재생에너지냐 원전이냐… 대한민국은 ‘둘 다’를 택해야 한다

탄소중립은 더 이상 기술의 문제가 아니라 구조의 문제다. 전원 구성 비율, 즉 에너지 믹스는 단순한 정책 선택을 넘어 산업 구조와 국토 여건, 사회적 수용성을 동시에 반영하는 국가 시스템 설계에 가깝다.

2026년 현재 한국은 좁은 국토, 높은 인구밀도, 제조업 중심 산업 구조라는 제약 속에서 에너지 전환을 추진하고 있다. 이러한 조건은 특정 에너지원에 대한 과도한 의존을 허용하지 않는다.

어떤 에너지원도 단독으로 탄소중립과 경제성을 동시에 충족시키기 어렵다. 한국형 해법은 단순한 ‘혼합’이 아니라, 각 에너지원이 상호보완적으로 작동하는 정교한 결합에 있다.


28일 관련 업계에 따르면 탄소중립 달성을 위해 재생에너지 확대는 선택이 아닌 필수 조건이다.
국제에너지기구(IEA)는 한국 에너지 정책 검토에서 재생에너지 확대와 함께 원자력 활용 병행을 권고한 바 있다. 단일 전원 중심 전략으로는 안정성과 감축 목표를 동시에 달성하기 어렵다는 의미다.

국내외 에너지 모델 분석 결과도 같은 방향을 가리킨다. 다중 에너지 시스템 연구에 따르면 2050년 기준 재생에너지와 수소 기반 전력 비중은 최소 53%에서 최대 77%까지 확대돼야 탄소중립 경로에 진입할 수 있는 것으로 나타났다.

그러나 한국은 물리적 제약이 뚜렷하다. 국토의 약 70%가 산지이고, 높은 인구밀도는 대규모 발전 설비 확보를 어렵게 만든다. 약 8만 헥타르 이상의 부지가 필요하다는 분석은 산림 훼손과 지역 갈등 가능성을 동시에 내포한다.

이 때문에 해상풍력이 사실상 유일한 대규모 확장 수단으로 부상하고 있다. 다만 송전망 구축과 주민 수용성 문제는 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있다.

재생에너지는 반드시 확대돼야 하지만, 그것만으로는 전력 시스템을 안정적으로 운영하기 어렵다는 한계도 분명하다.

원자력은 한국에서 가장 논쟁적이면서도 현실적인 저탄소 전원이다. OECD 원자력기구와 국제에너지기구(IEA)는 기존 원전의 수명 연장이 가장 비용 효율적인 저탄소 전력 공급 방식 중 하나라고 평가한다.

반면 신규 원전 건설은 건설 지연과 비용 증가라는 구조적 리스크를 안고 있다.

프랑스 플라망빌 3호기는 이를 단적으로 보여주는 사례다. 2007년 착공된 해당 원전은 당초 2013년 가동을 목표로 했지만, 후쿠시마 사고 이후 강화된 안전 규제와 시공 결함 문제로 일정이 반복적으로 지연됐고, 건설 비용 역시 초기 대비 약 4배 수준으로 증가했다.

2024년에서야 전력망에 연결되며 25년 만의 신규 원전 가동 사례로 기록됐지만, 동시에 원전 건설 리스크를 상징적으로 드러낸 사례로 평가된다.

원전이 장기 전략에는 유효하지만 단기 대응 수단으로는 한계가 있음을 시사한다.

차세대 기술인 SMR(소형모듈원전)은 대안으로 주목받고 있으나, 국제원자력기구는 본격적인 확산 시점을 2030년대 중반 이후로 전망하고 있다. 결국 원자력은 기존 설비 활용과 미래 기술 투자라는 이중 전략이 필요하다.



재생에너지 확대의 가장 큰 과제는 간헐성이다. 이를 보완하는 핵심 요소가 전력 시스템의 유연성이다.

한국은 LNG 발전 비중이 높은 구조를 갖고 있으며, 이는 빠른 출력 조절이 가능하다는 장점 때문이다. 그러나 탄소중립 관점에서 LNG는 장기 해법이 아닌 과도기적 수단에 가깝다.

수소는 저장과 조정 기능을 동시에 수행하는 에너지원으로 주목받는다. 잉여 전력을 흡수해 전력 계통 안정성을 높이는 역할을 한다.

최근 연구에 따르면 원전 용량이 일정 수준을 초과할 경우 잉여 전력이 증가하면서 수소 저장 필요성은 오히려 감소하는 것으로 나타났다. 또한 수소 저장 규모 역시 초기 예상보다 축소된 수준으로도 충분하다는 분석이 나온다.

이는 수소가 대체 에너지원이 아니라 ‘시스템 균형 장치’로 기능한다는 점을 보여준다. LNG는 점진적으로 수소로 전환되는 구조가 현실적인 경로로 평가된다.


석탄은 가장 강력한 감축 대상이지만, 현실적으로 즉각적인 완전 퇴출은 쉽지 않다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 2050년에도 일부 석탄 사용이 불가피할 수 있으며, 이 경우 CCS 기술과의 결합이 필수적이라고 본다.

한국 역시 CCUS(탄소 포집·활용·저장) 기술을 핵심 전략으로 육성 중이다. 이는 기존 설비를 활용하면서 탄소 배출을 줄일 수 있는 현실적 접근이다. 다만 비용과 기술적 불확실성을 고려할 때 석탄은 장기적으로 보조적 역할에 머물 가능성이 크다.


독일은 재생에너지 확대에도 불구하고 에너지 안보 위기 속에서 석탄 의존도가 다시 증가하는 역설을 경험했다. 에너지 전환 과정에서 안정성을 확보하지 못할 경우, 탄소 감축 정책이 되돌려질 수 있음을 보여준 사례다.

프랑스 역시 원전 중심 구조를 유지해 왔지만, 기후변화로 인한 냉각수 문제와 설비 노후화가 겹치며 전력 공급 불안과 비용 부담이 동시에 확대되고 있다.

두 사례는 공통적으로 단일 에너지원에 대한 의존이 에너지 안보와 비용 측면에서 구조적 취약성을 낳을 수 있음을 보여준다. 에너지 믹스의 문제는 선택의 문제가 아니라, 리스크 분산을 위한 설계의 문제라는 점을 시사한다.




국내외 연구를 종합하면 한국형 에너지 믹스는 일정한 방향으로 수렴한다. 재생에너지가 중심을 이루고, 원자력이 기저부하를 담당하며, LNG와 수소가 유연성을 제공하고, 석탄은 점진적으로 축소되는 구조다.

다수 모델의 중간값 기준으로 보면 재생에너지 40~60%, 원자력 20~35%, 수소 및 LNG 20~30%, 석탄 0~10% 범위가 현실적인 조합으로 제시된다.

이 비율은 고정된 답이 아니라 ‘운영 범위’다. 핵심은 에너지원 간 상호작용이다. 원자력과 재생에너지는 상호 보완 관계에 있으며, 수소 저장은 이 균형을 조정하는 역할을 한다.


한국의 에너지 전환은 기술적으로 충분히 가능하다. 남은 과제는 사회적 합의와 정책의 일관성이다. 재생에너지는 입지 갈등을, 원자력은 안전성 논쟁을, 송전망 구축은 지역 갈등을 동반한다.

국제에너지기구(IEA) 역시 에너지 인프라 구축 과정에서 초기 단계부터 지역사회 참여를 제도화할 필요성을 강조하고 있다.

결국 에너지 믹스는 최적해가 아니라 ‘합의 가능한 해’다. 무엇을 선택할 것인가보다, 무엇을 어떻게 함께 사용할 것인가가 더 중요한 문제다.

탄소중립 시대, 한국형 에너지 전략의 핵심은 균형 있는 설계에 있다. 정책과 산업, 사회가 동시에 작동할 때 비로소 현실적인 전환이 가능하다.


박근호 글로벌이코노믹 기자 hotkay89@gmail.com