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이원희

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[전력좌담회] 이태의 연구위원 "2040년 재생E 13% 출력제한…전원상호보완·분산화 필요"

에너지경제신문   | 입력 2021.03.26 18:36
주제발표(재수정)

▲이태의 에너지경제연구원 연구위원이 에너지경제신문 주최, 산업통상자원부 후원으로 26일 서울 중구 프란치스코 교육회관에서 열린 ‘신재생 전원 확대에 따른 전력시장 안정화 해법’ 토론회에서 ‘재생에너지 전원 확대에 따른 계통 유연성과 전력시장 안정성 확보 방안’을 주제로 발표하고 있다. 사진=송기우기자

[에너지경제신문 이원희 기자] "2040년에는 재생에너지 총 발전량의 13.7%가 출력 제한될 수 있습니다. 계통 친화적인 재생에너지 보급을 위해서는 재생에너지 운영의 안정성을 보장할 장기적 계획이 필요합니다."

이태의 에너지경제연구원 연구위원은 26일 에너지경제신문 주최, 산업통상자원부 후원으로 서울 중구 프란치스코 교육회관에서 열린 ‘신재생 전원 확대 따른 전력시장 안정화 해법’에 참석, ‘재생에너지 전원 확대에 따른 계통 유연성과 전력시장 안정성 확보 방안’ 주제 발표를 통해 이같이 밝혔다.

이 연구위원은 재생에너지를 합리적인 가격에 지속적으로 공급할 수 있으려면 장기적으로는 재생에너지 공급이 가능하도록 적절한 투자가 필요하고 단기적으로는 재생에너지 보급에 따른 수급 불균형에 대응할 수 있는 시스템을 갖춰야 한다고 설명했다.

변동성이 큰 재생에너지가 증가하면 발전소에서 생산한 전력을 전력 소비자에게 전달하는 계통시스템 운영에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 태양광과 풍력 같은 재생에너지는 날씨에 따라 발전량이 크게 달라진다. 계통에서 주파수와 전압은 일정해야 하는데 발전량이 일정하지 않으면 주파수와 전압이 불안정해진다. 주파수와 전압이 불안정해지면 정전이 일어나고 설비가 고장 날 수 있다.

이 연구위원은 "재생에너지로 계통에서 전력의 과잉공급이 발생하면 계통안정성 확보를 위해 재생에너지 출력을 차단해야 한다"며 "안정적인 계통운영을 위해 재생에너지 출력 상한을 정해 제한할 필요가 있다"고 말했다.

이 연구위원은 "안전하고 깨끗한 에너지전환의 핵심 수단은 태양광과 풍력 등의 청정 재생에너지"라며 "환경친화적인 무한한 에너지의 확보가 중요하다"고 재생에너지의 중요성을 강조했다. 그는 과학자들이 인류 생존을 위한 기온 상승 범위를 2도 이하로 언급해 대기 중의 온실가스 농도를 안정화하는 게 필요하다고 말했다. 결국 이를 위해서는 친환경 에너지인 재생에너지 확대가 필요하다는 것이다.

이태의(재수정)

▲이태의 에너지경제연구원 연구위원. 사진=송기우 기자

이 연구위원은 에너지수입 의존도는 95%에 가까워 국내 에너지 안보를 위해서라도 국내 재생에너지 보급을 확대해야 한다고 말했다.

정부는 지난해 12월 제9차 전력수급기본계획으로 전체 전력 발전량 중 재생에너지 발전량 비중을 지난 2019년 6.5%의 3배가 넘는 20.8%까지 확대하겠다고 밝힌 바 있다.

그는 아직 국내 재생에너지 비중은 국제에너지기구(IEA)가 정한 재생에너지 비중 1단계에 속해 계통에 영향을 미치기에는 낮은 수준이라고 말한다. IEA는 변동성 재생에너지 비중에 따라 6단계로 계통에 미칠 영향을 정리하고 있다. 다만 예측 및 관측이 필요한 시점인 것은 분명하다고 설명했다.

현재 제주도는 지난 2019년 기준 재생에너지 발전량 비중이 전체의 14%로 IEA가 정한 기준 3단계에 속한다. 3단계는 재생에너지의 운영패턴을 결정해야 할 시기다.

제주도는 지난 2015년 3회와 발전량 152MWh의 재생에너지를 출력 제한했던 것을 지난해에는 77회에 발전량 19GWh를 출력제한하기 시작했다. 이 연구위원은 "지난해 제주도에서는 신종코로나바이러스 감염증(코로나 19)으로 관광수요가 줄었지만 재생에너지 발전량은 줄지 않았다"며 "재생에너지 출력을 제한해야 하는 경우가 급증했다"고 설명했다.

이 연구위원은 "국내에 재생에너지가 발전량 비중이 빠른 속도로 증가함에 따라 출력제한 비율은 더 크게 늘어날 것"이라고 예측했다. 2030년 재생에너지 발전량 비중이 전체 발전량 비중 중 20%일 때 총 재생에너지 발전량에서 재생에너지 출력제한량을 나눈 출력제한 비율은 2.6%이나 2040년 재생에너지 비중이 30%가 되면 출력제한 비율은 5.8%에 이를 것으로 봤다. 재생에너지 발전량 비중이 35%가 되면 출력제한 비율은 13.7%까지 늘어난다고 그는 분석했다. 그는 재생에너지 출력제한 문제를 해결하기 위해 계통문제 해결이 시급하다고 지적했다.

이 연구위원은 재생에너지 계통문제를 해결하기 위해 △유연성 확보 △운영 안정성 △장기계획 수립 △시장제도 개선을 제시했다.

계통 유연성 확대를 위한 방안으로는 서로 다른 재생에너지로의 상호보완이 있다. 태양광은 햇빛으로, 풍력은 바람으로 발전을 해 햇빛이 약할 때는 풍력이 태양광을 보완하는 게 가능하다.

이 연구위원은 "재생에너지를 한 곳에 집중해서 건설하기보다는 지역에 분배해 발생 가능한 변동성을 완화할 수 있다"며 "재생에너지를 설치할 때 혼잡을 최소화할 수 있도록 네트워크 강화가 필요하다"고 주장했다.

그는 생산한 전력을 흡수하고 저장할 수 있는 유연성 자원 확보도 필요하다고 말한다. 이 연구위원은 "에너지저장장치(ESS)인 배터리와 양수발전뿐만 아니라 전력을 수소와 같은 가스로 저장하는 P2G(Power to Gas) 등의 설비 설치가 필요하다"고 밝혔다.

수요에서는 수요반응자원(DR)을 활용해 전력이 많이 생산되면 전력 사용을 유도하는 보상제도 보완을 제시했다.

그는 우리나라가 주변국에서 전력을 조달하기 어려운 에너지 섬이라며 에너지 섬이라는 단점을 보완할 수 있는 국가 간 상호 연계 필요성도 강조했다. 이 위원에 따르면 현재 정부는 중국과 일본, 러시아와 전력망 연결을 추진하고 있다.

운영의 안정성을 위해서는 그는 계통에 문제가 생겼을 때 최대한 신속하게 정상상태로 복귀할 수 있는 능력을 갖춰야 한다고 말했다.

그는 "재생에너지가 계통에 더 연계될수록 재생에너지 통합관제시스템이 중요한 역할을 수행해야 한다"며 "계통연계 규정을 지속적으로 평가하고 개정하는 과정을 갖춰야 한다"고 강조했다.

그는 시장제도의 개선 필요성도 제시했다. 이 위원은 실시간 전력시장과 가상 시장을 도입해 시장의 예측력을 높이도록 인센티브를 제공할 수 있어 재생에너지 증가에 따라 이를 보조할 서비스 시장의 필요성을 제시했다. 또한 시장 모니터링을 강화해 합리적인 소매 및 송배전 요금을 보장해 시장 참여자의 신뢰를 얻고 투자를 유치해야 한다고 덧붙였다.
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