산업 공정의 전기화가 기후 변화에 대응하는 방법

19세기 후반부터 제조 시설에서는 비용 절감을 위한 방법으로 전기화를 도입하기 시작했습니다. 2세기가 지난 지금, 산업의 전기화가 르네상스를 맞이하고 있습니다. 뉴저지의 선적 터미널(ibm.com 외부 링크)에서 뉴질랜드의 철강 생산(ibm.com 외부 링크)에 이르기까지 산업 운영은 그 어느 때보다 활발하게 전기화로 전환되고 있습니다.

그러나 오늘날의 전기화 추진은 단순히 비용을 절감하는 것이 아니라 지구를 구하는 것입니다.

전기화란 비전기 에너지원에 의존하는 장치, 시스템 또는 프로세스를 전기로 구동되는 것으로 전환하는 것을 말합니다. 지속가능성 이니셔티브의 맥락에서 전기화 기술은 태양 에너지, 풍력 에너지 및 기타 깨끗하고 재생 가능한 자원에서 나오는 전력인 재생 가능한 전기를 사용합니다.

따라서 전기화는 경제를 탈탄소화하고 순 배출량 제로를 달성하며 기후 변화를 완화하기 위한 운동의 핵심인, 재생에너지로의 전 세계적인 전환을 지원하는 핵심 요소가 되었습니다. IBM의 기업가치연구소(IBV)는 "탈탄소화를 위한 적극적인 조치가 필요하다"고 지적하며, 특히 산업 전반의 전기화가 "중요한 필수 과제"로 부상하고 있다고 언급했습니다.

산업 부문은 전 세계 에너지 사용량의 37%를 차지할 정도로 에너지 집약적입니다. 탄소 발자국이 점점 커지면서 에너지 소비량이 크게 증가하고 있습니다. 산업 배출량은 지난 20년 동안 70% 급증했으며(ibm.com 외부 링크), 산업 기업이 전 세계 탄소 배출량의 약 4분의 1을 차지합니다.

산업 배출량은 에너지 소비량과 사용되는 에너지 유형에 따라 결정됩니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 산업 에너지 소비는 여전히 화석 연료가 '지배적'입니다. 석탄은 오랫동안 산업 운영에서 가장 흔한 연료였으며, 2022년에는 산업 부문 에너지 믹스에서 화석 연료(ibm.com 외부 링크)(천연가스와 석유 포함)의 총 점유율이 67%에 달했습니다. 배출량을 줄이려면 산업 공정에서 보다 깨끗하고 재생 가능한 에너지로 전환해야 합니다.

전기화를 시작하세요.

성공적이고 지속 가능한 전기화를 위해서는 화석 연료로 구동되는 생산 수단을 전기 기술 및 전기 장비로 대체해야 합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

공정 가열 전기화: 산업 공정 가열은 철강, 시멘트와 같은 재료부터 가전제품, 화장품과 같은 소비재에 이르기까지 모든 제품을 제조하는 핵심 단계입니다. 난방은 현장 에너지 사용의 상당 부분을 차지하는데, 그 대부분이 400°C(752°F)(ibm.com 외부 링크) 이상의 고온에서 발생하기 때문입니다. 이러한 에너지 수요는 일반적으로 화석 연료의 연소를 통해 충족되기 때문에 공정 난방은 제조 시설에서 발생하는 온실가스(GHG) 배출량의 30%(ibm.com 외부 링크)를 차지합니다. 전기화는 환경 친화적인 대안을 제공합니다. 전자기 난방 기술, 전기 보일러, 전기로 및 산업용 히트 펌프를 사용하면 산업계에서 온실가스 배출량을 크게 줄일 수 있습니다. 예를 들어 뉴질랜드의 한 제철소(ibm.com 외부 링크)는 전기 아크로로의 전환을 통해 배출량을 45% 이상 줄일 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.

전동기: 가스 터빈과 증기 터빈(화석 연료로 구동)은 팬 및 압축기와 같은 다양한 유형의 회전 기계를 구동합니다. 이러한 터빈을 청정 에너지로 구동되는 전기 모터로 교체하면 천연 가스 파이프라인 압축 스테이션을 포함한 다양한 산업 현장에서 배출량을 줄일 수 있습니다. (천연가스는 종종 재생 에너지원을 보완하는 '가교 연료'로 간주됩니다.) 압축 스테이션은 전통적으로 산업용 가스 터빈을 사용해 왔지만, 상황이 바뀌고 있습니다. 예를 들어, 2023년 현재 유럽의 300개 이상의 압축 스테이션(ibm.com 외부 링크)이 전기 모터를 사용하고 있습니다.

전기 자동차: 공급망을 따라 자재와 상품을 이동하는 트럭부터 제조 시설과 항구의 지게차에 이르기까지 화석 연료로 구동되는 온/오프로드 차량의 과도한 사용으로 인해 온실가스 배출량이 증가합니다. 전기 자동차로 전환하는 것은 이러한 곳에서 배출량을 크게 줄이는 또 다른 방법입니다. 예를 들어, 뉴저지주 엘리자베스의 운송 터미널에서는 항만 운영자들이 전기 터미널 트랙터를 배치하는 새로운 이니셔티브(ibm.com 외부 링크)를 통해 트랙터 한 대당 연간 1,100톤의 온실가스 배출을 줄일 수 있을 것으로 추정하고 있습니다.

히트 펌프와 같은 전기 냉난방 시스템을 설치하는 것도 산업 시설의 탈탄소화를 위한 한 가지 방법입니다. 그러나 주거용 난방 및 냉방 시스템의 전기화에 관한 연구와 비교할 때 이러한 이니셔티브에 대한 연구(ibm.com 외부 링크)는 거의 없습니다.

온실가스 배출량의 잠재적 감소는 전 세계적으로 전기화의 핵심 동력이지만, 비즈니스 리더들은 수익이라는 또 다른 동기를 염두에 두는 경향이 있습니다.

실제로 전기화는 산업 비즈니스에 장기적인 비용 절감 효과를 가져올 수 있습니다. 전기 장비는 유지보수 비용이 낮으면서 에너지 효율성이 더 높은 경향이 있습니다. 최근 몇 년 동안 전기 가격과 재생 에너지 전기 가격은 화석 연료 기반 전력 발전을 포함한 화석 연료 에너지 비용에 비해 유리하게 비교되었습니다.

또한 전기화는 직원의 건강에도 도움이 될 수 있습니다. 전기 자동차와 장비는 유해한 대기 오염 물질을 배출하지 않기 때문입니다. 화석 연료로 구동되는 기계와 차량을 전기 기계와 차량으로 교체하면 실내 및 실외 공기의 질이 개선되어 직원들이 건강에 부정적인 영향을 받을 가능성을 줄일 수 있습니다.

전기화는 기업이 ESG 목표를 달성하고 투자자 및 고객과 같은 이해관계자의 승인을 얻는 데도 도움이 될 수 있으므로 전기화 이니셔티브는 기업의 지속가능성 보고서에 정기적으로 등장합니다.

전기화가 제공하는 장점에도 불구하고 전기화를 도입하는 데에는 여러 장애물이 있습니다. 여기에는 높은 초기 비용이 포함됩니다. 전기화는 시간이 지남에 따라 비용을 절감하지만, 화석 연료 기반 시스템을 전기 시스템으로 교체하는 데는 비용이 많이 들고 심지어는 감당할 수 없는 비용이 들 수도 있습니다. 정부 인센티브는 산업 전기화의 비용을 낮추는 데 도움이 됩니다. 캘리포니아(ibm.com 외부 링크)부터 핀란드(ibm.com 외부 링크), 뉴질랜드(ibm.com 외부 링크)에 이르기까지 정책 입안자들은 에너지 집약 산업에 대한 전기화 투자에 보조금을 지급하고 있습니다. 가장 큰 이니셔티브로는 유럽의 RepowerEU 계획(ibm.com 외부 링크) 과 미국 에너지부의 산업 탈탄소화(ibm.com 외부 링크) 투자가 있습니다.

오늘날 에너지 시스템의 복원력과 용량은 또 다른 주요 과제입니다. 산업에서 더 많은 장비와 차량을 전기화함에 따라 전기 수요가 증가하면 잠재적으로 전력망에 과부하가 걸릴 수 있습니다. 전 세계의 다양한 정부 프로그램은 전력망 운영자가 인프라를 업그레이드하고 용량을 확장할 수 있도록 지원하는 것을 목표로 하지만, IEA(ibm.com 외부 링크) 분석에 따르면 더 많은 정책 개발이 필요하다고 합니다.

전기화가 증가하는 가운데 전력 시스템을 강화하기 위해서는 물리적 인프라 개선이 핵심이지만, 소프트웨어 솔루션도 중요한 역할을 할 수 있습니다. 예를 들어, IBM Environmental Intelligence Suite는 산업 및 에너지 제공업체가 정전 예측 기능, 재생 가능한 발전 예측 등을 통해 파괴적인 환경 조건을 예측하고 대비할 수 있도록 지원합니다.

아래에서 IBM Environmental Intelligence Suite를 살펴보고 지속가능성 트렌드에 대해 자세히 알아보세요.