탈탄소 사회와 미래의 에너지란? | 알기 쉬운 웹 세미나

2026/06/15

탈탄소 사회와 미래의 에너지란 무엇인가? 베테랑 기술자가 알기 쉽게 해설합니다!

수소는 미래의 에너지!? 탈탄소 사회란 무엇인가?

미래의 에너지는 어떻게 될까?

에너지 절약 활동

수소는 미래의 에너지!? 탈탄소 사회란 무엇인가?

탄소중립 사회(카본 뉴트럴)란

하마짱: 하시모토 선생님! 요전 TV에서 수소를 이용해 달리는 자동차를 봤어요!
수소는 미래를 생각한 친환경 에너지라고 하더라고요. 작동 원리나 사용되는 이유 등을 자세히 알고 싶어요!

하시모토 선생님: 그건 수소를 사용하는 연료전지차(FCV: Fuel Cell Vehicle)야.수소와 산소의 화학 반응으로 전기를 생산하고, 그 전기로 모터를 돌려 달리는 전기 자동차야. 이
기술은 트럭이나 버스에도 적용되어 실용화가 진행되고 있어. 최근에는 휘발유 대신 수소 자체로 달리는 수소 엔진차가 내구 레이스에 출전한 것이 화제가 되기도 했지. 여러
가지 과제가 있지만, 수소로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 것도 고려되고 있어. 수소는 ‘탄소 배출이 없는 에너지’의 새로운 선택지 중 하나야.

하마짱: 그렇군요. 수소 에너지는 발전, 운송, 산업 등 폭넓은 분야에서 활용될 것으로 기대되고 있군요. 왜 갑자기 전기차(EV: Electric Vehicle)나 연료전지차(FCV)가 화제가 되고 있는 걸까요?

하시모토 선생님: 좋은 질문이네. 그건 탈탄소 사회와 일본의 에너지 문제와 크게 관련이 있단다. 우리가 직면하고 있는 문제 중 하나로 지구 온난화가 있지. 그 원인은 온실가스, 주로 이산화탄소(CO2)야. CO2는 일단 대기 중에 방출되면 식물이나 해양에 흡수되지 않는 한 반영구적으로 대기 중에 남아 지구 온난화에 지대한 영향을 미친단다.
전 세계의 이상 기후의 원인으로 지목되고 있거든. 지구 환경을 유지하기 위해서는 온실가스(CO2)를 최대한 줄이는 탈탄소 사회의 실현이 필요해.

世界平均地上気温（陸域+海上）の偏値,1986年~2005年平均気温からの気温上昇のグラフ

하마짱: 일본 정부가 발표한 “2050년까지 온실가스 배출을 전체적으로 제로로 만드는 탄소중립, 탈탄소 사회 실현을 목표로 한다”는 것이군요. 탄소중립이란 온실가스 배출량과 흡수량을 상쇄하여 제로로 만드는 것을 말하죠.

하시모토 선생님: 맞아요. 공부를 잘 했네요. 2050년까지 탄소중립을 선언한 나라는 125개국과 1개 지역이에요. 일본은 세계에 뒤처져 있어서, 이번 선언을 계기로 산업 구조를 전환하고 배출 감축을 실현할 예정이에요. 탈탄소화는 산업계에게도 중요한 과제가 되고 있어요.

미래의 에너지는 어떻게 될까?

일본의 에너지 정책이란

하시모토 선생님: 에너지 자원이 거의 없는 일본에게 있어 에너지 정책은 매우 중요한 주제야. 정책에는 기본 방침이 있는데, 올해(2021년)는 제6차 계획이 발표될 예정이야.
지금까지의 제5차 계획 방침에서는 에너지 안정 공급(2030년도에 25% 정도 실현), 환경 친화성(2030년도에 2013년도 대비 26% 감축), 경제 효율성 향상(2030년도 9.2~9.5조 엔)이라는 3E를 기본 원칙으로 삼고 있었어. 동일본 대지진 이후인 2014년에 이러한 원칙에 안전성(Safety)이 추가되어, 에너지 정책의 기본 원칙은 안전성(Safety)을 대전제로 하여 3E의 실현을 목표로 하는 ‘3E+S’가 되었어.

2030년을 향한 에너지 믹스

하시모토 선생님: 제5차 에너지 기본계획은 ‘온실가스 26% 감축’, ‘에너지 믹스의 확실한 실현’이라는 목표를 내걸고 있어. 에너지
믹스가 필요한 이유는 완벽한 발전 방식이 존재하지 않기 때문이야. 각각의 과제를 보완하기 위해 다양한 발전 방식을 균형 있게 활용하여 중장기적으로 대응해 나갈 필요가 있어.

하마짱: 일본은 아직 화력 발전 비중이 높군요. CO2 배출량을 억제하기 위해서도 에너지 믹스가 중요해질 것 같네요.

하시모토 선생님: 맞아요. 또한 화력 발전 중에서도 액화천연가스(LNG)는 CO2 배출량 저감 기술 개발이 진행되고 있어요. 수소 가스나 암모니아를 이용한 CO2를 배출하지 않는 발전 방식 등도 연구되고 있죠. 각 발전 방식에 대해 표로 정리해 봤어요.

발전 방식	전원 구성		에너지의 안정적인 공급	환경 보전		운전 특성
	2018년	2030년		CO₂ 배출량(g-CO₂/kWh)
	약 1조 512억 kWh	1조 650억 kWh 정도		채굴·건설·수송 시	발전 시
석탄(화력)	32%	26%	•연료 매장 지역이 전 세계에 널리 분포	■79	■■■■■864	•출력 변동을 완만하게 조절 가능 •수요 변동에 따른 출력 조절이 용이
석유(화력)	7%	3%	•연료 매장 지역이 중동에 편중되어 있음	■43	■■■■695	•출력 변동을 완만하게 조절 가능 •수요 변동에 따른 출력 조절이 용이
천연가스(화력)	38%	27%	•연료 매장 지역의 편중이 적음	■123	■■■476	•수요 변동에 따른 출력 변동이 가능
원자력	6%	20~22%	•비축성이 우수함 •연료를 재활용할 수 있음	19	발전 시 CO2 배출 없음	•출력은 항상 일정
태양광	6%	7%	•자원이 고갈될 우려가 없음 •자연 조건에 좌우됨	■38		•자연 조건에 따라 출력이 크게 변동
풍력	0.70%	1.70%	•자원이 고갈될 우려가 없음 •자연 조건에 좌우됨	26		•자연 조건에 따라 출력이 크게 변동
수력	7.70%	8.8~9.2%	_	11		• 대체로 일정
바이오매스	2.20%	3.7~4.6%	_	_		_
지열	0.20%	1.0~1.1%	_	_		_
암모니아	_	_	_	_		• 대체로 일정

하마짱: 어떤 발전 방식이든 장단점이 있군요.

하시모토 선생님: 다음으로 재생 가능 에너지에 대해서도 정리해 봤어. CO2를 배출하지 않는 에너지로서 중요하게 여겨지고 있지만, 전력 공급의 안정성이나 설비 도입을 위한 비용이 높다는 등의 과제도 있어. 설비에는 커플링이나 브레이크 등 미키 풀리 제품도 사용되고 있어.

종류	개요	특징	원리
태양광	태양광 에너지를 직접 전기로 변환하는 시스템. 가정용부터 대규모 발전까지 도입이 확대되고 있다.	・연료비 불필요・CO₂ 배출 없음・광대한 면적 필요・일조량 변화, 야간 발전 불가	사용 제품: 완충·요동·방진 장치(로스타)
풍력	풍차를 돌려 그 회전 운동을 발전기에 전달하여 전기를 생산한다. 육상, 해상 설치가 있다.	・에너지에 한계가 없음・CO₂가 배출되지 않음・계절이나 시간에 따라 변동, 발전량이 불안정・소음 발생	사용 제품: 무자극 브레이크
수력	하천의 고저차를 이용하여 물을 낙하시켜 수차를 돌려 전기를 생산한다. 농업용수나 상수도 시설에서도 발전이 가능한 중소규모 유형도 있다.	・안정적인 장기간 운전 가능・중소규모는 분산형 발전으로 수요 있음. (상대적으로 고비용)	사용 제품: 원동기용 고무·수지 커플링(센타플렉스)
지열	지열 에너지를 증기나 온수로 추출하여 터빈을 돌려 발전. 화산 국가에 풍부한 자원.	・출력 안정, 대규모 개발 가능・24시간 가동・개발 기간 10년 정도, 개발 비용 고가・지역 사회와의 조정이 필요 (온천, 공원 시설과 중복)	사용 제품: 금속판 스프링 커플링(서보플렉스)
바이오매스	동식물 등 생물 자원을 에너지원으로 삼아 발전. 목질 바이오매스, 식품 폐기물 등 다양한 자원을 에너지로 전환.	・폐기물 감축에 기여・기후에 영향을 받지 않음・원료의 안정적 공급, 원료 수집, 운반, 관리에 비용이 듦	사용 제품: 원동기용 고무·수지 커플링(센타플렉스)

에너지 절약 활동

일본의 에너지 절약 노력이란

하시모토 선생님: 에너지를 생각할 때, 에너지를 낭비하지 않는, 즉 에너지 절약에 대해서도 생각할 필요가 있겠네요. 일본은 2030년도 에너지 수요 전망을 실현하기 위해 철저한 에너지 절약을 추진해 나갈 예정이에요.

エネルギーミックスにおける最終エネルギー需要,エネルギー消費効率の改善のグラフ

하마짱: 정말 엄격한 수치네요. 이 목표를 달성하려면 산업, 업무, 운송, 가정에서 더 많은 에너지 절약 대책이 필요하겠네요.

하시모토 선생님: 맞아요! 구체적인 대책은 다음에 소개할게요.

모터 효율 1% 향상으로 50만 kW 규모의 발전소가 불필요해진다!?

하시모토 선생님: 지구상의 전기 에너지의 약 절반을 로봇이나 공장 설비, 냉장고, 에어컨 등의 모터가 사용하고 있다고 알려져 있어. 모터의
효율을 1% 높이면 50만 kW(중규모 원자력 발전소 1개 분량의 전력)를 절약할 수 있다고 하니까, 동력 전달에 사용되는 부품인 커플링이나 클러치 브레이크 등도 모터의 효율 향상을 고려해서 선정해야겠지.

モータ効率1％アップで50万kWの発電所が不要

하마짱: 커플링이나 클러치 브레이크의 선정이 에너지 절약으로 이어진다니 놀랍네요!

산업계의 노력

하시모토 선생님: 앞으로의 공장은 공조 설비나 모터의 에너지 절약에 철저히 힘써야 한다고 하네. 구체적인 노력 내용은 다음과 같아.

■공작기계

가공물은 주변 온도 변화, 기계에서 발생하는 열, 가공 과정에서 발생하는 열로 인해 가공 정밀도가 크게 변동한다. 따라서 실온 관리가 중요하며, 많은 전기 에너지가 필요하게 된다. 【에너지 절약】
일반적인 공장
환경에서 이를 실현하기 위해 열 변위를 제어한다.
절삭유 소비량 절감 등.

■펌프·압축기·송풍기

전동기는 공장 내의 공조 설비, 펌프, 압축기 등에 사용되며, 그 전력 소비량은 전체의 약 50%를 차지하는 것으로 알려져 있다. 전동기의 에너지 절약에 힘쓰는 것이 상당한 전력 절감으로 이어질 것으로 여겨진다. 【에너지 절약
대책】 탑러너 제도를
통한 에너지 소비 효율 개선. 영구 자석을
사용한 PM 모터로 교체함으로써 에너지 절약 및 고효율화를 촉진한다.