지속가능성과 안보 관점에서 봤을 때, 여러 장비나 기기에 사용되는 에너지원은 일원화될수록 좋다. 따라서 난방, 운송 부문의 에너지원을 전기로 통합한다면 재생에너지로 생산된 전력을 여러 부문에 효율적으로 사용함으로써 전체 에너지 사용량을 줄일 수 있을 것이다. 이러한 ‘섹터간 융합’은 다양한 기기의 에너지원을 전력으로 바꾸는 ‘전기화’를 통해 달성할 수 있다. 이에 더해 전기를 사용하는 기기는 작동 과정에서 온실가스를 배출하지 않으므로 발전 섹터만 탈탄소화할 수 있다면 에너지 시스템 전체의 탄소배출량을 크게 줄일 수 있다.

열펌프가 대표적인 사례다. 열펌프는 전기를 이용해 온도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 열을 이동시키는 장치로, 현재 상용화된 기술 중 단일 기술로는 온실가스 배출에 가장 크게 기여할 것으로 기대된다. 냉온장고나 냉난방기를 건물 단위로 적용하는 개념의 기술이라고 볼 수 있다. 열펌프 기술이 적용된 국제에너지기구(IEA)는 화석연료를 사용하는 건물 난방시스템 중 30%만 열펌프로 교체해도 연간 8% 가량의 탄소배출량을 줄일 수 있을 것으로 내다봤다. 화석연료를 이용한 보일러처럼 배출가스가 생성되지도 않으므로 대기오염물질을 배출하지 않는다는 것도 장점이다. 열펌프와 마찬가지로 전기자동차 역시 에너지 이용 효율을 높이는 동시에 대기오염물질 배출을 줄이는 데 유용하다.

한편, 에너지를 소모하는 과정에서는 필연적으로 열에너지 형태의 손실이 발생한다. 손실열은 별도의 일을 하지 않고 버려지는 에너지다. 따라서 이러한 에너지를 회수해 다시 사용할 수 있다면 에너지시스템 전반의 효율을 크게 높일 수 있다. 완전한 탈탄소 에너지체계로 이행하는 데 과도기적인 형태인 복합화력이 대표적인 사례다. 화력발전소는 최대 40% 남짓한 효율을 낸다. 투입한 연료의 에너지 중 40% 정도만 전력으로 변환할 수 있다는 뜻이다. 나머지 60%의 에너지는 열에너지 형태로 손실된다. 이렇게 손실되는 열에너지를 도시의 블록 단위로 온수를 공급하는 지역난방에 활용하면 효율을 70%대까지 끌어올릴 수 있다. 복합화력의 연료로는 폐기물을 소각하는 과정에서 발생하는 열을 주로 사용하고 있지만 태양열이나 지열을 이용한 방식을 지역난방에 적용하는 방안도 활발하게 연구되고 있다.

운송 부문의 전기화 또한 중요한 요소다. 이미 지하철을 비롯한 철도망이 상당 부분 전기화됐으며 도로 교통에서도 전기차가 빠르게 보급되고 있다. 다만 전기차의 핵심 부품인 배터리를 생산하는 과정에서 온실가스가 적지 않게 배출된다는 점을 고려해야 한다. 전기차에 사용되는 전기를 화력발전으로 생산할 경우, 차량의 전체 생애주기에서 전기차가 내연기관차보다 더 많은 온실가스를 생성한다. 이는 차량의 전기화가 재생에너지로의 전환과 함께 추진돼야 함을 뜻한다. 2009년 기준 유럽의 전력 포트폴리오를 바탕으로 계산해보면 전기차의 탄소배출량이 내연기관에 비해 탄소 배출량이 최대 56% 적은 것으로 나타난다.

다만 에너지전환의 다른 요소에 비해 운송 부문의 전기화에는 오랜 시간이 걸릴 것으로 보인다. 현재 시점에서 비행기와 대형 화물 트럭, 선박의 전기화는 어려운 편이다. 이들 운송수단은 대출력이 필요해서 장착해야 하는 배터리의 용량도 큰데, 배터리의 무게로 인해 기체 중량이 지나치게 증가하므로 효율성이 낮아지기 때문이다. 대출력이 필요한 운송수단에는 대안으로 전기로 생산한 바이오연료나 수소를 이용하는 방안이 연구 중이다.
화석연료가 이용되는 시스템의 40%를 열펌프로 바꿀경우 얼마 정도의 배출 가스를 줄일 수 있나요?
8%