‘재생E 확대･전력산업의 발전 방향세미나’ 제주서 열려
신재생 간헐성 대비, 새로운 시장･전략 필요 ‘한목소리’
제주 출력제한 대응책에 대한 다양한 의견 제기도

[전기신문 최근주 기자] 태양광·풍력 에너지 증가와 함께 전력 시장 운영 방식이 획기적으로 변화할 전망이다. 전력 당국은 향후 재생에너지를 주요 자원으로 시장에 참여시키고 밸런싱 확보 책무를 부과할 방침이다.

10일 제주국제컨벤션센터에서 열린 ‘제1회 재생에너지 확대와 전력산업의 발전 방향’에서는 에너지 각계 전문가들과 정책결정자들이 재생에너지가 확대됨에 따른 출력제한, 계통 운영 문제를 해결하기 위한 전략을 논의했다.

문양택 재생에너지 보급과장은 개회사를 통해 “재생에너지가 17% 이상 확대되면서 발생하는 문제를 해결하기 위한 노력은 향후 재생에너지의 획기적인 보급을 위해 반드시 필요하다”고 강조했다.

박중환 전력거래소 본부장도 축사에서 “재생에너지는 탄소중립을 실현하면서도 우리나라 전력수요를 뒷받침할 대표적이고 현실적인 에너지원”이라며 “통상적인 발전원이었던 원자력이나 화력 등 특성을 관리하고 재생에너지를 우리의 전력 시장과 계통에 안착시키려면 많은 과제가 있다”고 지적했다.

이날 토론의 사회를 맡은 김희집 서울대 공학전문대학원 객원교수는 “재생에너지의 진정한 확대를 위해서는 모든 이슈를 테이블 위에 올려놓고 솔직하고 합리적인 논의가 필요하다”며 “현실적인 어려움과 비용을 어떻게 개선할지 긍정적인 집단 지성의 논의를 많이 하자”고 제안했다.

◆신재생E 확대 따라 출력제한·계통 불안정 문제 심화

전문가들은 신재생에너지의 간헐성·변동성에 대비해 새로운 시장과 제도적 전략이 필요하다는 데에는 이견이 없었다.

주성관 고려대학교 교수는 “신재생발전 출력의 불확실성은 예측 오차와 변동성으로 구분되는데, 과대예측 시 운전예비력 요구량 증가로 보조서비스 비용이 늘어나고 과소예측 시에는 출력제한이 발생할 수 있다. 또 높은 변동성은 백업비용 증가로 이어진다”고 설명했다.

황우현 제주에너지공사 사장은 ▲발전중단으로 인한 판매손실 급증 ▲전력계통 운영 불안정 ▲사업자 손실 증가 ▲전력설비 피크 상승을 신재생에너지 전환에 따른 ‘4개의 과제(Guadrilemma)’라고 정의했다.

특히 황 사장은 “제주 신재생에너지 발전차단 비율이 2015년 0.04%에서 지난해 3.39%로 늘어났고 이 차단전망은 2022년에 240회가 넘어갈 전망”이라며 “2030년이 되면 육지도 제주처럼 약 3~4%의 출력제한을 하지 않으면 안 될 텐데, 제도적으로 발전을 못하게 만든다고 해서 될 문제가 아니다”라고 지적했다.

이에 전문가들은 시장과 제도, 기술적 측면에서 다양한 대응책을 주문했다. 먼저 주 교수는 ‘Duck to Fly’ 기술을 제안했다. 융복합 기술을 통한 수요관리서비스, 분산에너지의 통합적 운영을 위한 가상발전소(VPP) 등을 통한 수요와 공급을 최적으로 관리할 수 있도록 하는 방안이다.

이를 위해 예비력 운영 기준을 유연하게 운영하고, 발전·급전 계획을 단기 수급변동에 대응할 수 있도록 짧은 주기로 설계하는 방안을 제시했다. 주 교수는 “단기적으로는 규제와 인센티브를 통해 유연성 자원을 확보하도록 유도하는 동시에 시장 구조 개편을 통해 유연성 자원의 시장 진입을 촉진해야 한다”고 말했다.

◆거래소, ‘차세대 전력시장’ 설계 중…실시간화·유연성자원 발굴 과제

옥기열 전력거래소 처장은 에너지전환에 맞춰 현재 전력거래소에서 설계 중인 차세대 전력시장의 가능한 모습들을 발표했다.

옥 처장은 특히 국내 전력시장의 독점적 구조로 인한 거래제도의 한계와 빈약한 시장 구조를 문제의 주요한 원인으로 지적하고 실제 계통 및 수급 여건과 시장의 괴리를 해소하기 위한 제도적 방안이 필요하다고 강조했다.

현재 하루전시장은 전력수요, 연료비만 고려할 뿐 예비력, 송전제약, 필수운전량 등 실제 수급여건을 반영하고 있지 않다는 설명이다. 따라서 실계통 운영을 위한 운영발전계획을 별도로 수립하며 전력거래량과 실발전량의 괴리가 큰 상황이다.

또한 공통된 예비력 가격이 없고, 실제 정산제도가 감소 방향으로 유인해야 할 석탄발전기에 오히려 유리하다는 점도 문제로 지적됐다.

이에 옥 처장은 시장 개편의 기본 방향으로 ▲석탄발전량 감축 ▲계통과 시장의 괴리 해소 ▲분산자원의 시장 참여방안 마련 ▲계통 유연성 강화를 들었다. 이를 위해 하루전시장 개편 및 실시간 시장 신설, 보조서비스 시장 신설, 석탄 선도시장 도입, 재생에너지 참여모델 다양화가 필요하다고 봤다.

재생에너지 입찰제도 도입에 대해서는 “아직 논의와 검토가 필요하지만 제어 가능한 재생에너지는 중앙발전기와 똑같이 취급하겠다는 것이 기본적인 원칙”이라고 밝혔다. 석탄화력 등 유연성 자원 감소와 경직성·변동성 자원 증가에 대응하기 위한 재생에너지 유연성 시장 도입 역시 검토 중이라고 언급했다.

옥 처장은 하루전시장의 정확도를 높이고 실시간 수급 여건을 반영해 시장에서 가격을 결정할 수 있는 실시간 전력시장의 중요성을 특히 강조했다.

현물시장 구조를 하루전시장과 실시간시장으로 구성하는 방안, 운영주기를 휴일을 포함한 매일 정시로 개선하는 방안, 밸런싱 전력량과 임밸런스 전력량에 단일 한계가격을 적용하되 허용범위를 초과하는 불균형 및 급전불이행에 대해선 페널티를 별도로 마련하는 방안 등 실시간시장의 설계 원칙을 소개했다.

옥 처장은 “하루전시장은 1시간, 실시간시장은 15분 단위로 입찰, 낙찰, 가격결정, 정산결제가 모두 진행되도록 하는 유럽 모델을 1안으로 논의 중”이라고 전했다.

◆제주 넘어 대한민국 전체 예비 과제 ‘출력제한’…‘시장적 감발’ 방안 제시

한편 재생에너지 비중이 높은 제주에서 발생빈도가 늘고 있는 출력제한 대응책에 대해서도 다양한 의견이 제기됐다.

황우현 사장은 단기적으로는 에너지저장장치(ESS) 설치가 시급하다고 봤다. 그는 “6개월 정도 걸리는 ESS 200MWh 설치를 통해 발전사업자와 연동시켜 출력안정화로 갈 수 있다”면서 “그러나 시장규칙이 ESS를 발전원으로 인정하는 부분이 바뀌어야 한다”고 덧붙였다. 연간 강우량을 활용한 양수발전 시스템을 갖추는 방안도 제시했다.

황 사장은 정부가 내놓은 신재생에너지 확대 계획에 따르자면 발전원이 급격히 변동하고 최대전력수요 시간이 이동할 것이라는 예측과 함께, 장기적으로 현재의 중앙집중 시스템에서 지역별 분산에너지시스템으로 전환해야 한다고 지적했다. 아울러 제주를 자립형 스마트에너지시티로 조성해 아시아 및 글로벌 시장을 선도하는 재생에너지 허브로 구축할 수 있다는 전망을 발표하기도 했다.

주성관 교수는 “신재생에너지 출력제한은 초과공급 문제 해소에 효과적”이라며 기준과 보상안을 마련해 변동성 대응방안으로의 활용 가능성을 제시했다. 동시에 중·장기적으로는 실시간시장 및 보조서비스 시장 개설 등 시장구조 개편을 통해 유연성 자원의 시장 진입을 촉진하는 방안에 무게를 실었다.

주 교수는 구체적으로는 신재생에너지의 출력제약을 단기와 중·장기로 구분해 단기적으로는 비시장적 감발을 하되, 중·장기적으로는 입찰을 통한 경제적 감발 방식을 도입하는 방안을 소개했다.

옥 처장은 재생에너지 출력제한시장의 도입 방안도 언급했다. 출력제한 제도를 시장 기반으로 설계해 출력제한량을 입찰가격(bid) 우선순위에 따라 입찰, 정산하는 방식이다.

아울러 옥 처장은 주파수제어, 전압제어, 계통복구를 위한 보조서비스 시장을 개설해 재생에너지의 수용성을 높이는 방안도 제시했다.

보조서비스 시장에서 예비력 대가와 제어 대가를 산정해 제공함으로써 보조서비스를 제공하려는 유인을 강화하고, 유연성 자원의 수익성을 높여 재생에너지의 수용성도 함께 제고한다는 구상이다.

지원:산업통상자원부