[여전히 필요한 원전③] 탄소중립도 현실성 있게…재생에너지 한계 보완하는 ‘현실적 전원’

▲경북 울진군에 위치한 한울원자력 발전소.

탄소중립 시대를 향한 에너지 전환의 여정에서 재생에너지 확대는 피할 수 없는 대세로 자리 잡았다. 하지만 변동성과 간헐성, 에너지저장장치(ESS)의 기술적 미성숙이라는 구조적 한계는 여전히 뚜렷하다. 이에 따라 출력 안정성과 계통 유연성을 동시에 확보할 수 있는 원자력이 탄소중립 실현을 위한 '현실적' 해법으로 다시 주목받고 있다.

한국을 비롯한 주요국의 국가온실가스감축목표(NDC) 달성 과정에서도 원자력의 역할은 점점 더 중요해지고 있다. 단순히 전원을 '친환경'으로 바꾸는 것을 넘어서, 에너지 시스템 전체의 안정성과 비용 효율성을 고려한 합리적 에너지 믹스 구성이 절실하다는 분석이 나온다.

1일 에너지업계에 따르면 최근 이재명 정부가 산업통상자원부 장차관을 원전 전문가들로 채운 것도 원전의 전략적 중요성을 공식 인정한 것 아니냐는 평가가 나오고 있다. 정부가 원전과 재생에너지를 병행하는 실용적 에너지믹스 정책을 강화할 것이란 기대감이 커지고 있다.

장관 후보자에 두산에너빌리티 김정관 사장을, 1·2차관에 각각 문신학 전 대변인과 이호현 에너지정책실장을 기용한 이번 인선은 원전 정책에 우호적인 인사들로 채워졌다는 점에서 주목된다.

특히 세 인물 모두 원전정책 또는 산업 현장을 직접 다뤄본 경험이 있다는 점에서, “새 정부가 에너지안보와 탄소중립을 동시에 달성하기 위한 현실적인 해법으로 원전을 인정한 것"이라는 분석이 설득력을 얻고 있다.

“재생에너지 확대, 기술 한계와 비용 부담 여전"

전 세계적으로 태양광과 풍력 등 재생에너지는 빠른 속도로 보급되고 있지만, 이들 전원은 날씨와 시간에 따라 출력이 급변하는 구조적 특성을 갖고 있다. 태양광은 낮 시간에만 발전이 가능하고, 풍력은 바람 세기에 따라 출력이 들쑥날쑥하다.

이로 인해 재생에너지의 출력 제어(curtailement) 현상이 세계 곳곳에서 심화되고 있다. 한국 역시 2023년 기준 제주 지역을 중심으로 잉여 출력 제한 횟수가 연간 100건을 넘겼으며, 일부 시간대에는 발전을 강제로 멈추는 사례도 발생하고 있다.

이러한 재생 전원의 간헐성 문제는 △전력시장 가격 왜곡 △전력계통 안정성 저하 △예비력 증가에 따른 비용 상승 등 다양한 부작용으로 이어진다. 이를 보완하기 위한 에너지저장장치(ESS) 기술은 여전히 비용, 효율, 화재 안전성 등에서 기술적 과제가 많다.

“원전은 검증된 기저 전원…시스템 비용까지 고려한 합리적 선택"

이와 달리 원자력은 연중 무휴 24시간 가동 가능한, 출력의 예측 가능성과 안정성에서 현존 최강의 전원으로 꼽힌다. 전력계통의 주파수 안정화, 급변하는 수요에 대한 즉각 대응 등의 측면에서도 원전은 탁월한 성능을 보이고 있다.

특히 재생에너지가 확대될수록 계통 운영에 필요한 유연성 자원과 예비력 비용이 급증하는 반면, 원전은 이러한 '시스템 비용(system cost)'을 최소화하는 역할을 수행할 수 있다.

에너지경제연구원 및 IEA(국제에너지기구)에 따르면, 재생에너지 비중이 60%를 넘을 경우 추가 계통 안정 비용이 전체 전력요금의 15% 이상 증가할 수 있다. 이와 같은 비용 상승을 억제하려면, 일정 수준 이상의 기저 전원 확보가 필수적이며 그 중심에 원자력이 있다.