“2시간마다 껐다 켰다”…태양광에 밀려 ‘몸살’ 앓는 화력발전[이슈]

▲직장인 익명게시판 갈무리.

태양광 발전 비중이 낮 시간대에 급증하면서 LNG·석탄 등 화력발전 출력을 낮췄다가 저녁 시간에 다시 높이는 운영이 늘어나고 있다. 문제는 이로 인해 장시간 운영에 최적화 돼 있는 화력발전기의 발전 효율이 저하되고 설비 피로도가 증가하며, 불완전연소로 환경적으로도 더 좋지 않다는 점이다. 발전소 운영인력조차 잦은 기동 정지가 국가적으로 올바른 정책인가라는 불만의 목소리가 나오고 있다.

7일 발전업계에 따르면 최근 직장인들의 익명 게시판인 '블라인드'에는 화력발전기의 잦은 가동 정지에 대한 현장인력들의 불만 글들이 잇따라 올라오고 있다.

한 발전공기업 직원은 “석탄화력 운영을 왜 그렇게 하는 것이냐"며 “A호기 정지 후 2시간 뒤 다른 호기를 가동하고, 다시 다른 호기를 멈추는 식의 운전이 반복되고 있다"고 토로했다.

또 다른 직원은 “2시간 단위로 발전기를 껐다 켜는 것이 환경에도 좋지 않고, 운영 효율도 떨어질 것 같다"고 지적했다.

실제 전력시장에서는 최근 낮 시간 태양광 발전량이 급증하면서 화력발전기의 급격한 출력 조정이 빈번해지고 있다.

노동절인 지난 1일에는 정오 기준 태양광 발전 출력이 약 28.95GW로 전체 발전량의 50%를 넘어섰다. 이로 인해 LNG 발전량은 새벽 약 20GW 수준에서 정오에는 6GW대까지 급감했다가 저녁 이후 다시 19GW 수준으로 급증했고, 석탄 발전량 역시 새벽 13.8GW에서 정오에는 5.7GW로 절반 이상 줄었다가 일몰 이후에 다시 회복하는 운영이 반복되고 있다.

전력업계에서는 이러한 현상을 전형적인 '덕커브(Duck Curve)'로 보고 있다. 낮에는 태양광 발전이 계통을 장악하면서 화력발전이 밀려나고, 해가 지면 태양광 출력이 급감해 화력발전이 다시 급하게 투입되는 구조가 마치 오리(Duck) 모양과 비슷하다는 뜻이다.

▲태양광 발전이 늘어나면서 일출과 일몰 시간에 따라 발전량이 급변하고 있다. 사진=SYNERGY

문제는 이러한 화력발전의 급격한 기동·정지 운전이 설비 효율과 안정성에 상당한 부담을 준다는 점이다.

LNG와 석탄 발전은 일반적으로 100MW 이상의 대형터빈으로 구성돼 본래 장시간 운영에 최적화돼 있다. 반대로 단시간 내에 반복적인 출력 조정과 기동·정지가 늘어나면 연료 효율이 떨어지고 설비 피로도가 증가한다.

특히 발전기 재기동 과정에서는 순간적인 불완전연소로 인해 연료 사용량과 배출량이 증가해 오히려 환경 측면에서도 좋지 않다는 지적이 나온다.

전력업계 관계자는 “재생에너지가 늘어나는 방향 자체는 불가피한 흐름이지만 현재처럼 저장장치와 계통 보강 없이 태양광만 급격히 확대되면 결국 기존 발전기들이 계통 안정성을 위해 희생하는 구조가 된다"며 “발전소를 자동차 시동 키고 끄듯 운영할 수는 없다"고 지적했다.

실제 업계에서는 태양광 발전 확대 속도가 계통 유연성 확보 속도를 앞지르고 있다는 우려가 커지고 있다.

전문가들은 ESS(에너지저장장치) 확대와 송전망 보강, 수요관리 체계 고도화가 병행되지 않을 경우 이러한 현상이 더욱 심화될 것으로 보고 있다.

특히 AI 데이터센터(AIDC)와 반도체 산업 확대 등으로 향후 24시간 안정적인 전력 공급 필요성이 커지는 상황에서, 낮에는 전력이 남고 밤에는 다시 화력발전에 의존하는 현재 구조가 장기적으로 한계를 드러낼 수 있다는 분석도 나온다.

이덕환 서강대학교 명예교수는 “재생에너지 비중 확대는 세계적인 흐름이지만 계통 안정성과 전력시장 운영 비용까지 함께 고려해야 한다"며 “단순히 설비만 늘리는 방식이 아니라 ESS·계통 투자·유연성 자원 확보가 함께 가야 지속 가능한 에너지 전환이 가능하다"고 말했다.

전지성 기자 jjs@ekn.kr