에너지는 "미래 세대가 자신의 필요를 충족할 수 있는 능력을 손상시키지 않으면서 현재의 필요를 충족시키는" 경우 지속 가능하다.

**지속 가능한 에너지**에 대한 대부분의 정의에는 온실 가스 배출과 같은 환경적 측면과 에너지 빈곤과 같은 사회 경제적 측면에 대한 고려 모두 포함된다. 풍력, 수력, 태양열 및 지열 에너지와 같은 재생 가능 에너지 원은 일반적으로 화석 연료원보다 훨씬 더 지속 가능하다. 그러나 바이오 연료를 생산하기 위해 산림을 개간하는 등의 일부 재생 에너지 프로젝트는 심각한 환경 피해를 일으킬 수 있다.

지속 가능한 에너지에서 재생 불가능한 에너지원의 역할은 논란이 되고 있다. 원자력은 풍력과 태양열에 필적하는 저탄소 공급원이지만 방사성 폐기물, 핵 확산 및 사고에 대한 우려로 인해 지속 가능성에 대해 의문점이 제기되기도 한다. 석탄에서 천연 가스로 전환하면 기후에 미치는 영향을 낮추는 등 환경적 이점이 있지만 보다 지속 가능한 옵션으로 전환하는 데는 시간이 더 걸리게 된다. 탄소 포집 및 저장은 이산화탄소 배출을 제거하기 위해 발전소에 구축될 수 있지만 비용이 많이 들어 거의 사용되지 않았다.


화석 연료는 전 세계 에너지 소비량의 85%를 제공하고 전 세계 온실 가스 배출량의 76%를 책임지고 있다. 개발도상국의 약 7억 9천만명이 전기를 사용할 수 없으며 26억명이 요리를 위해 나무나 숯과 같은 환경 오염 연료에 의존하고 있다. 온실 가스 배출량을 2015년 파리 협정과 일치하는 수준으로 줄이려면 에너지 생산, 분배, 저장 및 소비 방식에 대한 시스템 차원의 변환이 필요하다. 화석 연료와 바이오매스의 연소는 대기 오염의 주요 원인이며, 이로 인해 매년 약 7백만 명이 사망한다. 따라서 저탄소 에너지 시스템으로의 전환은 인류 건강에도 중요한 문제이다. 개발도상국에 기후 목표에 부합하는 전기를 제공하면 건강 및 경제적 혜택이 따라오게 될 것이다.

기후 변화 문제 해결을 위해 로 줄이는 것이 제안되었다. 세계는 석탄 화력 발전소를 빠르게 단계적으로 폐지하고 풍력 및 태양열과 같은 청정 자원에서 더 많은 전기를 생산하며 운송 및 건물 난방 화석연료 대신 전기를 사용하는 방향으로 전환되고 있다. 전기화하기 어려운 일부 에너지 집약적 기술 및 공정을 통해 저배출 에너지원에서 생산되는 수소 연료의 역할이 증가하고 있음을 알 수 있다. 가변 재생 에너지의 많은 부분을 수용하기 위해 전력망 에너지 저장과 같은 기반 시설을 만드 유연성이 필요하다. 배출량을 크게 줄이려면 건물 및 운송 체계 등이 재생 에너지를 사용하고 에너지를 절약하도록 해야 한다. 에너지 관련 온실 가스 배출을 제거하기 위한 일부 핵심 기술을 상용화하려면 아직 갈길이 멀다.

풍력 및 태양광 에너지는 2019년 전 세계 전력의 8.5%를 생산하였다. 그 비율은 점차 증가되고 있지만 비용은 하락되었고 앞으로도 계속 하락할 것으로 예상된다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 기후 변화를 1.5°C(2.7°F)로 제한하려면 2016년부터 2035년까지 매년 세계 국내총생산(GDP)의 2.5%를 에너지 시스템에 투자해야 할 것으로 추정한다. 잘 설계된 정부 정책은 에너지 시스템 전환에 긍정적인 효과를 가져오게 되고 온실가스 배출을 줄이고 대기 질을 개선할 수 있다. 에너지 안보가 향상되기도 한다. 탄소 가격 책정, 재생 가능 포트폴리오 표준, 화석 연료 보조금의 단계적 폐지, 전기화 및 지속 가능한 운송을 지원하는 인프라 개발은 정책적인 접근 방식이다. 새로운 청정 에너지 기술의 연구, 개발 및 시연에 자금을 지원하는 것도 정부의 중요한 역할 중 하나이다.

## 정의와 배경
- 유엔 사무총장 반기문

### 정의
브룬틀란 위원회는 1987년 보고서 ''지속 가능한 발전''에서 에너지가 핵심 요소인 지속가능한 발전 개념을 설명했다. 이는 "현재 세대의 필요를 충족시키되, 미래 세대가 자신들의 필요를 충족하는 능력을 저해하지 않는 것"으로 지속가능한 발전을 정의했다.

에너지에 대한 지속가능성 개념에 대해 전세계적으로 인정받은 단일한 해석은 없다. 역사적으로, 지속가능한 에너지 개발의 개념은 배출과 에너지 안보에 초점을 맞추었다. 그러나 1990년대 초부터 이 개념은 보다 넓은 사회적, 경제적 문제를 포함하도록 확장되었다.

지속가능성의 환경적 측면에는 온실가스 배출, 생물다양성 및 생태계에 미치는 영향, 유해 폐기물 및 독성물질 배출,

### 환경에 주는 영향
현재의 에너지 시스템은 기후 변화, 대기 오염, 생물 다양성 상실, 환경으로부터 유해 물질의 배출 및 물 부족과 같은 여러 환경 문제를 일으키고 있다. 2019년 기준으로 세계 에너지 수요의 85%는 화석 연료의 연소를 통해 충족되고 있다.

화석 연료와 생물질의 연소는 대기 오염의 주요 원인이다.

나무, 동물 똥, 석탄 또는 케로신과 같은 오염 물질을 연소하는 요리는 실내 대기 오염의 거의 모든 원인이며, 연간 약 160만 명에서 380만 명의 사망자를 일으킨다. 또한 실외 대기 오염에도 상당한 영향을 미친다. 건강에 미치는 영향은 요리를 담당할 가능성이 여성과 어린 아이들에 집중된다.

환경에 미치는 영향은 연소 부산물을 넘어 확장된다. 바다에서의 기름 유출은 해양 생물에 해를 끼치고 독성 물질을 방출하는 화재를 일으킬 수 있다. 전 세계 물 사용량의 약 10%는 주로 열에너지 플랜트의 냉각을 위한 에너지 생산에 사용된다. 건조한 지역에서는 이것이 물 부족의 원인이 된다. 바이오에너지 생산, 석탄 채굴 및 가공, 석유 추출에도 많은 양의 물이 필요하다. 목재 및 기타 가연성 물질을 과도하게 벌목하여 태우면 사막화를 비롯한 심각한 지역 환경 피해가 발생할 수 있다.

2021년에는 UNECE가 다양한 전기 생산 기술들의 환경 영향에 대한 수명주기 분석을 발행하였으며, 자원 사용, 토지 이용, 자원 사용(화석 연료), 물 사용, 입자 물질, 광화학 오존 생성, 오존 감소, 인체 독성(비암화학적), 이온화 방사선, 인체 독성(암화학적), 영양화, 생태독성(담수), 산성화, 기후 변화를 고려했다.

### 지속 가능한 발전 목표
현재와 미래의 에너지 수요를 지속 가능한 방식으로 충족시키는 것은 중요한 과제이다. 기후 변화를 제한하고 동시에 경제적 성장을 유지하며 삶의 수준을 향상시키는 전 세계적인 목표를 달성하고자 하기 때문이다.

후발개발도상국 에너지 접근성을 개선하고 에너지를 더 깨끗하게 만드는 것은 유엔의 "2030년 지속 가능한 발전 목표"의 효과적으로 달성하는데 핵심적인 역할을 한다.

## 에너지 절약
에너지 효율성(같은 상품이나 서비스를 제공하기 위해 더 적은 에너지를 사용하거나 더 적은 상품으로 동등한 서비스를 제공하는 것)은 지속 가능한 에너지 전략들의 초석이다.

가전제품, 차량, 산업 공정, 건물의 기술적 효율성을 높이면 에너지를 절약할 수 있다.

세계 경제의 에너지 집약도(국내총생산(GDP) 단위당 소비되는 에너지의 양)은 경제 생산의 에너지 효율성을 대략적으로 나타내는 지표이다. 2010년 전 세계 에너지 집약도는 미국 GDP 1달러당 5.6메가줄(1.6kWh)이었다. 유엔은 2010년부터 2030년까지 에너지 집약도를 매년 2.6%씩 감소시킬 것을 요구하고 있다. 최근 몇 년간 이 목표는 달성되지 않았다. 예를 들어, 2017년부터 2018년까지 에너지 집약도는 1.1%만 감소했다. 소비자가 에너지 집약적인 상품과 서비스를 구매하기 위해 절약한 돈을 사용하는 반동 효과가 나타나기도 한다.

## 지속가능한 에너지 원

### 재생가능한 에너지
재생 가능 에너지원은 에너지 안보를 강화하고 화석연료보다 온실가스를 훨씬 적게 배출한다는 점에서 지속 가능한 에너지에 필수적이다. 하지만 생태학적 가치가 높은 지역에 바이오에너지, 풍력 또는 태양광 발전소가 건립될 때 생물 다양성에 대한 위험과 같은 심각한 지속 가능성 문제가 제기되기도 한다.

수력발전은 재생에너지의 가장 큰 원천이며, 태양에너지와 풍력에너지는 빠르게 성장하고 있다. 태양광 발전과 풍력은 대부분의 국가에서 가장 저렴하게 에너지를 생산할 수 있는 방법이다.

#### 태양에너지
태양은 지구의 주요 에너지원이며, 많은 지역에서 깨끗하고 풍부하게 이용 가능한 자원이다. 2019년 태양광 발전은 전 세계 전력의 약 3%를 공급했는데, 미래 에너지 사용에 대한 다양한 예측을 통해 태양광 PV가 지속 가능한 혼합 에너지 생성의 주요 소스 중 하나로 확인되었다.

태양광 패널의 대부분의 구성 요소는 쉽게 재활용할 수 있지만, 규제가 없는 경우에는 재활용이 항상 되지 않는다.

집중형 태양열 발전에서는 거울에 반사된 태양열을 집중시켜 물을 가열시키게 된다. 전기는 열기관을 이용해 생성된 증기로부터 생산된다. 집광형 태양열 발전은 필요할 때 전기를 생산할 수 있도록 일반적으로 열의 일부를 저장하므로 조정가능하다. 전기 생산 외에도 태양 에너지는 더 직접적으로 사용된다. 태양열 난방 시스템은 온수 생산, 건물 난방, 건조 및 담수화에 사용된다.

#### 풍력
바람은 수천 년동안 산업 부문, 물 펌프 및 범선 등에 에너지를 제공하는 중요한 동력이었다. 현대식 풍력 터빈은 전기를 생산하는 데 사용되며 2019년 전 세계 전력의 약 6%를 공급했다. 풍력 터빈은 육지보다 바람이 더 안정적이고 강하지만 건설 및 유지 관리 비용이 더 높은 해상에 설치하기도 한다.

종종 야생 지역이나 농촌 지역에 건설되는 내륙 풍력 발전소는 풍경에 시각적 영향을 준다. 풍력 터빈과의 충돌로 인해 박쥐와 새가 죽게 되지만, 창문 및 송전선과 같은 다른 기반 시설보다는 그 발생률이 낮다.

#### 수력 발전
수력 발전소는 흐르는 물의 에너지를 전기로 변환한다. 2020년 수력발전은 전 세계 전력의 17%를 공급했는데, 이는 20세기 중후반의 최고치인 20%에 비해 감소한 수치이다.

기존 수력 발전에서는 댐 뒤에 저수지가 만들어진다. 기존 수력 발전소는 매우 유연하고 조정가능한 전력을 공급한다. 풍력 및 태양광 발전과 결합하여 전력수요를 충족시키고 풍력 및 태양광 이용이 어려울 때 이를 보완할 수 있다.

저수지 기반 시설과 비교하여 하천의 수력 발전은 일반적으로 환경에 미치는 영향이 적다. 그러나 전력 생산 능력은 강의 흐름에 따라 달라지며, 이는 날마다 또는 계절 날씨에 따라 달라질 수 있다. 저수지는 홍수 통제에 사용되고 전기를 유연하게 출력하며 동시에 가뭄 동안 식수 공급 및 관개에 대한 대책도 제공한다.

수력발전은 생산된 에너지 단위당 온실가스 배출량이 가장 낮은 에너지원 중 하나이지만 배출량 수준은 프로젝트마다 크게 다르다.

#### 지열에너지
지열 에너지는 인근의 더 뜨거운 지역과 자연적으로 발생하는 동위원소의 방사성 붕괴로부터 열에너지가 지속적으로 보충되기 때문에 재생 가능한 자원이라고 할 수 있다. 평균적으로 지열 기반 전기의 온실가스 배출량은 석탄 기반 전기의 5% 미만이다. 지열 에너지는 지진을 유발할 위험이 있고, 수질 오염을 방지하기 위한 대비책이 필요하며, 포집할 수 있는 독성 배출물을 방출한다.

#### 바이오에너지
바이오매스는 식물과 동물에서 나오는 재생 가능한 유기 물질이다.

바이오에너지가 기후에 미치는 영향은 바이오매스 공급원료의 출처와 재배 방법에 따라 상당히 다르다. 예를 들어, 에너지를 얻기 위해 나무를 태우면 이산화탄소가 배출되는데, 잘 관리된 숲에서 수확된 나무를 새 나무로 교체하면 이러한 배출량을 크게 상쇄할 수 있다. 새 나무는 자라면서 대기 중 이산화탄소를 흡수하기 때문이다. 그러나 바이오에너지 작물의 재배는 자연 생태계를 대체하고 토양을 악화시키며 수자원과 합성 비료를 소비할 수 있다. 열대 지역에서 전통적인 난방 및 요리에 사용되는 모든 목재의 약 1/3은 지속 불가능한 방법으로 수확된다. 바이오에너지 공급 원료는 일반적으로 수확, 건조 및 운송에 상당한 양의 에너지가 필요하다. 이러한 프로세스에 대한 에너지 사용으로 인해 온실 가스가 배출될 수 있다. 경우에 따라서는 토지 이용 변화, 경작 및 가공의 영향으로 인해 화석 연료 사용에 비해 바이오에너지의 전체 탄소 배출량이 더 많을 수도 있다.

바이오매스 재배를 위해 농지를 사용하면 식량 재배에 사용할 수 있는 토지가 줄어들 수 있다. 미국에서는 자동차 휘발유의 약 10%가 옥수수 기반 에탄올로 대체되었으며, 이는 많은 양의 수확량을 소비하게 된다. 왜냐하면 숲은 중요한 탄소 흡수원이자 다양한 종의 서식지이기 때문이다. 광합성은 햇빛 에너지의 일부분만을 포착하기 때문에, 주어진 양의 바이오에너지를 생산하려면 다른 재생에너지원에 비해 많은 양의 토지가 필요하다.

비식용 식물이나 폐기물에서 생산되는 2세대 바이오연료는 식량 생산에는 영향을 덜 주지만 보호 지역과의 상충관계 및 지역 대기 오염을 유발하는 등의 다른 부정적인 영향을 가져올 수 있다.

탄소 포집 및 저장 기술은 바이오에너지 발전소의 배출물을 포집하는 데 사용된다. 이 과정은 탄소 포집 및 저장을 통한 바이오에너지(BECCS)로 알려져 있으며 대기에서 이산화탄소 제거 효과를 가져올 수 있다. 그러나 BECCS는 바이오매스 물질의 재배, 수확 및 운송 방법에 따라 이산화탄소 배출을 초래할 수도 있다. 일부 기후 변화 완화 경로에 설명된 규모로 BECCS를 배포하려면 많은 양의 농경지가 필요하다.

### 재생불가능한 에너지원

#### 화석 연료의 전환 및 완화
석탄에서 천연가스로 전환하는 것은 지속가능성 측면에서 장점이 있다. 생산된 에너지 단위에 대해 천연가스의 전과정에서 방출되는 온실가스 배출량은 풍력이나 원자력 에너지 배출량의 약 40배이지만 석탄보다는 훨씬 적다. 천연가스를 태우면 전기를 생산할 때 석탄 배출량의 약 절반이 발생하고, 열을 생산하는 데 사용할 경우 석탄 배출량의 약 2/3가 발생한다.

석탄에서 천연가스로 전환하면 단기적으로 배출량이 줄어들어 기후 변화 완화에 기여한다. 그러나 장기적으로는 순 제로 배출을 달성하는 길을 제공하지는 않는다. 천연가스 기반시설을 개발하는 것은 새로운 화석 기반시설이 수십 년 동안 탄소 배출을 하거나 수익을 내기 전에 폐기되어야 하는 탄소 고정 및 좌초 자산의 위험을 초래한다.

화석 연료 및 바이오매스 발전소의 온실가스 배출은 탄소 포집 및 저장(CCS)을 통해 크게 줄일 수 있다. 대부분의 연구에서는 CCS가 발전소에서 배출되는 이산화탄소(CO2)의 85~90%를 포집할 수 있다는 실제 가정을 사용한다.

#### 핵에너지
원자력은 1950년대부터 기저부하 전력의 저탄소 공급원으로 사용되어 왔다.

우라늄 채굴 및 처리를 포함한 원자력 발전의 수명 주기 온실가스 배출량은 재생 에너지원의 배출량과 비슷하다. 원자력은 주요 재생에너지에 비해 생산된 에너지 단위당 토양을 거의 사용하지 않는다. 또한 원자력은 지역 내에서 대기 오염을 일으키지 않는다. 야심찬 목표가 설된 기후 변화 완화에서는 일반적으로 원자력을 통한 전력 공급이 증가한다.

핵폐기물, 핵무기 확산, 사고에 대한 우려로 인해 원자력 발전의 지속가능성에 대한 논란이 많다. 원자력에 대한 대중의 반대는 종종 원자력 발전소로의 실행을 정치적으로 어렵게 만든다.

지난 수십 년 동안 새로운 원자력 발전소를 건설하는 데 소요되는 시간과 비용을 줄이려고 했지만 비용은 여전히 많이 들고 기간도 오래 걸린다.

몇몇 국가에서는 소량의 폐기물을 생성하고 폭발 위험이 없는 핵융합로를 개발하려고 다.

## 에너지 시스템 변환
지구 온난화를 2°C 미만으로 유지하기 위해서 배출량 감소를 하려면 에너지를 생산, 분배, 저장 및 소비되는 방식에 대한 시스템 전반의 변화가 필요하다. 한 형태의 에너지를 다른 형태로 대체하려면 사회 내에서 에너지 시스템의 다양한 기술과 행동이 변화해야 한다. 예를 들어, 자동차 에너지원을 석유에서 태양광 발전으로 전환하려면 태양광 발전, 태양광 패널 출력 변동을 수용하기 위한 전력망 수정, 가변 배터리 충전기 도입, 전체 수요 증가, 전기 자동차 채택 뿐만 아니라 전기 자동차 충전 시설 및 정비소 네트워크까지 필요하다.

많은 기후 변화 완화 경로는 저탄소 에너지 시스템의 세 가지 주요 측면을 구상한다.



항공, 해운, 철강 제조 등 일부 에너지 집약적 기술과 공정은 전기화하기 어렵다. 이러한 부문의 탄소 배출량을 줄이기 위한 몇 가지 방법이 있다. 화석 연료를 연소하도록 설계된 많은 차량에 바이오 연료와 합성 탄소 중립 연료로 동력을 공급하는 것이다. 하지만 문제 바이오 연료는 필요한 양만큼 지속 가능하게 생산할 수 없으며 합성 연료는 현재 매우 비싸다. 이에 대한 대안으로 지속 가능하게 생산되는 수소 연료를 기반으로 하는 시스템을 개발하는 것이다.

세계 에너지 시스템의 완전한 탈탄소화는 수십 년이 걸릴 것으로 예상되며 대부분 기존 기술을 통해 달성할 수 있다. 국제에너지기구(IEA)는 2050년까지 순배출 제로에 도달하려면 배터리 기술 및 탄소 중립 연료와 같은 에너지 부문의 추가 혁신이 필요하다고 말한다. 새로운 기술을 개발하려면 연구 개발, 시연 및 배포를 통한 비용 절감 등이 필요하다. 탄소 제로 에너지 시스템으로의 전환은 인류 건강에 강력한 공동 이익을 가져올 것이다. 세계보건기구(WHO)는 지구 온난화를 1.5°C로 제한하려는 노력을 통해 대기 오염 감소가 이루어져 매년 수백만 명의 생명을 구할 수 있다고 추정한다. 2030년까지 기후 목표에 부합하는 좋은 계획과 관리를 통해 사람들이 전기를 사용할 수 있고 깨끗한 요리를 제공받을 수 있는 방법이있다. 과거에 몇몇 국가들은 석탄 사용을 통해 급속한 경제적 이익을 얻었다. 그러나 적절한 국제적 투자와 지식 이전을 하면 많은 가난한 국가와 지역이 재생 가능 에너지에 기반한 에너지 시스템을 개발하여 화석 연료 의존도에서 벗어날 수 있는 기회가 여전히 남아 있다.

### 다양한 에너지 시스템 통합하기
풍력이나 태양광 같은 다양한 재생 에너지원에서 안정적인 전기를 공급하려면 전력 시스템에 유연성이 필요하다. 대부분의 전력망은 석탄 화력 발전소와 같은 지속적으로 공급되는 에너지원에 기반해서 만들어 졌다.

전기 시스템을 보다 유연하게 만드는 방법에는 여러 가지가 있다. 많은 곳에서 풍력과 태양광 발전은 일별, 계절별로 상호보완적이다. 전력-열 시스템 결합 또는 전기를 열에너지로 전환하고 전기차에 사용하는 이동 수단과의 결합 같은 각 분야별 결합을 통해 보다 유연하게 에너지가 사용될 수 있다.

풍력 및 태양광 발전에서 과잉 용량을 구축하면 악천후에도 충분한 전력을 생산할 수 있다. 잉여 전기를 사용하거나 저장할 수 없으면 최적의 날씨에서 에너지 생산을 줄여야 할 수도 있다. 최종 수요-공급 불일치는 수력, 바이오에너지, 천연가스 등 조정가능한 에너지원을 사용하여 해결할 수 있다.

#### 에너지 저장
에너지 저장은 간헐적인 재생 에너지의 문제점을 극복하는 하나의 방법으로 지속 가능한 에너지 시스템의 중요한 측면이다. 계절이 달라져도 계속 지속될 수 있는 충분한 용량을 갖춘 기술에 대한 연구가 진행 중이다.

### 전기화
전력 부문은 에너지 시스템의 나머지 부분에 비해 배출량을 훨씬 빠르게 줄일 수 있다. 2019년 기준으로 전 세계 전력의 37%가 저탄소 에너지원(재생 에너지 및 원자력 에너지)에서 생산되고 있다. 주로 석탄인 화석 연료가 나머지 전력 공급을 담당하고 있다. 온실가스 배출을 줄이는 가장 쉽고 빠른 방법 중 하나는 석탄화력발전소를 단계적으로 폐지하고 재생에너지 발전량을 늘리는 것이다.

기후 변화 완화는 건물 난방과 운송을 위해 화석 연료를 직접 연소하는 대신 전기를 사용하는 광범위한 전기화를 목표로 한다. 야심찬 기후 정책을 통해 전력으로 소비되는 에너지 비중이 2020년 20%에서 2050년 두 배로 증가할 것이다.

전기를 손쉽게 사용하도록 하기 위해서는 농촌 지역에 전력을 제공해야 한다. 마을에 충분한 전기를 생산하고 저장하는 소규모 태양광 PV 설치와 같은 재생 에너지를 기반으로 하는 오프 그리드 및 미니 그리드 시스템은 중요한 해결책이다. 안정적인 전기에 대한 접근성이 높아지면 현재 개발도상국에서 흔히 볼 수 있는 등유 조명과 디젤 발전기의 사용이 줄어들 것이다.

재생 가능한 전기를 생산하고 저장하기 위한 인프라에는 배터리용 코발트와 리튬, 태양광 패널용 구리와 같은 광물과 금속이 필요하다. 보다 다양한 지역에서의 원료 확보가 가능하다면 보다 유연하고 덜 불안정한 공급망을 확보할 수 있을 것이다.

### 수소
수소 가스는 에너지 측면에서 온실가스 배출을 줄일 수 있는 잠재력을 지닌 에너지 운반체로서 널리 논의되고 있다. 이를 위해서 가격이 저렴하고 에너지 효율적인 기후 완화 대안이 적은 부문 및 분야에 공급할 수 있는 양으로 수소를 깨끗하게 생산해야 한다. 이러한 분야에는 중공업 및 장거리 운송이 있다.

수소는 연료전지의 에너지원으로 사용되어 전기를 생산하거나 연소를 통해 열을 생성할 수 있다. 수소의 전체 수명 주기 배출량은 수소 생산 방법에 따라 달라진다. 현재 전 세계의 거의 모든 수소 공급은 화석 연료에서 생성된다.

전기는 물 분자를 분해하는 데 사용될 수 있으며, 전기가 지속 가능하게 생성된다면 지속 가능한 수소를 생산할 수 있다. 그러나 이 전기분해 공정은 현재 CCS 없이 메탄에서 수소를 생성하는 것보다 비용적으로 더 비싸며 에너지 변환 효율은 본질적으로 낮다. 가변적인 재생 가능 전기가 과잉될 때 수소를 생산한 다음 저장하고 열을 생성하거나 전기를 재생하는 데 사용할 수 있다. 이는 녹색 암모니아 및 녹색 메탄올과 같은 액체 연료로 변환될 수 있다. 수소 전해질의 혁신은 전기를 이용한 대규모 수소 생산을 더욱 비용 경쟁력 있게 만들 수 있다.

수소 연료는 철강, 시멘트, 유리 및 화학 물질의 산업 생산에 필요한 강력한 열을 생산할 수 있으므로 철강 제조용 전기로와 같은 기술과 함께 산업의 탈탄소화에 기여한다.

에너지 운반체로서 수소의 단점은 수소의 폭발성으로 인해 저장 및 유통 비용이 높고, 다른 연료에 비해 부피가 크며, 파이프가 부서지기 쉬운 경향이 있다는 것이다.

### 에너지 활용 기술

#### 운송수단
운송은 전 세계 온실가스 배출량의 14%를 차지하지만

자동차의 에너지 효율성은 시간이 지남에 따라 증가했지만,

장거리 화물 운송 및 항공은 장거리 이동에 필요한 배터리 무게, 배터리 재충전 시간 및 제한된 배터리 수명 때문에 현재 기술로는 전기화하기 어려운 분야이다. 선박이나 철도를 통한 화물 운송은 일반적으로 항공이나 도로보다 지속가능성이 더 높다.

#### 건물과 조리
에너지 사용의 1/3 이상이 건물과 건설에 사용된다.

건물을 난방하는 매우 효율적인 방법은 지역난방을 이용하는 것이다. 이 방식은 열을 중앙에서 발생시켜 단열 파이프를 통해 여러 건물에 분배하는 것이다. 예전에는 대부분의 지역난방 시스템은 화석 연료를 사용했지만, 요즘에는 지역난방 시스템은 재생에너지를 많이 사용하도록 설계되었다.

건물의 냉방은 패시브 건물 설계, 도시 열섬 효과를 최소화하는 계획, 파이프 냉수로 여러 건물을 냉각하는 지역 냉각 시스템을 통해 더욱 효율적으로 이루어질 수 있다.

에너지 빈곤에 시달리는 개발도상국에서는 요리에 나무나 동물 배설물과 같은 오염 연료가 여전히 사용된다. 이러한 연료를 사용한 조리는 일반적으로 유해한 연기를 방출하고 또한 목재를 사용하면 산림 황폐화로 이어질 수 있기 때문에 지속 가능하지 않다. 부유한 국가에서 이미 널리 사용하고 있는 청정 조리 시설을 보편적으로 채택하면 건강이 눈에 띄게 향상되고 기후에 부정적인 영향을 최소화할 수 있다. 청정 조리 시설(예를 들어 실내에서 그을음이 덜 발생하는 조리 시설)은 일반적으로 천연가스, 액화석유가스(둘 다 산소를 소비하고 이산화탄소를 생성함) 또는 전기를 에너지원으로 사용한다. 바이오가스 시스템은 일부 상황에서는 유망한 대안책이 될 수 있다. 기존 스토브보다 바이오매스를 더 효율적으로 연소하는 개선된 조리용 스토브는 청정 조리 시스템으로 전환하기 어려운 상황에서 임시 해결책으로 활용될 수 있다.

#### 산업
에너지는 1/3 이상이 산업에서 사용된다. 대부분의 에너지는 열 생성, 건조, 냉장 등 열 공정에 사용된다. 2017년 산업 분야에서 재생에너지가 차지하는 비중은 14.5%로, 대부분 바이오에너지와 전기로 공급되는 저온열이었다. 산업 분야에서 가장 에너지 집약적인 활동은 200°C(390°F)가 넘는 높은 온도에서 열을 생성하는 것인데 저온열로는 한계가 있기 때문에 재생 가능 에너지의 비중이 가장 낮다.

일부 산업 공정의 경우, 온실가스 배출을 제거하기 위해서는 아직 본격적인 구축이나 운영이 이루어지지 않은 기술의 상용화가 필요할 것이다. 예를 들어 제강은 전통적으로 매우 높은 온도의 열을 생성하고 강철 자체의 재료로 석탄에서 추출되는 코크스를 사용하기 때문에 전기화하기가 어렵다. 플라스틱, 시멘트, 비료 생산에도 상당한 양의 에너지가 필요하기 때문에 탈탄소화 가능성은 적다. 순환 경제로의 전환은 새로운 원자재를 채굴하고 정제하는 데 에너지를 투자하는 것보다 더 많이 재활용하고 그에 따라 더 적은 에너지를 사용하므로 산업을 더욱 지속 가능하게 만들 것이다.

## 정부 정책
에너지 시스템 전환을 촉진하는 잘 설계된 정부 정책은 온실가스 배출을 낮추는 동시에 대기 질을 개선할 수 있으며, 에너지 안보를 강화하고 에너지 사용에 따른 재정적 부담을 줄일 수도 있다.

보다 지속 가능한 에너지 사용을 장려하기 위해 1970년대부터 환경에 대한 규제가 이루어졌다. 일부 정부는 석탄 화력 발전소를 단계적으로 폐지하고 새로운 화석 연료 탐사를 중단하기로 약속했다. 정부는 새 자동차가 배출가스를 전혀 발생시키지 않거나 새로 건축된 건물에서는 가스 대신 전기로 열을 공급하도록 요구할 수 있다. 여러 국가의 재생 가능한 포트폴리오 기준을 보면 재생 가능 에너지원에서 생산되는 전기의 비율을 늘려야 한다고 명시하고 있다.

정부는 장거리 송전선, 스마트 그리드, 수소 파이프라인 등 인프라 개발을 주도하여 에너지 시스템 전환을 가속화할 수 있다. 운송 분야에서는 적절한 인프라와 인센티브를 통해 여행을 더욱 효율적으로 만들고 자동차 의존도를 줄일 수 있다. 도시의 무분별한 확산을 방지하는 도시 계획은 지역 교통 및 건물의 에너지 사용을 줄이면서 삶의 질을 향상시킬 수 있다. 정부 지원 연구, 조달 및 인센티브 정책은 역사적으로 태양광 및 리튬 배터리와 같은 청정 에너지 기술의 개발 및 발전에 매우 중요했다. 2050년까지 순 제로 배출 에너지 시스템을 위한 국제에너지기구(IEA)의 시나리오에서는 다양한 신기술을 시범 단계로 가져오고 배포를 장려하기 위해 공공 자금이 신속하게 동원되고 있다.
탄소 가격 책정(예: CO2 배출에 대한 세금)은 업계와 소비자에게 배출량을 줄이는 동시에 방법을 선택할 수 있는 인센티브를 제공한다. 예를 들어, 저배출 에너지원으로 전환하거나, 에너지 효율성을 높이거나, 에너지 집약적인 제품 및 서비스 사용을 줄이는 것이다. 탄소 가격 책정은 일부 지역에서 거센 정치적 반발을 불러오는 반면에 에너지 관련 정책은 정치적으로 더 안전한 경향이 있다.

2020년에 시작된 정책 개혁의 규모와 속도는 파리협정의 기후 목표를 달성하는 데 필요한 것보다 훨씬 부족하다. 국내 정책 외에도, 혁신을 가속화하고 빈곤국이 완전한 에너지 접근을 위한 지속 가능한 경로를 구축하도록 지원하려면 더 큰 국제 협력이 필요하다.

국가는 일자리 창출을 위해 재생에너지를 지원할 수 있다. 국제노동기구(International Labor Organization)는 지구 온난화를 2°C로 제한하려는 노력이 대부분의 경제 부문에서 순 일자리 창출로 이어질 것으로 추정한다. 정부는 화석 연료 산업에 의존하는 근로자와 지역에 대한 정당한 전환을 보장하고 대안적인 경제적 기회를 보장함으로써 지속 가능한 에너지로의 전환을 보다 정치적, 사회적으로 실현 가능하게 만들 것이다.

## 재정
혁신과 투자를 위한 충분한 자금 조달은 에너지 전환의 전제 조건이다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 지구 온난화를 1.5°C로 제한하려면 2016년부터 2035년까지 매년 에너지 시스템에 2조 4천억 달러를 투자해야 할 것으로 추산한다. 대부분의 연구에서는 이 비용이 경제적, 건강상의 이점에 비해 세계 GDP의 2.5%에 불과한 적은 금액일 것으로 예상한다. 저탄소 에너지 기술 및 에너지 효율성에 대한 평균 연간 투자는 2015년에 비해 2050년까지 6배 증가해야 한다. 기후 변화에 대한 자금 여력은 민간 부문 관심이 적은 최빈개도국에서 특히 심각하게 적다.

유엔 기후 변화 협약에서는 2016년 기후 자금 조달 총 6,810억 달러로 추산했다. 이 중 대부분은 민간 부문의 재생 가능 에너지 개발 투자, 공공 부문의 지속 가능한 운송에 대한 투자, 민간 부문의 에너지 효율성에 대한 투자이다. 파리 협정에는 기후 변화 완화 및 적응을 위해 선진국에서 빈곤국까지 연간 1,000억 달러를 추가로 지원하겠다는 약속하고 있다.

화석 연료에 대한 자금 지원과 보조금은 에너지 전환을 가로막는 중요한 장벽이다.