는 스마트그리드 트렌드를 살펴보면 다 음과 같다. 스마트미터의 대규모 보급은 사물 대 사물 (M2M) 통신 보급의 시대를 예고하고 있다. 또한 전력망 데 이터의 안전과 프라이버시 걱정에 대한 논의를 시작하게 만들었다. 전력망의 사이버보안 문제는 많은 다른 M2M 애 플리케이션에서도 재현될 것이다. 그리고 미국 에너지부 (DOE) ARPA-E 재원이 전력망 현대화를 이끌 기술들에 투자되고 있다. 특히 혁신형 재생에너지와 에너지저장장치 부문에 많은 재원이 할당되었다. 한편, 정보통신(IT)과 운 영기술(OT)의 계속되는 컨버전스가 전력회사 운영과 소비 자 상호작용에 꾸준히 영향을 미칠 것이다.
그렇다면 2013년에 가장 영향력 있는 스마트그리드 트
렌드는 무엇이 될까? 기술혁신에 있어 상항 잠재성이 존재 하고 있다. 특히 고정형 및 이동형 에너지저장장치에 있어 더욱 그러하다. 그러나 우리는 대규모 변화를 가져올만한 (gamechanging) 정책이 매우 절실한 상황이다. 왜냐하 면 기존 전력회사 비즈니스모델 안에서 기술 혁신을 적용 하는 노력은 낡은 포도주용 가죽부대에 새로운 포도주를 담는 것과 비슷하기 때문이다.
아래에는 2013년에 주목해야 할 네 가지 정책 트렌드가
있다.
첫째, 산업부문의 관심이 널리 분산되어 있는 에너지자 원이 전력회사 비즈니스 모델, 기술/서비스, 시장 및 소비 자에 미치는 영향을 개념화하는 분산에너지(transactive energy)에 초점을 맞출 것이다. 이 개념은 대규모로 재생 에너지 자원을 전력망에 통합하고 상대적으로 작은 양의 킬로와트(kilowatt) 또는 네가와트(negawatt)를 생산하
는 에너지 프로슈머(prosumer)가 전시장에 참여할 수 있 도록 하여 에너지시장을 민주화함으로써 전력망을 혁신적 으로 변화시킬 수 있다. GridWise Architecture Council 은 이미 그 개념틀(metaconcept) 정립에 착수하였다.
둘째, 전향적인 사고를 가진 규제자들이 전력회사로 하 여금 전력망 신뢰성 및 복원력의 손상 없이 신규 자원의 킬 로와트 또는 네가와트를 수용할 수 있는 배전망부하제어자 (distribution grid load controller)의 역할을 하도록 하는 방안을 검토할 것이다. 도매 에너지시장 관리자들은 계속 해서 배전망 참여자들을 대용량 전력망에 연계할 수 있는 프로그램을 계획하고 실험할 것이다. 미국에서 PJM은 시 장참여를 확대하는 데 있어 가장 선도적이다. 그러나 CAISO 또한 적극적으로 동참하고 있다.
셋째, 에너지/물 연관성은 프로젝트 및 기술 대화에 있어 보다 중점적인 부분이 될 것이다. 에너지와 물 간의 긴밀한 연계성이 많은 기관들에 의해 강조되고 발표되었지만, 정 책입안자 또는 대중에게 있어서는 여전히 핵심 의제로 자 리잡지 못하고 있다. 그러나 미국에서부터 변화가 일어나 고 있다. 담수화 및 물 수송을 위한 대형 물 프로젝트에서는 종종 펌프 작동 및 수질관리를 위해 상당한 에너지를 사용 한다. 이러한 인프라스트럭처 프로젝트는 편익 대비 전체 공비용뿐만 아니라 그 프로젝트의 에너지부하가 지역 전력 망에 미치는 영향도 함께 주요 검토 대상이 될 것이다. 재원 을 지원받는 프로젝트와 선정된 기술들은 가장 에너지 저 소비 형태가 될 것이다.
네 번째, 의회는 재생에너지에 대한MLP(Master Limited Partnership)를 허용할 것이다. 이 제도는 현재 석유 및 가 스 투자에만 한정되어 있다. MLP는 파트너십과 같이 과세 가 되지만, 주식과 같이 소유할 수 있다. 이 재원지원 메 커니즘은 저비용과 낮은 위험도로 대형 인프라 프로젝트 의 재원을 마련하는데 있어 매우 성공적으로 활용되어 왔 다. 이는 또한 투자에 있어 보다 광범위한 참여를 가능하 게 한다.
정책변화는 하룻밤 사이에 이루어지지 않을 것이다. 그 러나 이 트렌드는 발전에서 소비에 이르는 전체 가치사슬을 통해 스마트그리드의 진화를 이해하기 위해 지켜볼만하다.
(KISTI 미리안『글로벌동향브리핑』 , 2013년 1월 14일)
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2013년 국제 석유 정세 전망
◆ 2013년 국제 석유 시장 전망
2013년 국제 석유 시장에 관한“기준 케이스”는 ① 선진 국 경제는 계속 침체하는 신흥국의 성장에 힘입어 3 % 대의 완만한 성장을 하며 ② 온화한 경제 성장 아래 세계의 석유 수요는 전년 대비 70 ~ 80 만 B / D 전후의 낮은 증가를 보 이고, ③ 비 OPEC 원유 생산은 미국의 비재래형 석유 증산 에 힘입어 전년 대비 70 만 B / D 정도 증가하고 OPEC의 NGL도 증산 추세를 유지한다 등을 전제로 했다. 그 경우,
OPEC 원유에 대한 수요는 2012년부터 소폭 감소로
3,000 만 B / D 정도이며, OPEC이 현재 생산 수준을 유지 하면 수급은 완만하게 완화 기조의 방향으로 향한다.
그러나“아랍의 봄”이후 국내 안정을 위한 사회 지출 증 가에 대응하기 위해 주요 중동 산유국도 고유가 가격 지향 을 점차 강화하고, 수급 연화 가격 하락에 따라 수급 조정을 실시할 전망이 높다. 위의 세계 경제 국제 석유 정세 하에 서, 2013년 국제 석유 시장에서 원유 가격은 변동을 수반 하면서, 2012년 대비 변동 범위를 약간 내린 전개가 펼쳐 져, 결과적으로 브렌트 유 연평균 가격은 105 달러 안팎 (± 10 달러)이 된다 (WTI 원유는 90 달러 ± 10 달러). 또 한 수급 완화 기조 하에서 경제 금융 정세와 수급 환경에 따 라서는 단기적으로 브렌트 유가가 90 달러 대에서 더 하한 가를 목표로 전개될 가능성도 있다. 그러나 지나치게 낮은 가격 (과 높은 가격)에 대한 OPEC 등 시장 관계자의 경계 감이 존재하는 것으로부터 계속 상한 하한의 존재에서의 가격 변동이 될 가능성이 높다.
◆ 전망의 기본 개념
·세 세계 계 경 경제 제: 세계 경제의 성장률은 2011년 3.9 %, 2012 년 3.3 % 에서 2013년 3.6 %와 3 % 대로 추이할 것으로 예상되고 있다 (IMF 전망). 일본 미국 유럽 등 선진국 경 제의 2013년 성장률이 침체하는 한편, 중국 등 신흥국을 중심으로 한 비 OECD의 성장률은 높고 신흥국이 세계 경제를 견인하는 구조가 계속된다. 그러나 유럽의 신용 불안 재연과 경기 악화 가능성, 미국의“재정의 절벽”의 귀추와 그 영향, 중국 경제의 감속 등의 하락 위험 요인도 존재한다. 이러한 과제를 극복하고 세계적으로 경기 회
복이 진행된다는 시나리오도 있을 수 있지만, 2013년의 세계 경제 전망에 대한 예단은 허용되지 않는다.
·석 석유 유 수 수요 요 : 2011년 이후 세계 석유 수요는 전년 대비 60
~ 80 만 B / D 정도의 완만한 증가에 그칠 경향을 나타내 고 있다. OECD의 석유 수요가 침체, 감소를 계속하는 한편, 중국, 인도, 중동 등 신흥국의 석유 수요 증가가 전 체의 수요 증가를 지원하는 구조가 표면화되고 있다.
2013년은 OECD의 석유 수요는 경제 침체와 함께 자동 차 연비 향상 등에 의한 교통용 연료 수요에 미치는 영향 등의 요인이 겹쳐, 전년 대비 30 만 B / D 정도 감소, 4570 만 B / D 전후가 될 것으로 보인다. 한편, 비 OECD의 석유 수요는 계속해서 견조한 증가를 보여, 중 국 등 신흥국의 수요 증가를 중심으로 전년 대비 110 만 B / D 정도 증가, 4,470 만 B / D 전후에 이를 것으로 보 인다. 그러나 중국의 석유 수요의 전년 증가, 2011년 44 만 B / D, 2012년 27 만 B / D, 2013년 27 만 B / D로 점차 둔화하는 등 신흥국의 수요 증가 템포가 전체로 최 근 점차 둔화되고 있어 향후 경기 동향과 함께 장래에 유 의해 나갈 필요가 있다.
·비 비 OPEC 석 석유 유 생 생산 산 : 세계 석유 공급의 약 60 %를 차지 하는 비 OPEC 생산은 2013 년 완만하게 증가할 것으로 예상된다. 비 OPEC 증산의 핵심은 미국이다. 미국의 2012년 석유 생산은 전년 대비 92 만 B / D로 크게 증가 했다가 2013년 57 만 B / D 늘어났다. 이 배경에는 셰일 가스 혁명을 가능하게 한 첨단 기술 (수평 굴착 수압 파쇄 법 등)의 응용에 의한 셰일 오일 (타이트 오일) 등의 비 재 래 형 석유 대폭 증산이 있다. 최근 높은 유가 환경, 셰일 오일 개발을 위한 투자가 활발해지고 있으며, Eagle Ford, Bakken 등의 광구를 중심으로 향후도 증산이 지 속될 것으로 전망되고 있다. 기타, 캐나다, 브라질 등에서 도 증산을 볼 수 있고, 멕시코, 영국, 노르웨이 등의 감산 이 있지만 전체적으로 2013년은 전년 대비 70 만 B / D 정도의 증산이 예상된다. 또한 천연 가스의 증산에 따라, OPEC의 NGL (천연 가스 액)은 30 만 B / D 증산된다.
그 결과, 국제 석유 수급 밸런스를 보면, 2013년 OPEC
원유에 대한 수요 (Call on OPEC)는 전년 대비 약간 감
소되고, OPEC이 현재 수준의 생산 (3100만 B / D 이상)
을 지속해 나갈 때 공급 초과 경향이 되어, 수급은 상반기 를 중심으로 완만하게 완화되는 방향으로 향한다.
·OPEC 생 생산 산 정 정책 책에 에 대 대해 해: 2012년 내내 고유가 가격 상 황에서 OPEC은 생산량도 3,100 만 B / D를 웃도는 수 준을 유지, 석유 수입 확보 측면에서 좋은 환경에 있다.
한편, “아랍의 봄”을 계기로 중동 정세 유동화가 계속되 고 있지만, 국내 사회 안정을 위한 부처 시책 실시와 이를 위한 재원 확보는 주요 걸프 산유국에서도 중요해지고 있다. 이러한 상황 하에 걸프 산유국도 고유가 가격 지향 이 강해지고 있다고 볼 수 있고 위의 기준 케이스 전망의 완만한 수급 완화 기조에서 원유 가격 시세 하락 압력이 발생하는 경우, 제 162 차 총회에서 생산 상한 (3000 만
B / D) 보류를 결정했다 OPEC이 수급 상황에 대응하여
생산 조정 (감산)에 나설 가능성이 있다. 2010년 당시의
“상자권 시장”의 형성에 있어서, 사우디 아라비아가 당 시“Fair price: 75 달러”라는 자세를 보여 왔던 것이 시 장 관계자의 가격 인식에 일정한 영향을 미친 것으로 생 각된다. 연초에“100 달러 원유”를 지지하는 자세를 보 였던 사우디 아라비아 등 주요 산유국의 향후 자세와 대 응은 원유 시세를 생각하는데 있어서 중요하다.
·시 시장 장 교 교란 란 요 요인 인: 향후 국제 석유 정세에서는 시장 가격에 진동 하락 모두의 가능성이 있을 수 있다. 흔들림 요인으 로는 세계 경제의 예상보다 성장 금융 완화 아래에서 원 유 선물 시장으로의 자금 유입의 대폭 확대 등 금융 요인
외에 기대 이상의 석유 수요 확대 및 비 OPEC 생산 예상 치 못한 부진 등의 수급 요인이 있다. 또한 위험 요인으로 는 핵 개발 문제를 둘러싼 긴장의 고조와 석유 공급에 대 한 영향 등 지정 학적 위험 등에 유의해 나갈 필요가 있다 (고가 케이스). 한편, 하락 요인으로는 미국 유럽 중국 등 주요 국가의 경제 성장 저하 또는 그 아래에서의 석유 수 요 증가 둔화, 비 OPEC의 예상을 넘는 증산 등의 영향 이 주목된다 (저가 케이스). 이러한 여러 요인이 발생할 경우 유가 수준을 상하 양방향으로 크게 변화시키게 될 것이다.
·유 유가 가 동 동향 향: 위의 시장 환경 아래, 2013년의 원유 가격은 기준 케이스에서 브렌트 유 연평균 105 달러 (± 10 달 러)가 된다. 또한 경기 동향이 약세를 보이는 시기에는
90 달러 대, 경기 회복 기대가 높아지는 시기에는 110
달러를 초과한 수준으로의 전개가 예상된다. 또한, WTI
원유는 90 달러 (± 10 달러), 일본의 수입 원유 가격은
105 달러 (± 10 달러)로 예상한다. 또한 고가 케이스에
서는 브렌트 유는 115 달러, WTI 원유 100 달러 낮은 가 격 경우에는 각각 95 달러, 80 달러 (모두 ± 10 달러)가 된다. 고가 케이스에서 유사 시 발생에 의한 대규모 공급 중단이 있는 경우에는 더욱 연평균 플러스 10 달러 (단기 적으로는 더 크게)의 가격 상승을 전망한다.
(KISTI 미리안『글로벌동향브리핑』 , 2012년 12월 31일)
NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 31, No. 1, 2013 … 17
전지를 빠르게 충전시키게 해주는 주석-탄소 나노복합재료
