전력계통이 설 연휴 ‘오리 현상’에 긴장하는 이유

설 연휴 전력계통 운영 예상 변수

설 연휴 기간 전력수요가 크게 감소하는 가운데 태양광 발전량 증가까지 겹칠 경우 전력계통 운영 부담이 커질 수 있다는 우려가 제기되고 있다. 특히 올해는 연휴 기간 내내 맑은 날씨가 예보되면서 낮 시간대 발전 과잉 가능성에 대한 관심이 높아지고 있다.

연휴 기간에는 산업체 가동률이 낮아지면서 전력수요가 평상시보다 크게 감소한다. 반면 태양광 발전은 낮 시간대에 집중적으로 전력공급을 늘리는 특성이 있어 공급과잉 상황이 발생할 가능성이 있다.

13일 업계에 따르면 계통 운영기관인 전력거래소는 원자력발전과 석탄발전의 출력을 평소의 절반 정도 낮춰 가동하는 방식으로 대응할 계획이다. 원전과 석탄발전은 기동과 정지에 시간이 걸리는 기저발전 설비로 단기 수요 변동에 즉각 대응하기 어렵기 때문이다.

전원별 전력 계통 역할

문제는 해가 지는 시점이다. 태양광 발전량이 급격히 감소하는 저녁 시간대에는 전력공급 공백을 빠르게 메울 수 있는 전원이 필요하다. 일몰 이후 출력이 급감하는 이른바 '덕커브(Duck curve)' 현상이 연휴 기간에도 나타날 수 있다는 것이다.

태양광 제외 발전의 덕커브 현상.

▲일출과 일몰 시간에 따라 발전량이 급변한다. 사진=SYNERGY

▲태양광 발전은 시간대별로 발전량 변동이 크다. 출처=전력거래소

경부하 시간대에 태양광 발전량이 증가하면 전력계통 운영이 어려워지는 이유는 수요는 줄고 공급은 낮에 집중되기 때문이다. 연휴 기간에는 산업체 가동이 줄어 전력수요가 낮아지는데, 동시에 맑은 날씨로 태양광 발전이 크게 늘면 낮 시간대에는 전력공급이 수요를 초과할 가능성이 생긴다.

반대로 해가 지면 태양광 발전량이 급격히 감소하면서 전력공급이 빠르게 줄어들게 된다. 이때 원자력이나 석탄발전처럼 출력 조정이 어려운 발전원이 많으면 공급을 신속히 조절하기 어렵고, 결국 빠르게 출력을 조정할 수 있는 LNG 발전이나 양수발전 등 유연성 전원의 역할이 중요해진다.

'덕커브' 구조(연휴 전력수급 상황)

이 역할을 수행할 수 있는 대표적인 전원은 LNG 발전이다. 가스발전은 기동 속도가 빠르고 출력 조정이 가능해 재생에너지 변동성 대응 전원으로 활용되고 있다.

실제로 지난해 추석 연휴에도 유사한 상황이 예상됐지만 흐린 날씨로 태양광 발전량이 크게 늘지 않으면서 오히려 계통 운영이 안정적으로 이뤄졌던 것으로 전해졌다.

올해는 상황이 다를 가능성이 있다. 기상청 예보에 따르면 설 연휴 기간 동안 전국적으로 맑은 날씨가 이어질 것으로 예상되면서 태양광 발전량 증가 가능성이 제기된다. 전력당국은 계통 운영에 큰 문제가 없다는 입장이지만, 재생에너지 발전 설비가 빠르게 증가하는 상황에서 계통 운영 난도가 높아지고 있다는 지적은 계속되고 있다.

전력거래소 수요예측 자료에 따르면 올해 1월 전력수요는 약 5만5000MW 수준으로 전망된다. 설 연휴 기간에는 산업부하 감소로 최소전력수요가 더 낮아질 가능성이 있다.

한편 국내 태양광 설비용량은 약 20GW를 넘어선 상태로 낮 시간대 전력공급 변동성을 확대시키는 요인으로 지목된다.

특히 재생에너지 변동성을 조절할 수 있는 양수발전과 에너지저장장치(ESS)는 아직 물량과 가격경쟁력, 운영 안정성 측면에서 충분하지 않다는 평가가 나온다. 전력계통 유연성을 확보할 수 있는 설비가 부족한 상황에서 재생에너지 비중이 확대될 경우 연휴뿐 아니라 평상시 계통 운영 부담도 커질 수 있다는 것이다.

또 다른 문제는 전력계통 유연성을 담당하는 발전원에 대한 보상 구조다. 전력시장에서는 여전히 전력 생산량 중심의 정산 구조가 유지되고 있어, 빠른 기동과 출력조정이 가능한 LNG 발전이나 양수발전 등 유연성 전원의 가치가 충분히 반영되지 못하고 있다는 지적이 나온다. 재생에너지 비중이 확대될수록 계통 안정성을 유지하기 위한 유연성 자원의 중요성은 커지고 있지만 관련 시장제도는 아직 초기 단계에 머물러 있다는 평가다.

전력업계 관계자는 “재생에너지 확대에 따라 계통 유연성을 제공하는 전원의 역할이 커지고 있지만 이에 대한 보상 체계는 충분히 마련되지 않았다"며 “용량시장과 보조서비스시장 등 제도 개선이 병행되지 않으면 유연성 자원 투자가 위축될 수 있다"고 말했다.

여기에 탄소중립 정책 기조 속에서 유연성 전원 역할을 하는 LNG 발전을 줄이려는 정책 방향이 추진되고 있는 점도 전력시장 안팎에서 논쟁거리로 떠오르고 있다. 재생에너지 확대와 전력계통 안정성 확보 사이의 균형이 향후 전력정책의 핵심 과제로 부상할 것이란 전망이다.

전력업계 관계자는 “연휴 기간에는 수요 감소와 태양광 발전 변동성이 동시에 발생해 계통 운영 난도가 높아진다. 전력거래소는 직원들이 24시간 대기하며 계통 안전에 만전을 기하고 있다"며 “다만 재생에너지 확대 속도에 맞춰 계통 유연성 자원을 확보하지 않으면 봄 가을철, 연휴 때 마다 운영 부담이 점점 커질 수밖에 없다"고 말했다.

전지성 기자 jjs@ekn.kr