세계 에너지 공급 및 소비

3. 에너지 전환

에너지 자원은 최종 소비에 적합하도록 가공되어야 한다. 예를 들어, 채굴된 원광이나 유정에서 생산된 원천 천연가스에는 발전소에서 연소하기에 부적합하게 만드는 다양한 불순물이 포함될 수 있다.

1차 에너지는 여러 방식으로 에너지 매체(2차 에너지)로 변환된다.^[16]

• 석탄은 주로 화력발전소로 이동한다. 코크스는 역청탄의 건류를 통해 얻어진다.
• 원유는 주로 정유소로 이동한다.
• 천연가스는 천연가스 처리 시설로 이동하여 물, 이산화탄소, 황화수소와 같은 오염 물질을 제거하고 발열량을 조정한 후, 화력발전소에서 연료 가스로 사용된다.
• 원자력 반응 열은 화력발전소에서 사용된다.
• 바이오매스는 직접 사용되거나 바이오연료로 전환된다.

3. 1. 에너지 변환 과정

• 석탄은 주로 화력발전소로 이동한다. 코크스는 역청탄의 건류를 통해 얻어진다.
• 원유는 주로 정유소로 이동한다.
• 천연가스는 천연가스 처리 시설로 이동하여 물, 이산화탄소, 황화수소와 같은 오염 물질을 제거하고 발열량을 조정한 후, 화력발전소에서 연료 가스로 사용된다.
• 원자력 반응 열은 화력발전소에서 사용된다.
• 바이오매스는 직접 사용되거나 바이오연료로 전환된다.

3. 2. 발전 방식

4. 에너지 교역

에너지 거래에서 많은 1차 에너지와 변환 에너지가 국가 간에 거래된다.^[15] 2021년 기준 주요 에너지 순수출국은 러시아, 사우디아라비아, 오스트레일리아, 캐나다 등이며, 주요 에너지 순수입국은 중국, 일본, 인도, 대한민국 등이다. 에너지 수입량이 많다는 것은 경제에 필요한 에너지가 그만큼 많다는 것을 의미한다.^[15]

에너지 운반체는 유조선, 탱크로리, LNG 운반선, 철도 화물 운송, 파이프라인 및 전력 송전을 통해 수송된다.

2022년 러시아의 가스 수출은 크게 감소했다.^[17] 아시아로의 파이프라인과 LNG 수출 능력이 유럽으로 보내지 않던 가스보다 훨씬 적기 때문이다.^[18]

4. 1. 주요 에너지 수출입국 (2021년)

4. 2. 한국의 에너지 교역 현황

5. 총 에너지 공급 (TES)

''총 에너지 공급''(TES)은 생산량과 수입량에서 수출량과 저장량 변화를 뺀 값을 나타낸다.^[19] 전 세계적으로 TES는 수출입이 상쇄되기 때문에 1차 에너지(PE)와 거의 같지만, 국가별로는 2차 에너지(예: 정유 제품 수입)가 포함되어 TES와 PE의 양과 질이 다릅니다. TES는 최종 사용자에게 에너지를 공급하는 데 필요한 모든 에너지를 의미합니다.

2021년 기준 TES와 PE의 차이가 큰 일부 국가의 TES와 PE는 다음과 같다.

1990년 이후 TES의 대부분의 증가는 아시아에서 발생했습니다.

세계 TES(총 에너지 공급) 추이는 다음과 같다.(백만 톤 석유환산톤)

수치는 반올림되어 Mtoe 단위로 표시됩니다. Enerdata는 TES를 총 에너지 소비량으로 분류합니다.^[20]

전 세계 1차 에너지 생산량의 25%는 변환 및 운송에, 6%는 윤활유, 아스팔트 및 석유화학제품과 같은 비에너지 제품에 사용됩니다.^[24] 2019년 TES는 606 EJ이고 최종 소비량은 418 EJ로 TES의 69%였습니다.^[21] 변환으로 인한 에너지 손실의 대부분은 화력 발전소와 에너지 산업 자체 사용에서 발생합니다.

5. 1. 주요 국가별 TES (2021년)

총 에너지 공급(TES)은 생산량과 수입량에서 수출량과 저장량 변화를 뺀 값을 나타낸다.^[19] 국가별로는 2차 에너지(예: 정유 제품 수입)가 포함되어 TES와 1차 에너지(PE)의 양과 질이 다르다. TES는 최종 사용자에게 에너지를 공급하는 데 필요한 모든 에너지를 의미한다.^[19]

1990년 이후 TES의 대부분의 증가는 아시아에서 발생했다. 전 세계 1차 에너지 생산량의 25%는 변환 및 운송에, 6%는 윤활유, 아스팔트 및 석유화학제품과 같은 비에너지 제품에 사용된다.^[24] 2019년 TES는 606 EJ이고 최종 소비량은 418 EJ로 TES의 69%였다.^[21]

5. 2. 세계 TES 추이

5. 3. 에너지 손실 논의

6. 최종 에너지 소비 (TFC)

'''최종 에너지 소비량'''(TFC)은 최종 사용자가 소비하는 에너지의 총량으로, 연료(78%)와 전력(22%)으로 구성된다.^[24][25] TFC는 에너지 부문 자체에서 사용하는 양과 변환 및 분배 손실을 제외한, 최종 사용자에 의한 전 세계 에너지 소비량을 의미한다. 2018년 세계 TFC에서 재생에너지가 차지하는 비율은 18%였으며, 이는 전통적인 바이오매스 7%, 수력발전 3.6%, 기타 재생에너지 7.4%로 구성된다.^[26]

2005년부터 2017년까지 전 세계 석탄 최종 소비량은 23%, 석유와 가스는 18%, 전력은 41% 증가했다.^[24]

2018년 기준 주요 국가별 최종 에너지 소비량(TFC)을 살펴보면, 중국이 1,436 Mtoe로 가장 많은 에너지를 소비했으며, 미국(1,106 Mtoe), 유럽(982 Mtoe), 인도(487 Mtoe), 러시아(369 Mtoe), 일본(201 Mtoe) 순이다.^[24][25] 개발도상국은 1인당 연료 소비량이 적고 재생에너지 비율이 높은 경향을 보인다.^[27]

캐나다, 베네수엘라, 브라질은 수력발전으로 가장 많은 전기를 생산한다.^[27]

6. 1. 주요 국가별 TFC (2018년)

캐나다, 베네수엘라, 브라질은 수력발전으로 가장 많은 전기를 생산한다.^[27]

6. 2. 한국의 최종 에너지 소비 현황

6. 3. 에너지 투자 수익률 (EROI)

7. 에너지 데이터 가용성

국제에너지기구(IEA)는 매년 포괄적인 에너지 데이터를 판매하는데, 이로 인해 해당 데이터는 유료화되어 있으며 인터넷 사용자가 접근하기 어렵다.^[24] 반면, 에너데이터(Enerdata)라는 기관은 무료 연감을 발행하여 데이터 접근성을 높이고 있다.^[4] 미국 에너지 정보청(U.S. Energy Information Administration)은 미국을 중심으로 정확한 에너지 데이터를 제공하는 신뢰할 수 있는 기관이다.

8. 에너지 트렌드 및 전망

COVID-19 범유행으로 인해 2020년 전 세계 에너지 사용량이 크게 감소했지만, 전 세계 총 에너지 수요는 2021년까지 회복되었고 2022년에는 최고치를 기록했다.^[29]

2022년 전 세계 소비자들은 에너지에 거의 10조 달러(USD)를 지출했으며, 1인당 평균 1,200달러(USD)를 넘었다. 이는 지난 5년 평균보다 20% 증가한 수치로, 세계적 규모에서 에너지 소비의 상당한 경제적 영향과 증가하는 재정적 부담을 보여준다.^[30]

==== IEA 시나리오 ====

국제 에너지 기구(IEA)는 2023년 세계 에너지 전망에서 2030년 이전에 모든 화석연료의 생산량이 정점에 도달할 것이라고 예상했다.^[31] IEA는 세 가지 시나리오를 제시한다.^[31]

• 현행 정책 시나리오 (Stated Policies Scenario, STEPS)는 최신 정책 설정을 기반으로 한다. 세계 에너지 공급에서 화석연료 비중은 수십 년 동안 80% 수준을 유지했지만, 2030년에는 73%까지 감소할 것으로 예상된다.^[31] 이는 재생에너지 투자가 증가했기 때문이다.^[31] 2030년까지 신규 발전 용량의 80%를 재생에너지가 차지할 것이며, 그 중 절반 이상은 태양광 발전이 담당할 것이다.^[31] STEPS에서 에너지 관련 이산화탄소(CO₂) 배출량은 2020년대 중반에 정점에 도달하지만, 2100년에는 지구 평균 기온이 약 2.4°C 상승할 것으로 예측된다.^[31] 총 에너지 수요는 2050년까지 계속 증가하며,^[31] 총 에너지 투자는 연간 약 3조 달러 수준을 유지할 것이다.^[31]
• 발표된 공약 시나리오 (Announced Pledges Scenario, APS)는 각국 정부가 발표한 에너지 및 기후 목표가 모두 제때 달성된다는 가정하에 만들어졌다. APS에서는 2100년에 지구 온도 상승이 1.7°C (50% 확률)로 제한될 것이다.^[31] 총 에너지 투자는 2030년 이후 연간 약 4조 달러로 증가할 것이다.^[31]
• 2050년까지 넷제로 배출 시나리오 (Net Zero Emissions by 2050, NZE)는 지구 온난화를 1.5°C로 제한한다.^[31] 2030년 화석연료 비중은 62%로 감소하고,^[31] 화석연료 공급으로 인한 메탄 배출량은 2030년까지 75% 감소한다.^[31] 총 에너지 투자는 2030년 이후 연간 거의 5조 달러로 증가하며,^[31] 청정 에너지 투자는 모든 곳에서 증가해야 하지만, 특히 중국을 제외한 신흥 시장 및 개발도상국에서 국제적인 지원을 통해 더 가파르게 증가해야 한다.^[31] NZE 시나리오에서 최종 소비에서 전력 비중은 2050년까지 50%를 초과할 것이다. 모든 시나리오에서 원자력 발전의 발전량 비중은 시간이 지나도 약 9%로 대체로 안정적으로 유지된다.^[31]

8. 1. IEA 시나리오

• 현행 정책 시나리오 (Stated Policies Scenario, STEPS)는 최신 정책 설정을 기반으로 한다. 세계 에너지 공급에서 화석연료 비중은 수십 년 동안 80% 수준을 유지했지만, 2030년에는 73%까지 감소할 것으로 예상된다.^[31] 이는 재생에너지 투자가 증가했기 때문이다.^[31] 2030년까지 신규 발전 용량의 80%를 재생에너지가 차지할 것이며, 그 중 절반 이상은 태양광 발전이 담당할 것이다.^[31] STEPS에서 에너지 관련 이산화탄소(CO₂) 배출량은 2020년대 중반에 정점에 도달하지만, 2100년에는 지구 평균 기온이 약 2.4°C 상승할 것으로 예측된다.^[31] 총 에너지 수요는 2050년까지 계속 증가하며,^[31] 총 에너지 투자는 연간 약 3조 달러 수준을 유지할 것이다.^[31]
• 발표된 공약 시나리오 (Announced Pledges Scenario, APS)는 각국 정부가 발표한 에너지 및 기후 목표가 모두 제때 달성된다는 가정하에 만들어졌다. APS에서는 2100년에 지구 온도 상승이 1.7°C (50% 확률)로 제한될 것이다.^[31] 총 에너지 투자는 2030년 이후 연간 약 4조 달러로 증가할 것이다.^[31]
• 2050년까지 넷제로 배출 시나리오 (Net Zero Emissions by 2050, NZE)는 지구 온난화를 1.5°C로 제한한다.^[31] 2030년 화석연료 비중은 62%로 감소하고,^[31] 화석연료 공급으로 인한 메탄 배출량은 2030년까지 75% 감소한다.^[31] 총 에너지 투자는 2030년 이후 연간 거의 5조 달러로 증가하며,^[31] 청정 에너지 투자는 모든 곳에서 증가해야 하지만, 특히 중국을 제외한 신흥 시장 및 개발도상국에서 국제적인 지원을 통해 더 가파르게 증가해야 한다.^[31] NZE 시나리오에서 최종 소비에서 전력 비중은 2050년까지 50%를 초과할 것이다. 모든 시나리오에서 원자력 발전의 발전량 비중은 시간이 지나도 약 9%로 대체로 안정적으로 유지된다.^[31]

8. 2. 대안 시나리오

8. 3. 한국의 에너지 정책 방향

참조

_[1] 저널 Global fossil carbon emissions rebound near pre-COVID-19 levels https://iopscience.i[...] 2022-05-22
_[2] 웹사이트 Energy consumption by source https://ourworldinda[...] 2024-01-12
_[3] 웹사이트 Energy definitions https://ourworldinda[...] 2023-08-16
_[4] 웹사이트 World Energy Statistics | Enerdata https://yearbook.ene[...] Yearbook.enerdata.net 2022-08-26
_[5] 저널 Energy https://ourworldinda[...] 2022-09-16
_[6] 뉴스 Global wind and solar growth on track to meet climate targets https://www.reuters.[...] 2022-09-16
_[7] 웹사이트 Global Electricity Review 2022 https://ember-climat[...] 2022-09-16
_[8] 저널 CO₂ and Greenhouse Gas Emissions https://ourworldinda[...] 2022-09-05
_[9] 웹사이트 Global CO2 emissions rebounded to their highest level in history in 2021 - News https://www.iea.org/[...] 2022-03-08
_[10] 저널 Energy use per person vs. GDP per capita, 2021 https://ourworldinda[...]
_[11] 웹사이트 Data Page: Primary energy consumption per capita https://ourworldinda[...] Hannah Ritchie, Pablo Rosado and Max Roser (2023) - “Energy”. Data adapted from U.S. Energy Information Administration, Energy Institute, Various sources.
_[12] 웹사이트 IEA Primary energy assessment https://iea.blob.cor[...]
_[13] 웹사이트 IEA underreports contribution solar and wind by a factor of three compared to fossil fuels http://energypost.eu[...] Energy Post 2018-04-22
_[14] 웹사이트 Yearly electricity data https://ember-energy[...] 2023-12-23
_[15] 웹사이트 Balance of world energy trade | Global Energy Trading | Enerdata https://yearbook.ene[...] 2022-08-27
_[16] 서적 Encyclopaedia Britannica, vol.18, Energy Conversion, 15th ed. 1992
_[17] 웹사이트 Trade flows with Russia since the start of its invasion of Ukraine https://www.ecb.euro[...] 2022-08-29
_[18] 웹사이트 Can Russia Execute a Gas Pivot to Asia? https://www.csis.org[...] 2022-08-29
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_[20] 웹사이트 World Energy Consumption Statistics | Enerdata https://yearbook.ene[...] 2022-08-31
_[21] 웹사이트 Key world energy statistics 2021 https://iea.blob.cor[...]
_[22] 웹사이트 Key World Energy Statistics 2019 https://webstore.iea[...] International Energy Agency 2019-12-07
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_[24] 웹사이트 Data and Statistics https://www.iea.org/[...] International Energy Agency 2018
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_[28] 웹사이트 Is There Such a Thing as a "Net Energy Cliff?" https://www.resilien[...] 2022-09-20
_[29] 저널 Global primary energy consumption by source https://ourworldinda[...]
_[30] 웹사이트 Strategies for Affordable and Fair Clean Energy Transitions https://iea.blob.cor[...] 2024-05-30
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_[33] 웹사이트 The Truth Behind the Climate Pledges – FEU-US https://feu-us.org/o[...] 2022-09-01
_[34] 서적 Achieving the Paris Climate Agreement Goals: Global and Regional 100% Renewable Energy Scenarios with Non-energy GHG Pathways for +1.5°C and +2°C https://www.springer[...] Springer International Publishing 2021-06-08
_[35] 저널 Global fossil carbon emissions rebound near pre-COVID-19 levels https://iopscience.i[...] 2022-05-22
_[36] 웹인용 Heating – Analysis https://www.iea.org/[...] 2022-05-25