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중장기 전력공급과 지구온난화 대책의 분석 및 평가

KISTI 미리안『글로벌동향브리핑』 2011-12-02

2011년 3월 11일 발생한 동일본 대지진에 의한 후쿠시마 제1원자력발전소 사고로 일본의 에너지 정책은 근본적인 검토가 필요하게 되었다. 즉, 에너지, 경제, 환경에서 정합적, 총합적, 정량적인 분석이 필요하다. 본 보고에서는 원자력발전의 전망의 차이, 이산화탄소 배출제어 목표의 차이, 에너지절약 유무에 의해 2020년~2050년의 중장기 에너지, 전원의 포트폴리오가 어떻게 달라질까? 그리고, 전력공급비용, 에너지 안보, 산업, 가계, 고용에의 영향에 어떤 차이가 발생할 것인가 등에 관하여 지구환경산업기술연구기구(RITE, Research Institute of Innovative Technology for the Earth)가 지금까지 개발해 온 세계 에너지 모델 DNE21+ 및 세계 경제모델 DEARS 2종류의 모델을 이용하여 정량적, 종합적으로 분석하였다.

분석결과는 다음과 같다.
(1) 만약 대폭적인 이산화탄소 배출 증가를 용인할 수 있다면 원자력에서 석탄 화력발전에의 대체에 의해 중장기적으로는 일본 경제에 큰 영향을 주지 않고, 원자력발전소의 축소가 가능하다. 그러나, 예를 들면, 원자력발전소를 당장 폐지하는 경우에는 원자력발전소가 종래의 에너지 기본계획과 같이 확대되는 경우와 비교하여 일본의 이산화탄소 배출량을 2020년에 22% 증가, 2050년에는 30% 증가 등 대폭적인 배출증가가 예측된다. 온실가스 배출억제가 불가결하기 때문에 국제사회에서 책임을 완수해야 할 일본이 중장기적으로 이산화탄소 배출량을 대폭적으로 증가시키는 선택사항을 취하는 것은 어렵다고 생각된다.

(2) 한편, 이산화탄소 배출량을 2020년에 1990년 대비 25%, 2030년에 30%, 2050년에 80%로 삭감한다는 것은 상당히 어렵다. 예를 들면, 에너지 시스템 총 비용은 원자력발전소가 현행 에너지 기본계획에 따라 확대되는 경우일지라도 이산화탄소 배출억제가 없는 경우와 비교하여 2020년에 연간 4조엔 정도 필요하다. 원자력발전소를 확대하지 않거나 축소시키는 경우에는 추가로 연간 3~5조엔 정도의 비용이 필요하게 된다. GDP 손실은 6~9% 정도, 실업률도 기준보다 1.8~4% 정도 큰 6.2%~8.4% 정도 될 것으로 추정된다.

(3) 이산화탄소 배출량을 2020년에 1990년 대비 8%, 2030년에 20%, 2050년에 60% 삭감하는 경우에, 원자력발전소의 동향에 따라 각종 지표가 상당히 달라지는 경향이 나타난다. 원자력발전소가 현행 에너지 기본계획에 따르는 경우에는 비교적 작은 범위에 있는 지표도 있지만, 예를 들어, 2030년에 원자력 비율이 총 발전전력량의 20% 미만이 되는 경우는 원자력발전소가 현행 에너지 기본계획에 의한 경우와 비교하여 2030년에는 연간 에너지 시스템 총 비용의 증가분은 4조 엔이라는 수준이 된다. 이러한 높은 비용에 의해 소비효용이 저하되게 되며, GDP 손실은 10% 정도 또는 그 이상이 된다. 따라서 산업의 축소에 의해 가처분 소득은 12% 이상 감소하고 실업률도 4% 정도 증대한다. 또한, 이산화탄소 한계 삭감비용도 250달러/CO2 또는 그 이상으로 추정된다. 적어도 원자력발전소 비율이 20% 미만이 되는 경우는 이 배출삭감 목표의 실현도 사실상 불가능 한 것으로 보인다.

(4) 이산화탄소 배출량을 2030년에 20%로 하는 경우에는 원자력 총 발전 전력량에 차지하는 비율이 10% 정도 감소되며, 실업률은 약 1% 정도 상승된다고 추정된다.

(5) 원자력발전소 가동률을 70%부터 80%로 10% 상승시키면, 에너지 시스템 총 비용으로서는 2020년에 연간 5,000억 엔 정도, 2030년에는 4,000억 엔 정도, 발전용 화석연료 구입비로서는 2020년에 3,000억 엔 정도, 2030년에는 2,000억 엔 정도 절약이 가능하다.

(6) 원자력발전소 수명이 50년과 40년의 경우를 비교하면, 2020년 시점에서의 에너지 시스템 총 비용은 50년의 경우 40년보다도 연간 7,000억 엔 정도 작게 되며, GDP 손실을 보면, 1%를 넘는 손실이 추가로 발생한다.

(7) 에너지절약은 특히 이산화탄소 배출제어에 있어서 에너지 시스템 총 비용 증가의 제어에 효과가 크다. 무리한 에너지절약은 경제에 마이너스 영향을 미칠 수 있기 때문에 주의가 필요하지만, 에너지절약 의식을 높여 불필요한 노력을 하지 않는 것이 상당히 중요하다.

에너지의 선택에는 다양한 트레이드 오프가 존재한다. 다양한 트레이드 오프를 종합적으로 이해한 후, 앞으로의 에너지 정책에 대한 의사결정을 실시하는 것이 중요하다. 현행 에너지 기본계획은 상당부분 무리한 이산화탄소 배출삭감 대책이 포함되어 있으며, 각종 경제지표의 악화도 상당부분 포함되어 있어 더 이상의 엄격한 대책을 수립하는 것은 어렵다.

따라서, 현행 에너지 기본계획에서는 2030년에 이산화탄소 배출량을 1990년 대비 30%, 원자력발전 전력량은 5,000억 kWh이상의 수준이 상정되어 있지만, 후쿠시마 제1원자력발전소 사고에 의해 원자력발전소의 확대가 곤란하다는 상황을 고려하면, 2030년의 이산화탄소 배출목표는 1990년 대비 10~20% 정도의 범위로 수정할 필요가 있다. 원자력발전소 비율을 현행 수준인 3,000억 kWh 정도(총 발전 전력량의 30% 전후)를 유지한 경우에는 이산화탄소 배출이 20% 정도이어도 각종 경제지표 등의 악화는 현행 에너지 기본계획의 30%와 동등하거나 더 심각한 수준이 될 것으로 보인다. 원자력발전소 비율이 보다 작은 2,000억 kWh 수준이면, 2030년의 이산화탄소 배출량은 1990년 대비 0~10% 정도 일 것이다.

(그림 1) 본 보고서에서 분석한 원자력발전의 발전 전력량 시나리오
(그림 2) 이산화탄소 배출제약이 없는 경우 에너지 기원 이산화탄소 배출량