미국의 주거부문 총 에너지 사용량은 1970년 13,766조 Btu에서 2017 년 19,969조 Btu로 45%가 증가했다(EIA 2018, p. 35). 이는 가구 수의 폭발적 증가와 평균 거주 공간 크기의 점진적 확대에 기인하고 있다. 미국의 가구 수는 1970년부터 2017년까지 약 99.1%가 증가했고37) 가구 당 평균 거주 공간은 1980년부터 2009년까지 약 22%가 증가했다(EIA,
2015, p. 4). 그러나 미국 주거부문 총 에너지 사용량의 상승폭은 가구
수의 증가와 거주 공간 확대 정도에 비해 작다. 이는 가전제품의 에너 지효율과 성능의 개선이 에너지 소비를 완화했기 때문이다(Nadel et al., 2015, p. 4). EIA(2015, p. 1)에 따르면 1980년부터 2009년까지의 가구당 및 평방피트당 에너지 집약도(energy intensity)는 각각 평균 24.2%,
43.1% 씩 개선되었다. 이처럼 가구 수와 평균 거주공간이 확대되고 더
많은 가전제품이 사용되었음에도 불구하고 각종 가전제품의 에너지효 율의 개선으로 인해 가구당 에너지 소비량이 약 10% 감소된 것이다 (Nadel et al., 2015, p. 7).
산업부문의 총 에너지 사용량은 1970년 29,628조 Btu에서 2017년 31,645조 Btu로 47년간 약 6.8% 증가에 그쳤다(EIA, 2018, p. 35). 산업 의 중심이 제조업에서 서비스업으로 이동하는 구조적 전환이 이에 큰 영향을 미쳤다. 동시에 제조업, 철강업 등 에너지 집약도(energy intensity)가 높은 부문에서의 에너지효율 개선도 중요한 원인이 되었다.
예를 들어 알루미늄 산업에서 1997년에 81조 Btu의 천연가스와 183조 Btu의 전력이 소비되었는데 2020년에는 이들 에너지원의 소비량이 각
37) US Census 웹사이트: (https://www.census.gov/data/tables/time-series/demo/families/househ olds.html. (최종검색일: 2018.11.03.)
각 60조 Btu와 153조 Btu로 감소할 것으로 예상된 바 있다(EPA, 2007a,
p. 3-7). 이는 총 19%의 에너지 소비량의 감소를 의미한다.
상업부문의 총 에너지 소비량은 1970년 약 8,346조 Btu에서 2017년 약 18,037조 Btu로 약 116.1%가 증가했다(EIA, 2018, p. 45). 이는 부분 적으로 상업용 건물의 숫자와 평균 면적의 증가가 요인인 것으로 보인 다38). 한편 평방피트 당 에너지 사용량은 2003년까지 꾸준히 증가한 이 후 다시 감소했다(Nadel 외, 2015, p. 19). 이는 상업용 건물에서 에너지 가 가장 많이 소비되는 조명과 난방, 환기 및 냉방(Lighting, heating, ventilation, and air conditioner; HVAC)의 효율 개선으로 인한 것이다. 이 런 효율 개선의 배경에는 HVAC에 대한 건축 법규의 신설과 엄격한 규 정의 적용, 그리고 관련 기술의 발전이 있었다39).
이러한 에너지효율 개선과 그로 인한 에너지 절약은 경제에 긍정적 인 영향을 미친다. 텍사스 주(州)를 예로 들면 에너지효율 프로그램을 통한 에너지회피비용은 2015년에 kWh당 5.32센트였다. 텍사스 주의 법 에서는 이 수치를 베이스로 하여 에너지회피비용을 매년 2%씩 개선하 도록 요구하고 있는데, 이에 따르면 에너지회피비용은 해마다 2%씩 증 가해 2030년에는 7.16센트에 달할 것이라고 전문가들은 기대하고 있다
(Baatz, 2015, p. 8). 이외에도 에너지효율에 대한 투자는 고용효과를 창
출한다. 특히 미국 내에서 에너지효율 증대에 대한 1백만 USD의 투자 는 약 20개의 일자리를 창출하는 것으로 추정된다(ACEEE, 2011, p. 1).
38) EIA의 2012년 서베이에 의하면 상업용 건물의 수자는 2003년 대비 2012년에14%가 증가했으며, 건물의 평균 면적은 2003년 대비 2012년에 21% 증가했다. (EIA 홈페 이지: https://www.eia.gov/consumption/commercial/reports/2012/buildstock/?src=%E2%80%
B9%20Consumption%20%20%20Commercial%20Buildings%20Energy%20Consumption%2 0Survey%20(CBECS)-b4, 최종검색일 2018.11.01.)
39) EIA 홈페이지: (https://www.eia.gov/consumption/commercial/reports/2012/lighting/, (최종 검색일 2018.11.01.)
이는 다른 부문에 대한 투자 대비 일자리 창출의 평균인 17개보다 다 소 높은 편이다(ACEEE, 2011, p. 1).
한편, 에너지효율의 개선은 에너지 안보 확보에도 긍정적인 영향을 미친다. 미국의 에너지 교역을 분석하면 에너지 수입량은 1983년 약 12,000조 Btu를 기록한 이후, 2007년 최대점인 약 35,000조 Btu로 증가 하였다가 이후 다시 약 23,000조 Btu로 감소했다(EIA, 2018, p. 61). 특 히 석유는 국가 총 석유 사용량의 약 33%를 수입했으며, 그 의존도는 꾸준히 늘어 2006년 기준 약 67%까지 증가했다(EIA, 2018, p. 61). 하지 만 경제 불황과 국내 에너지 생산 증가는 물론 에너지효율 개선의 영 향으로 에너지 수입 의존도는 2014년에는 다시 약 44%로 감소했다
(EIA, 2018, p. 61)40). 에너지효율의 개선은 이런 에너지 안보 측면에서
의 장점 외에도 화석 에너지 소비량 감소를 초래한다는 점에서 환경오 염의 저감을 의미하기도 한다. 화석연료의 연소로 인해 각종 암을 유발 하는 독성가스인 이산화황(SO2), 삼산화황(SO3), 이산화질소(NO2) 등이 배출되는데, 화석연료의 소비를 줄임으로써 이러한 환경오염을 저감할 수 있다. 또한 기후변화의 주범인 이산화탄소(CO2) 배출의 저감도 있다.
특히 미국 산업부문의 최근 이산화탄소 배출량은 2017년 1,415백만 톤 으로, 가장 배출을 많이 하던 1997년의 1,824백만 톤에 비해 약 22.4%
가 감소했다(EIA, 2018, p. 215).
중국의 경우, 가전제품 시장은 최근 들어 국민의 소득수준 증가, 도 시화의 가속화, 그리고 삶의 질을 향상시키고자 하는 국민적 욕구에 힘 입어 폭발적으로 성장해오고 있다(Zhou 외, 2011, p. 1). 특히 중국의 가
40) 미국의 석유 수입의존도의 감소는 에너지효율의 개선뿐만 아니라 비전통 화석에너 지, 예컨대 셰일오일 등의 개발 및 생산 증대도 중요한 요인으로 작용한 것으로 보인다.
정용 전력수요는 1990년부터 2015년까지 해마다 11.9%씩 증가했다41). 이에 따라 2011년에 이미 중국은 세계에서 가장 많은 전기를 소비하는 국가가 되었다. 앞으로도 전력수요는 2020년까지 매해 6%씩 증가하고, 이후 2035년까지는 2%씩 증가할 것으로 전문가들은 전망하고 있다 (IEA, 2012, p. 181).
2011년 기준, 중국의 총 전력수요는 4.96조 kWh였다. 이 중 22개의
주요 가전제품, 조명, 조리기구 및 기타 장비의 전력소비는 약 3.24조 kWh였다(CNIS, 2012, p. 6). 소형 및 중형 삼상 비동기식 전동기, 상업 용 유닛형 에어컨, 그리고 실내 에어컨이 중국의 총 전력소비량에서 차 지하는 비중은 아래 그림과 같으며 가장 많은 전력을 소비하고 있다. 따라서 이러한 전자제품의 에너지효율을 향상하는 것은 에너지 비용을 절약하고 환경오염물질을 저감하는 방안이 될 수 있다. 뿐만 아니라 이 는 실내 주거 환경을 개선하고 상업용 건물 내 생산성을 증진하는 효 과를 기대할 수 있다.
[그림 3-12] 중국의 전력소비량 제품별 비중(2011년 기준)
자료: CNIS (2012, p. 6)
41) 중국정부 웹사이트: (http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2015/indexeh.htm. (최종검색일 201 8.11.01.)
중국표준화연구소(China National Institute for Standardization; CNIS)에 의하면 중국의 에너지효율관리제도의 시행에 따른 가정용 에너지 절감 량은 188.6억 kWh에 달한다(CNIS, 2012, pp. 7-8). 이는 1,400만 톤의 이 산화탄소를 감축하는 효과를 나타낸다. 중국의 제11차 5개년계획에 따 르면 에너지효율 정책을 통해 2010년까지 에너지 집약도를 2005년 수 준 대비 약 20% 하락을 목표로 하였다42). 제12차 5개년 계획에서는 이 를 더욱 강화하여 자국 경제의 에너지 집약도를 2020년까지 2005년 수 준 대비 40-45%를 개선한다는 강력한 목표를 설정했다.
일본의 경우도 탑-러너 프로그램을 통해 지금까지 기계 설비 분야에 서 효율성 개선의 큰 성과를 보여 왔다. 그 예로 휘발유 승용차는 1996 년부터 2012년까지 약 74.4%의 효율 향상이 이루어졌고, 에어컨은 2001년에서 2012년 사이에 약 30%의 효율이 향상되었다. 기존의 탑-러 너 제도는 에너지를 사용하는 기기만을 대상으로 하였지만, 민생부문 의 추가적인 에너지절약 대책을 위해 “스스로 에너지를 사용하지 않아 도 주택·건물 등의 에너지 소비 효율 향상에 이바지 하는 제품”을 새롭 게 탑-러너 제도에 추가하였다43).
42) 중국정부 웹사이트: (http://www.gov.cn/english/2006-03/23/content_234832.htm. (최종검 색일 2018.11.01.)
43) 2013년에 에너지사용의 합리화 등에 관한 법률을 개정하여 건축자재 탑-러너 제도를 신설하였다.
제2절 제도적 영향 및 주요국 대응 동향
1. 4차 산업혁명이 에너지효율관리제도에 미치는 영향
4차 산업혁명 기술의 융복합에 따라 에너지사용 기기들이 진화하는 추세를 요약하면, 각각의 기기들은 IoT를 통해 연계되어 시스템화되고, 모바일 기기들과 연계되어 실시간 모니터링과 원거리 제어가 가능해진 다. 그리고 실시간으로 생성되는 데이터들은 클라우드에 집적되어 빅 데이터 분석, 인공지능 등 기술의 응용을 통해 자율제어와 에너지소비 의 최적화를 구현할 것으로 기대된다.
이러한 기술 진화를 에너지효율관리제도 측면에서 보면 여러 가지 의미가 있다. 첫째, 각종 센서들에서 실시간으로 생성되는 효율 관련 정보의 활용이 가능하게 된다. 이러한 효율 관련 정보는 실제 사용 환 경에서 생성되는 데이터로, 실험실에서 생성되는 정보보다 현실성이 높은 양질의 데이터 취득이 가능해진다. 또한 시간대별 또는 분 단위의 측정이 가능해져 양적으로도 풍부해진다. 기존 에너지효율관리제도는 실험실에서 취득된 에너지사용 기기들의 효율관련 데이터를 기반으로 설계되었으며, 기기 단위로 대상을 선정하여 관리를 해 왔다. 일단 제 도가 설계되면 포함된 기기가 퇴출될 때까지, 또는 해당 제도가 일몰될 때까지 기기들의 효율에 대한 별도의 평가 없이 유지되어 왔다. 하지만 4차 산업혁명의 영향으로 보다 정확한 정보에 기반을 둔 에너지효율관 리제도를 설계할 수 있는 여건이 조성되고 있으며, 또한 제도의 이행 과정에서 그 효과를 정확하게 평가하고 보다 비용 효과적으로 개선해 나갈 수 있는 환경도 마련되고 있다.
둘째, 에너지 기기의 사용자들이 개별 기기나 시스템의 효율 관련 정
보를 실시간으로 직접 확인할 수 있게 된다. 따라서 에너지 기기 사용 자의 행동변화를 유도할 수 있는 다양한 정책 수단의 설계가 가능해진 다. 현재까지는 홍보나 교육으로 사용자들의 행동변화를 유도하는 수 준에 있으며, 월단위의 전기요금 고지서에 제공되는 정보를 다양화하 여 벤치마킹을 통해 소비자의 행동변화를 유도하는 제도가 그나마 혁 신적이라고 평가받고 있는 실정이다. 앞으로 소비자가 실시간으로 다 양한 에너지사용 정보를 직접 확인하고 원격제어를 통해 즉각적이며 손쉽게 소비 패턴을 조정할 수 있는 상황에서 행동변화를 유도하는 제 도나 정책들의 효과성은 더욱 높아질 것으로 보인다.
셋째, 에너지효율관리 부문에서 서비스사업자들의 역할이 중요해질 것으로 전망된다. 특히, 최적화를 위한 자율제어 시스템의 기술개발과 보급이 확대되기 전까지는 서비스사업자의 역할이 클 것으로 보인다.
BEMS나 FEMS의 예를 들면, 실질적인 에너지 절감은 여기에서 생성되
는 정보를 해석하고 최적화를 위해 활용할 때 비로소 달성할 수 있다. 하지만, 현재까지 주요 사업자들은 이를 설치하는 역할에 머무르고 있 는 실정이다. 최적화를 위한 컨설팅과 에너지관리 서비스를 제공하는 서비스사업자들의 역할이 있어야 실질적인 에너지관리가 이루어진다. 따라서 이러한 사업자의 영역을 확대함으로써 에너지효율관리의 효과 성을 높일 수 있다.
넷째, 지금까지 에너지효율관리제도가 개별 에너지사용 기기들을 관 리하는 차원에서 설계되고 운영되었지만, 앞으로는 에너지사용 기기가 시스템화됨으로써 제도 설계의 복잡성이 증가할 것으로 예상된다. 예 를 들어 시스템을 구성하는 개별 기기뿐만 아니라 전체 시스템의 구축 과 운영을 위해 추가되는 기기들, 예컨대 센서나 IoT를 구성하는 디바