유럽 에너지 정책 달성을 위한 공통·상호 이익 프로젝트(PCI‑PMI)의 전략적 가치

초록

본 연구는 EU의 2030·2050 기후 목표 달성을 지원하기 위해 선정된 수소·CO₂ 파이프라인 등 PCI‑PMI 인프라의 장기 경제성을 PyPSA‑Eur 모델로 평가한다. 시나리오 분석 결과, 2040년 이후 파이프라인 구축이 연간 260억 유로 이상의 시스템 비용 절감을 가능하게 하며, 지연 시 연간 최대 242억 유로의 추가 비용이 발생한다. 또한, 파이프라인은 풍·태양 잉여 용량 감소와 DAC 등 개별 탄소 제거 기술 의존도를 13‑136 Mt CO₂/년 감소시킨다.

상세 분석

이 논문은 EU의 ‘그린 딜’과 ‘기후법’이 요구하는 2030년까지 55 % 온실가스 감축, 10 Mt H₂ 연간 생산, 50 Mt CO₂ 연간 주입이라는 중간 목표를 달성하기 위해 필수적인 인프라인 PCI‑PMI(Projects of Common and Mutual Interest)를 정량적으로 평가한다. 저자는 섹터‑커플드 에너지 시스템 모델인 PyPSA‑Eur를 활용해 2030‑2050 기간을 3년 단위로 비예측적(non‑anticipative) 시뮬레이션을 수행하였다.

모델에 포함된 주요 변수는 전력·수소·열·운송 섹터의 수요·공급, 재생에너지(풍·태양) 발전량, 전해조 용량, CCUS·DAC 설비, 그리고 CO₂·H₂ 파이프라인의 용량과 경로다. 특히, 실제 EU 위원회가 발표한 2023 PCI‑PMI 리스트에 있는 14개의 CO₂ 파이프라인·저장소와 32개의 수소 파이프라인·전해조를 ‘PCI‑PMI’ 시나리오에 그대로 반영하고, ‘DI(Decentral Islands)’ 시나리오에서는 파이프라인을 전혀 구축하지 않는다. 추가로 ‘PCI‑n’, ‘PCI‑in’, ‘CP(Centralised Planning)’ 등 네 가지 확장 시나리오를 설정해 국가·국제 파이프라인 투자와 중앙집중형 수요 기반 구축을 비교하였다.

핵심 결과는 다음과 같다. 1) 2030년에는 파이프라인 부재가 시스템 비용에 미치는 영향이 미미해(연간 비용 증가 <1 %) ‘PCI‑PMI’가 필수적이지 않다. 그러나 2040년부터는 탈탄소 경로가 급격히 가팔라지면서 파이프라인이 없을 경우 연간 912‑968 bn €의 시스템 비용이 발생한다. 2) ‘PCI‑PMI’ 시나리오를 적용하면 2040년 이후 연간 260 bn € 이상의 비용 절감이 가능하며, 이는 파이프라인이 재생에너지 풍부 지역(북부·남서부)에서 생산된 저비용 그린 수소를 수요가 집중된 중앙유럽으로 효율적으로 운송하기 때문이다. 3) 파이프라인 지연(1기간 연기) 시 연간 최대 242 bn €의 추가 비용이 발생한다. 이는 추가적인 발전·저장·전환 설비 투자(예: 풍·태양 과잉 용량, 배터리, DAC)로 대체해야 하기 때문이다. 4) 파이프라인 구축은 풍·태양 과잉 용량을 평균 5‑12 % 감소시키고, DAC와 같은 개별 탄소 제거 기술에 대한 연간 의존도를 13‑136 Mt CO₂까지 낮춘다. 이는 CO₂ 파이프라인이 대형 배출원(시멘트·철강·화학)과 해상 저장소를 직접 연결함으로써 운송 비용을 최소화하고, 수소 파이프라인이 산업용 수소 수요를 충족시켜 전력‑수소 전환 효율을 높이기 때문이다.

또한, ‘Regret Analysis’를 통해 정책 목표 감소, 파이프라인 지연, 파이프라인 미구축 등 3가지 단기 시나리오에 대한 장기 시나리오별 비용 차이를 정량화하였다. 결과는 정책 목표가 완화될 경우 파이프라인의 경제적 가치가 감소하지만, 여전히 2040‑2050 구간에선 비용 절감 효과가 유지된다는 점을 보여준다.

이 논문은 기존 연구가 추상적인 투자 최적화에 머물렀던 점을 넘어, 실제 EU가 승인한 PCI‑PMI 프로젝트를 모델에 직접 삽입하고, 불확실성을 반영한 ‘비예측적’ 접근법을 적용함으로써 인프라 투자 시점과 규모에 대한 정책적 의사결정에 실질적인 근거를 제공한다. 특히, 파이프라인 구축이 ‘치킨‑앤‑에그’ 딜레마를 해소하고, 장기적인 비용 최소화와 탄소 중립 목표 달성에 핵심적인 역할을 함을 입증한다.