E-Mobility 성장에 따른 석유·전력·신재생에너지 산업 대응 전략 연구(신재생에너지)(1/4)

국문 초록 (Abstract)

1. 통합 에너지시스템 구축 및 E-Mobility 대응 전략의 필요성
세계 각국은 탈탄소 사회를 이루기 위해 에너지전환을 추진 중이며, 이러한 비전과 목표를 달성하기 위해 에너지 공급 측면에서는 신재생에너지 보급 확대가 가장 중요한 과제이다. 그러나 기존의 에너지시스템은 증가하는 변동성 재생에너지를 수용하는 데 한계가 있다. 이에 따라 신재생에너지와 에너지시스템의 연계를 기반으로 한 에너지시스템 통합이 중요한 연구 과제 및 정책 과제로 떠오르고 있다. IRENA, EU, 미국, 영국, 덴마크 등은 탈탄소화 비전 달성을 위해 통합적 에너지시스템 구축을 추진하고 있다. 우리나라에서는 제3차 에너지기본계획 워킹그룹을 통해 에너지전환을 위한 통합 에너지시스템(통합 스마트 에너지시스템) 구축에 대한 논의가 이루어지기 시작하였다.
각 기관이나 국가가 추진하는 통합 에너지시스템은 각각의 특징을 갖고 있지만, 공통점도 많이 있다. 통합 에너지시스템 구축을 위한 공통된 전략은 신재생에너지 중심의 에너지 공급 체계를 구축하고, 최종 에너지 소비 부문의 전력화를 촉진하는 것이다. 즉, 신재생에너지원을 이용하여 최종 에너지 소비 부문의 탈탄소화를 달성하는 것이다. 그리고 통합 에너지시스템은 신뢰성(reliability), 경제성(affordability), 에너지안보(security)를 제공해야 한다는 인식을 함께하고 있다.
하지만 통합 에너지시스템 구축에는 아직 많은 장애요인이 존재한다. 첫째, 에너지시스템의 유연성 확보 및 부문 간 에너지전환 기술은 아직 실증단계에 머무르고 있다. 성공적인 실증 사업의 추진과 과감한 R&D 투자를 통해 에너지시스템의 유연성 제고와 전환 기술의 혁신이 필요하다. 둘째, 현재의 에너지 시장 구조와 가격제도는 에너지원 간/부문 간 거래를 충분히 보장하지 못하므로, 원별/부문별 에너지 시장을 효과적으로 통합할 수 있도록 에너지 시장을 설계하고 제도를 개선하여야 한다. 셋째, 현재 태양광과 풍력 보급이 많이 증가하고 있지만, 아직 전체 발전량에서 재생에너지가 차지하는 비중은 미미한 수준이다. 그러므로 신재생에너지 보급의 지속적인 확대와 함께 신재생에너지의 가격경쟁력 확보를 위한 기술적·제도적 측면에서의 노력이 필요하다.
한편, 수송 부문은 온실가스 감축과 신재생에너지 확대, 그리고 전력화가 느리게 진행되고 있는 에너지 부문 중 하나이다. 탈탄소 사회를 실현하고 에너지전환을 이루기 위해서는 수송 부문에서의 탈탄소화와 전력화, 그리고 에너지시스템 통합이 필요하다. 이를 위한 수단 중 하나로 최근 E-Mobility에 대한 관심이 커지고 있다. 특히 주요 기관 및 국가들은 에너지시스템 통합의 관점에서 E-Mobility의 역할에 주목하고 있다.
전기자동차가 내연기관차를 대체하는 것만으로도 대부분 국가에서 온실가스 배출 감축 효과를 거둘 수 있지만, 그 효과는 각국의 전력 믹스에 따라 다르다. 따라서 수송 부문의 탈탄소화를 위해서는 수송 부문의 전력화와 전력 믹스에서의 신재생에너지 비중 확대가 병행되어야 한다. 하지만 전력 믹스에서의 신재생에너지, 특히 변동성 재생에너지원의 비중 증가는 전력계통의 안정성을 저해할 수 있으므로 전력계통의 유연성을 확보할 필요가 있다. 주요 선도국들은 E-Mobility를 에너지 저장 수단으로 활용하여 전력계통의 안정화에 기여하는 방안을 모색하고 있다. 즉, 신재생에너지가 수송 부문의 탈탄소화에 기여하는 동시에 수송 부문의 전력화가 전력 부문에서의 신재생에너지 비중 증가에 기여하는 시너지 효과를 거두도록 하는 것이다.
우리나라는 ‘재생에너지 3020 이행계획’을 통해 2030년까지 재생에너지 발전량 비중을 20%까지 확대한다는 목표를 설정한 바 있다. 산업통상자원부, 2017, 재생에너지 3020 이행계획(안)
한편, ‘미래자동차 산업 발전 전략(2019.10.15.)’ 관련 부서 통합, 2019, 미래자동차 산업 발전 전략
에서 2030년 신차의 33%를 수소 및 전기자동차로 보급하겠다는 야심찬 목표를 발표하는 등 전기자동차 보급이 가속화될 것으로 보인다. 그런데 앞서 밝혔듯 통합 에너지시스템 안에서 신재생에너지와 E-Mobility 보급 확대는 서로 연계되어 있다. 우리나라도 재생에너지 보급과 E-Mobility 보급을 독립적으로 추진하는 것이 아니라 에너지시스템 통합의 관점에서 상호 연계하는 전략이 요구된다.

2. E-Mobility 성장에 따른 신재생에너지 산업 대응 전략
탈탄소 사회 건설과 에너지전환을 이루기 위해서는 통합 에너지시스템의 구축이 필요하다. 이를 달성하기 위해서는 전력 부문에서의 신재생에너지 비중 증대와 수송 부문의 전력화가 필요하고, 이러한 두 가지 정책을 통합 에너지시스템의 구축이라는 큰 틀 속에서 상호 연계할 필요가 있음을 살펴보았다. 향후 전기자동차의 가격 경쟁력이 확보되고 편리성이 높아짐에 따라 전기자동차 보급이 확대되고 E-Mobility 시장이 성장할 것으로 전망된다. 이러한 E-Mobility 시장 성장에 대응하여, 에너지시스템 통합의 관점에서 신재생에너지 산업의 대응 전략을 제시할 필요가 있다.
본 연구에서는 SWOT-AHP 방법론을 활용하여 E-Mobility 시장 성장에 따른 신재생에너지 산업의 대응 전략을 제시하였다. 선행연구에 대한 조사와 내부 연구진 간 브레인스토밍을 통해 SWOT-AHP 분석을 위한 속성모형 초안을 마련하였다. 이렇게 구성된 속성모형 초안을 설문대상 전문가들을 대상으로 한 자문회의에서 의견을 수렴하여 <표 요약-1>과 같이 수정·보완하였다. 이 전문가들은 설문에 앞서 통합 에너지시스템, 신재생에너지 산업, E-Mobility 산업에 대한 이해를 공유하였고, 이후 속성모형의 검토에서 속성 중요도 평가까지 SWOT-AHP 분석 전 과정에 참여하였다.
(이하 본문내용 참고)

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구의 목적 6
• 3. 연구 내용 및 구성 8
• 제2장 통합 에너지시스템 구축 동향과 시사점 11
• 1. 신재생에너지 중심의 에너지시스템 11
• 1.1. IRENA 11
• 1.2. EU 15
• 1.3. 미국 19
• 1.4. 덴마크 23
• 1.5. 영국 25
• 1.6. 한국 29
• 2. 소결 31
• 제3장 E-Mobility의 성장과 신재생에너지 연계 37
• 1. 국내외 E-Mobility 현황 및 전망 38
• 1.1. 국내 E-Mobility 현황 38
• 1.2. 세계 E-Mobility 현황 40
• 1.3. 전 세계 E-Mobility 보급 전망 42
• 2. 주요국의 재생에너지 및 E-Mobility 정책 44
• 3. 전기자동차 보급 확대와 신재생에너지 측면의 대응 전략 49
• 3.1. 스마트 충전(Smart Charging) 51
• 3.2. 재생에너지 기반 P2G 53
• 4. 소결 58
• 제4장 SWOT-AHP를 활용한 신재생에너지산업 대응전략 수립 63
• 1. SWOT-AHP 방법론 및 선행연구 64
• 2. SWOT-AHP 속성모형 설정: SWOT Matrix 작성 67
• 2.1. 속성모형 초안 작성 67
• 2.2. 속성모형 최종안 도출 72
• 3. SWOT-AHP 쌍대비교 및 중요도 분석 수행 75
• 3.1. 중요도 분석 75
• 3.2. 일관성 테스트 77
• 3.3. 집단적 중요도 분석 78
• 3.4. 속성 중요도 분석 결과 79
• 4. 소결-신재생에너지 산업 발전 전략 제시 87
• 제5장 전기자동차와 신재생에너지의 전력계통 상호영향 분석 – 2030년 제주도 사례연구 91
• 1. 제주도 전력시스템 최적화 모형 구축 92
• 1.1. 전력시스템 최적화 모형(MPSOPF) 특성 92
• 1.2. 전력시스템 최적화 모형 구축 및 분석 절차 94
• 1.3. 제주도 태양광, 풍력 발전 예측 모형 구축 94
• 1.4. 제주도 전력 순수요 패턴 추정 101
• 1.5. 제주도 전기자동차 충전 및 주행 패턴 관련 분석 102
• 1.6. 제주도 전력시스템 모형 구축 106
• 2. 전기자동차 수요제어 방법별(TOU, V1G, V2G) 가치 분석 108
• 2.1. 계시별 요금제(TOU) 및 가상발전소(VPP) 등 전기자동차 수요자원 제어 관련 가정 108
• 2.2. 제주도 전기자동차 수요자원 가치 추정 주요 가정 및 시나리오 114
• 2.3. 낮은 재생에너지 보급수준에서 전기자동차 수요제어 방법별 영향 분석 (2019년) 118
• 2.4. 높은 재생에너지 보급수준에서 전기자동차 수요제어 방법별 영향 분석 (2030년) 122
• 2.5. 전기자동차 수요자원 참여율에 따른 수요제어 방법별 가치 분석 126
• 제6장 요약 및 결론 129
• 참고문헌 143
• 부 록 151