[기후 신호등] ‘에너지믹스’ 고민하는 한국…해외 상황은 어떨까

▲독일 옌슈발데 인근의 옛 옌슈발데 노천 탄광을 복원한 뒤 설치된 태양광 패널. (사진=로이터/연합뉴스)

기후에너지환경부는 지난달 30일과 지난 7일 원자력발전소 추가 건설 여부 등을 주제로 '바람직한 에너지 믹스 정책 토론회'를 두 차례 열었다. 에너지 믹스(energy mix)란 전력을 생산할 때 사용되는 석탄·석유·천연가스·원자력·수력·태양·풍력 등 여러 에너지원의 비율을 말한다. 에너지 믹스를 놓고 고민하는 것은 다양한 연료를 조합해 경제성을 확보하면서 동시에 공급 안정성을 높이고 탄소배출을 최소화하는 전략과 맞닿아 있기 때문이다.

이에 앞서 지난해 2월 확정된 11차 전력수급계획에서 정부는 2030년 원자력 31.8 %, 석탄 17.2 %, LNG 25.1 %, 재생 21.7 %로 계획한 바 있다. 또 2038년에는 원전 35.6%, 신재생 32.9%, 수소암모니아 5.5%, 석탄 10.3%로 무탄소 비중을 70 % 이상으로 끌어올리겠다고도 했다.

이번 두 차례 토론회에 참석한 전문가들은 기후부의 '계획'에 다양한 의견들을 제시했고, 의견이 쉽게 모아지지는 않았다. 기후위기 대응과 에너지 안보 강화, 경제성 확보라는 세 가지 과제, 즉 '에너지 트릴레마(energy trilemma)'를 해결하는 것이 결코 쉬운 일이 아니기 때문이다.

이런 사정은 외국이라고 크게 다르지 않다. 그들도 전례 없는 에너지 시스템의 대전환을 겪고 있다. 특히 러시아-우크라이나 전쟁으로 촉발된 에너지 위기는 각국에 에너지 자립의 절실함을 일깨웠고, 이는 재생 에너지 확대와 에너지 효율 혁신으로 이어지고 있다.

국제에너지기구(IEA)는 인류 역사상 석탄과 석유 시대를 지나 이제 청정에너지를 기반으로 하는 '전기의 시대(age of electricity)'에 빠르게 진입하고 있다고 진단했다.

에너지 수입 의존도가 높고 제조업 중심의 경제 구조를 가진 한국이 이러한 거대한 변화 속에서 지속 가능한 발전을 이루기 위해서는 외국의 에너지 정책을 살펴보고 그들이 겪은 시행착오에서 교훈을 얻는 것도 중요하다.

◇영국: 법적 프레임워크와 공공 주도의 재생에너지 가속화

영국은 세계 최초로 법적 구속력이 있는 탄소 감축 목표를 설정한 '기후변화법(Climate Change Act)'을 통해 에너지 정책의 안정성을 확보해 왔다. 이 법은 5년 단위의 '탄소 예산(carbon budgets)'을 설정해 정부가 단기적인 목표에 매몰되지 않고 2050년 넷제로를 향한 장기적인 계획을 수립하도록 강제한다.

영국 노동당 정부는 최근 '그레이트 브리티시 에너지(Great British Energy)'라는 공공 에너지 기업을 설립해 해상 풍력 등 국내 재생에너지 프로젝트에 대한 투자를 주도하고 있다. 이는 에너지 수입 의존도를 낮추어 에너지 안보를 강화하고, 가계의 에너지 비용을 절감하려는 목적을 가진다. 특히 영국은 2024년에 마지막 석탄 화력 발전소를 폐쇄하며 화석 연료 시대의 종료를 선언했다.

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기후변화 분석 전문 매체인 카본 브리프(Carbon Brief)는 지난달 발표한 '2025년 영국 전력 부문 분석 보고서'에 따르면, 지난해 영국은 재생에너지가 역대 최고 기록을 경신했음에도 불구하고 가스(LNG) 발전량은 오히려 전년 대비 5%(5TWh) 증가한 91TWh를 기록했다. 이로 인해 가스는 영국 전력 믹스의 약 28%를 차지하게 됐다.

2025년 영국의 재생에너지 발전 비중은 전체 전력 공급의 47%를 차지했고, LNG가 28%, 원자력이 11%, 순수입 10% 순이었다.

LNG 발전이 증가한 원인으로는 ▶석탄 발전의 완전한 종료 ▶원자력 발전의 급감 ▶전기화에 따른 전력 수요의 반등 ▶수출 증가와 수입 감소 등이 꼽혔다. 전기 수요가 늘어난 것은 신규 전기차와 히트펌프 보급확대 보급, 데이터 센터 확충 등이 지목됐다.

이처럼 가스 발전이 늘어나면서 영국 전력의 탄소 집약도는 오히려 전년 대비 2% 상승한 126gCO2/kWh를 기록했다. 2024년 기록했던 역대 최저치(124g)에서 소폭 후퇴했다.

◇독일: 산업 경쟁력 보호와 전력망 확충의 과제

독일은 원자력 발전을 완전히 폐쇄(Atomausstieg)하고 재생에너지 비중을 2030년까지 80%로 끌어올리려는 야심 찬 목표를 추진하고 있다. 지난해 독일의 재생에너지 발전 비중은 59%에 달했으나, 에너지 전환 과정에서 발생하는 높은 비용이 소비자에게 전가되면서 전 세계에서 가장 비싼 전기요금을 기록하는 부작용을 겪고 있다.

이에 독일 정부는 에너지 집약 산업의 국제 경쟁력을 유지하기 위해 산업용 전기요금 상한제 도입을 검토해 왔다. 로베르트 하베크 부총리 겸 경제기후보호부 장관은 지난 2023년 5월 재생에너지 용량이 충분히 확보되어 가격이 안정될 때까지 산업계를 보호할 '교량(bridge)' 역할의 정책이 필요하다고 주장했다.

에너지원별 발전량(2024년 잠정치)을 보면 풍력이 140.9TWh로 가장 많고, 태양광 74.0TWh, 바이오매스 43.4TWh, 수력 21.1TWh 순이다.

또한 독일은 재생에너지의 변동성에 대응하기 위해 신규 가스 발전소 건설 계획을 발표하며 실용적인 접근을 취하고 있다. 이는 재생에너지가 수요를 감당하지 못할 때를 대비한 백업 전원으로서, 향후 청정 수소로 전환 가능한 구조를 갖추도록 설계됐다.

독일의 사례는 재생에너지 확대가 반드시 전력망 확충 및 유연한 백업 전원 확보와 병행되어야 함을 시사한다.

이웃 스위스는 폴리제로(POLIZERO) 프로젝트를 통해 2050년 넷제로 달성을 위한 최적의 경로를 탐색하고 있다. 지난해 공개된 폴 쉐러 연구소의 보고서에 따르면 스위스는 점진적인 원전 폐쇄에 따라 발생하는 전력 공백을 메우기 위해 2035년까지 태양광 발전 용량을 현재의 3배로 확충해야 하는 상황이다. 또한 주택과 교통 부문의 대대적인 전기화가 필요하고, 특히 지능형 제어가 가능한 히트펌프와 전기차를 전력망의 유연성 자원으로 활용해야 한다는 게 연구소의 견해다.

◇EU: 에너지 안보와 기후 목표의 일치

유럽연합(EU)은 우크라이나 전쟁 이후 러시아산 화석 연료에 대한 의존을 완전히 끊기 위한 '리파워(REPower) EU' 로드맵을 추진하고 있다. EU 집행위원회는 2027년까지 러시아산 가스 수입을 '제로'로 만들겠다는 목표를 세우고 수입선 다변화와 재생에너지 확대를 가속화하고 있다.

유럽의회는 지난 2023년 9월 2030년 재생에너지 비중 목표를 기존 32%에서 42.5%(법적 구속력이 있는 목표. 추가적인 지향적 목표는 45%)로 높이는 개정안을 통과시켰다.

국제 에너지 싱크탱크인 엠버(Ember)의 지난해 보고서에 따르면, 2024년 EU 전체 전력 생산 중 재생에너지 비중은 47.4%로 사상 최대를 기록했다. 태양광 발전 비중(11.1%)이 처음으로 석탄(9.8%)을 앞질렀고, 원자력(23.7%)을 포함한 무탄소 전력 비중은 71.1%에 달했다.

코넬 대학교의 아푸르브 랄 교수 등이 지난해 말 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 저널에 발표한 논문에 따르면, 풍력과 태양광의 대대적인 확장과 그린 수소의 도입은 에너지 안보 강화와 탄소 감축이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡을 수 있는 전략이다. 특히 전기를 직접 쓰기 어려운 중공업 분야에서는 재생에너지로 생산한 수소가 천연가스를 대체하는 핵심적인 역할을 할 것으로 분석됐다.

▲미국 로드아일랜드주 블록 아일랜드 해안에서 사우스 포크 윈드의 풍력 터빈. (사진=AP/연합뉴스)

◇일본: 녹색 전환(GX)과 원자력의 재조명

일본은 2023년 'GX(Green Transformation, 녹색전환) 추진법'을 제정해 향후 10년간 민관 합동으로 150조 엔 이상의 투자를 이끌어내려 하고 있다. 신슈(信州)대학교의 코바야시 히로시 교수는 지난해 논문(미국 오리건대학 논문집)을 통해 일본이 화석 연료 의존에서 벗어나기 위해서는 '성장 지향적 탄소 가격제(growth-oriented carbon pricing)'를 도입했다고 분석했다.

특히 일본은 후쿠시마 사고 이후 '가능한 한 저감'하려 했던 원자력 발전에 대한 기조를 바꿔, 에너지 안보와 탈탄소를 위해 원전을 적극적으로 활용하고 운전 기간을 연장하면서 차세대 원자로를 신설하는 정책을 추진하고 있다는 것이다. 일본 정부는 2040년 에너지 믹스에서 재생에너지 비중을 40~50%로 높이면서도 원자력을 주요 기저 전원으로 유지할 계획이다.

또한 일본은 재생에너지 설비 설치 시 발생하는 지역 주민과의 갈등(경관 훼손, 소음 등)을 방지하기 위해 '지역 사회와의 공생'을 법적 요건으로 강화했다. 이는 재생에너지 확대 과정에서 발생할 수 있는 사회적 비용과 소송 리스크를 최소화하려는 전략이다.

'재생에너지 특별조치법'을 개정, 주민 설명회 개최를 의무화했다. 주민 설명회를 열지 않거나 소통 노력이 부족할 경우 사업 인증 자체를 받을 수 없도록 했다. 사업자가 인증받은 계획을 철저히 준수하도록 관리 감독 체계도 강화했다.

▲미국 국내총생산(GDP) 변화 및 순 온실가스 배출량 변화. (자료=로듐 보고서, 2026)

◇미국: 정치적 변동성과 '기후 연방주의'를 통한 대응

미국의 에너지 정책은 연방 정부의 집권 세력에 따라 급격한 정책 변화를 겪는 리스크를 안고 있다. 이러한 가변성 속에서 주(State) 정부 주도의 기후 행동과 기술적 혁신이 어떻게 에너지 전환을 지탱하고 있다. 미국 내에서 기후 변화에 민감한 23개 주와 워싱턴 D.C.가 연방 정부의 포괄적인 정책 부재 상황에서도 독자적인 넷제로 목표를 추진하고 있다.

미국 서부 지역의 경우, 태양광과 풍력 자원을 활용하기 위해 대규모 송전망 확충이 필수적이다. 태평양 연안 북서부 국립연구소(PNNL)가 2024년 9월 발표한 보고서에 따르면, 현재 건설 중이거나 허가 단계에 있는 12개의 고전압 송전 프로젝트가 2030년까지 완공될 경우 서부 16개 주 전역에서 이산화탄소 배출량을 2005년 대비 73% 줄일 수 있을 것으로 전망된다.

또한 전력망의 안정성을 위해 장기 에너지 저장 장치(LDES)의 중요성도 강조된다. 재생에너지의 간헐성을 해결하기 위해 10~100시간 동안 에너지를 저장할 수 있는 LDES는 '사치품이 아닌 필수품'이다. 캘리포니아와 같은 지역에서는 태양광 발전이 급감하는 저녁 시간대의 전력 부족을 메우기 위해 30GW 규모의 용량이 추가로 필요하다고 PNNL은 분석했다.

로듐 그룹(Rhodium Group)이 최근 발표한 '2025년 미국 온실가스 배출량 예비 추정치' 보고서에 따르면, 2025년 미국의 온실가스 배출량은 전년 대비 2.4% 증가했다. 이는 추운 겨울로 인한 건물 부문 난방 수요 증가와 천연가스 가격 상승에 따른 석탄 발전의 일시적 회귀(13% 증가) 때문으로 분석됐다.

특히 트럼프 행정부 하에서 '원 빅 뷰티풀 빌 법안(One Big Beautiful Bill Act)' 등을 통해 인플레이션 감축법(IRA)의 세액 공제 혜택이 2027년 이후 중단될 우려가 커지면서, 청정에너지 투자 환경의 불확실성이 높아지고 있다. 그럼에도 불구하고 2025년 미국의 태양광 발전은 34% 증가해 역대 최고 성장률을 기록했고, 무탄소 전원의 비중은 42%까지 상승했다.

▲미국의 전력 에너지 믹스 변화. (자료=로듐 보고서, 2026)

▲미국 버지니아주 포츠머스에 위치한 도미니언 에너지의 자재 적치장인 포츠머스 해양 터미널에 풍력 터빈 날개가 배치되어 있다. (사진=AP/연합뉴스)

◇한국 에너지 믹스에 주는 시사점:원자력과 재생에너지의 조화

이상의 국가별 사례를 종합할 때, 한국의 에너지 정책은 다음과 같은 요소들을 고려해야 한다.

첫째, 원자력과 재생에너지의 조화로운 공존이다. 원자력은 저탄소 기저 전원으로서 경제성이 뛰어나지만 출력 조절이 어려운 경직성을 가진다. 반면 재생에너지는 간헐성이 큰 문제다. 이를 해결하기 위해 일본처럼 원전을 기저 전력으로 활용하되, 영국과 스위스가 강조하듯 대규모 에너지 저장 장치(ESS)와 양수 발전, 그리고 전력 수요를 실시간으로 조절하는 수요 반응(DR) 기술에 집중적으로 투자할 필요가 있다.

둘째, 에너지 안보를 위한 기술 주권 확보다. 에스토니아 등 유럽 국가들은 재생에너지 부품의 중국 의존도가 높아지는 것을 에너지 안보의 위협으로 간주하고 공급망 다변화를 꾀하고 있다. 한국 역시 재생에너지 설비의 핵심 부품과 배터리 소재 등에 대한 국내 산업 생태계를 보호하고 기술 경쟁력을 유지해야 한다.

셋째, 사회적 수용성을 고려한 정책 설계다. 에너지 전환은 필연적으로 이해관계자의 갈등을 유발한다. 정책 초기 단계부터 지역 주민과의 공생 방안을 마련하고, 에너지 빈곤층을 보호하기 위한 섬세한 지원책이 병행되어야만 정책의 지속 가능성이 확보된다.

결론적으로 한국은 각국의 시행착오를 거울삼아 ▶법적 토대를 공고히 하고(영국) ▶산업 경쟁력을 배려하며(독일) ▶지역 간 전력망과 저장 시설을 확충하고(미국/유럽) ▶원전과 재생에너지를 전략적으로 배분하는(일본/스위스) 등 입체적인 에너지 믹스 전략을 수립해야 한다는 것이다.

강찬수 기후환경 전문기자 kcs25@ekn.kr