[이슈] 탄소중립 위한 전동화·지능화, 디지털 제조 생태계 앞당긴다
전동화에 대한 관심이 높아지고 있다. 전동화란 무엇일까?
전동화는 전기에너지를 화학적 상태의 에너지로 배터리에 충전하여 모터를 구동하는 동력장치로 구현된다.
특히 배터리를 적용해 주행 중 탄소를 배출하지 않는 전기차(BEV), 수소를 연료로 사용하는 수소전기자동차(FCEV) 등은 화석연료를 사용하지 않고 청정합성 연료를 사용한다는 점에서 탄소중립 실현에 기여하는 것으로 평가받고 있다.
생산제조업계의 가장 큰 수요시장인 자동차의 전동화 전환은 자동차 부품 생산 생태계에도 변화를 가져오고 있으며, 생산제조 공정의 자동화와 에너지 절감 솔루션 적용확대 등 협력사에 부는 ‘탄소중립’의 요구도 점점 거세지고 있다.
1. 탄소중립과 함께 열리는 전동화의 서플라이체인
탄소중립이라는 목표를 달성하기 위해서는 전기의 사용 비중을 높이는 전동화(Electrification)의 확대가 필수적이다. OECD 국제에너지기구인 IEA에 따르면 ‘탄소중립 실현을 위한 시나리오’에 필요한 전력 사용 비중은 2021년 20%에서 2030년에는 27%로 확대될 전망이다.
전동화는 육상 운송뿐만 아니라 산업계와 건축/시설물에도 영향을 미치며, 탄소중립을 위해 거쳐야 하는 필수적인 과정으로 인식되고 있다. 에너지 사용 어플리케이션과 관련된 기술의 발전은 전동화의 흐름을 가속하는 요인이 되었다. 전기차 관련 기술의 성장으로 인해 운송부분의 전력 소모가 빠르게 상승하는 현상이 대표적인 예이며, 고속 충전장치 등 충전 인프라도 동반 확대되면서 전동화의 추세를 확대시켰다. 산업계 역시 탄소배출의 최소화를 넘어 화석연료를 사용하지 않는 생산구조로 변화하고 있으며, 시설물은 전략사용의 비중 확대에서 친환경/에너지효율 제고를 위한 건축물로 개·보수되고 있다.
2. 생산제조 시설의 탄소중립
공장 및 산업 시설이 당면한 과제는 탄소 배출없는 생산이 보장이다. 제품 생산을 위한 에너지원의 경우 대부분 탄소 발생을 수분하는데, 전력이라도 친환경 전략이 아니면 결국 탄소 발생을 동반할 수 밖에 없다. 이에 산업계는 탄소중립 실현을 위해 ‘에너지 사용을 최소화하는 생산과정’ 도입에 적극적으로 나서고 있다. 다시 말해 불필요한 공정을 최소화하고 효율적인 생산프로세스 확보를 통해 탄소 없는 생산에서 에너지를 적게 사용하는 생산으로 탈바뀜시키는 것이다. 이를 실현하는 솔루션이 바로 스마트화, 지능화된 공정기술이다.
3. 미래 그리드 변화 방향
돌이킬 수 없는 친환경의 추세와 더불어 전력의 생산에서 소비에 이르는 전반적인 네트워크에서도 절박한 상황에 상응하는 혁신이 발생할 것이다. 미래 그리드(Grid)가 변화하는 방향은 아래의 세가지로 전망된다.
(1) 보다 섬세하게
전력의 송잔 및 배전을 담당하는 그리드 영역은 현재의 수준보다 훨씬 더 많은 기능을 실시간으로 수행하는 섬세한 네트워크로 진화할 것이다.
(2) 보다 효율적으로
최종적인 에너지의 사용처인 각종 시설물과 산업시설들은 전력의 사용비중을 확대시킴은 물론이고, 궁극적으로는 극단적인 효율화를 통한 에너지 사용의 절감을 추구하게 될 것이다.
(3) 보다 적게
화석연료 중에서 탄소배출량이 큰 에너지원의 빠른 퇴출은 현실적인 대체수단들에 대한 수요를 증가시키는 모멘텀으로 작용하게 될 것이다.
4. 전력관리 솔루션의 활용 확대
운송수단이나 시설물들의 전동화와 디지털화가 가속화되면서 전력관리 솔루션의 활용분야는 지속적으로 확대될 것으로 예상된다. 기후변화, 에너지효율의 필요성, 환경관련 규제의 확대 등은 지속가능(Sustainability)한 경영환경 구축을 앞당기고 있다. 특히 전동화와 에너지공급 전환 등은 전력수요의 확대와 재생에너지 사용으로 인한 전력망(Grid)의 보강 니즈를 키웠고, 디지털화를 실현할 기기의 확산과 데이터 센터(Data Center)의 역할을 확대시켰다. 결국 전동화는 비단 전기차 확대를 넘어 전기장치 사용 비중 확산까지 주도하고 있다.
5. 고탄소 산업구조의 개선을 위한 정부의 노력
미국, 일본, 독일 등 주요국 대비 제조업 비중이 높은 우리나라는 고탄소 산업구조를 갖추고 있어 탄소중립 실현 여건이 녹록지 않은 상황이다. 특히 제조업 중 에너지 다소비 비중(1차 금속, 석유화학 등)이 매우 크며 ‘제조업 기반 경제’, ‘재생에너지 제반이 불리한 환경’을 갖추고 있다.
이러한 이유에서 정부는 부문별 탄소 배출량 등을 고려하여 ‘한국형 탄소중립 100大 핵심기술’을 선정하고, 맞춤형 지원에 나서고 있다.
산업분야에서는 탄소배출의 핵심 원인은 공정 단계의 高탄소 연료・원료를 친환경 연・원료로 대체하고, 고효율 등을 실현 기술을 선정했다. 초고속 전기로, 원교공정 대체, 공정에너지 효율화 등을 위한 신기술 48개가 여기에 포함된다.
이와 함께 전기차 에너지 효율화, 설비자재 및 시스템 고효율화, 신재생에너지 융합 시스템, 건물 에너지 관리제어 시스템 등 수송, 건물, 환경분야에서는 탄소중립 제품으로 신속히 전환되도록 성능·편의성을 높일 수 있는 신기술들이 선정, 지원체계를 구축하면서 탄소중립 실현의 가능성을 높이고 있다.
작성일 : 2023-08-18
