문채주 국립목포대학교 풍력시험센터장 겸 스마트그리드연구소장 / 공과대학 전기공학과 교수

문채주
국립목포대학교
풍력시험센터장
[이투뉴스 칼럼 / 문채주] 요즘 우리나라는 최악의 전력난을 겪고 있다. 8월 12일부터 14일까지 사흘을 순환정전 위험시기로 잡고 공공기관의 냉방장치 가동중단, 조명등 절반 끄기, 전원 플러그 뽑기 등을 비롯한 상업 및 산업용 전력절감을 위해서 모든 노력을 다해 위기를 넘겼다. 이 기간 동안 정부에서는 전력수요관리를 위해서 사용하는 약 100여억원의 비용지출 이외도 발전소 고장마저 잇따르고 있어 찜통더위와 함께 언제 닥칠지 모를 순환정전이라는 이중고를 국민들은 견딘 것이다.

그러면 언제나 전력수급의 물리적 한계에서 벗어날 수 있는가? 근본적인 원인은  지난 5월말 터진 원전부품 시험성적서 위조 사건으로 가동을 멈춘 신고리 1·2호기, 신월성 1호기 등 300만kW 공급중단이다. 한국전력거래소에서 예측한 예비전력 160만kW에 중단된 원전 발전용량을 더하면 실제 예비율인 460만kW와 유사하여 전력위기의 직접적인 원인임을 알 수 있다. 연말에 준공되는 신월성 2호기, 신고리 3호기 등 240만kW가 예정되어 있지만 신고리 원전은 밀양 송전탑 문제와 얽혀서 전력계통연계가 불투명하다.

내년에는 신고리 4호기, 영흥석탄화력 5호기, 안동복합화력, 포천복합화력 1호기 등 340만kW 등 총 약 1,000만kW 이상이 가동될 것으로 보여 전력위기는 해소될 것으로 보인다. 이는 우리나라 최대 전력수요 예측값인 8,000만kW를 넘어선 약 9,600만kW 수준이 되기 때문이지만 이것도 계획대로 순조롭게 진행될 경우에나 가능하다.

장기적인 관점에서 가장 큰 문제는 일본 후쿠시마 원전 사고와 한수원 원전 비리 등으로 원전에 대한 비우호적인 여론이 조성되고 있는 것과 여기에 최근 밀양 송전탑 건설 난항 등 급증하는 지역민원에 의한 건설차질이 어려움을 더하고 있는 상황이다. 또한 석탄화력발전소의 온배수 및 이산화탄소 배출 등의 문제도 부정적인 인식은 여전히 팽배하다.

정부에서도 우리나라 에너지위기의 대안으로 분산전원을 확산해야 하는 것으로 밝히고 있다. 고압 송전탑 및 송전선로, 대규모 발전단지 건설 등의 문제를 근본적으로 해결하기 위해 전력 수요지 근처에 분산형 전원을 활성화하는 쪽으로 나아가는 것으로 분산형 전원은 소규모 발전소와 에너지 저장 장소 등을 세워 독자적으로 운영하는 것이다. 정말 지당하신 지적이다. 하지만 추진방법이 다양하여 구심점을 찾지 못하고 있다. 필자는 크게 두가지 측면에서 접근해야 한다고 생각한다. 먼저 정책적인 방안이다. 분산전원 필요성에 대한 정책적 인식과 사회적 공감대를 확산시키고 여기에 적합한 실현방안 예를 들면 수급 위기 시 부하관리와 더불어 분산전원을 동시에 고려하거나 현재 수요관리에만 지원하는 전력기금을 분산전원에도 동시에 지원하는 방안 등을 수립해 추진해야 한다.

두 번째는 기술적인 구현방안이다. 현재 재생에너지를 기반으로 하는 분산전원의 보급에 가장 걸림돌이 되는 원인은 분산전원의 낮은 경제성과 빈번한 발전출력 변동성이다. 재생에너지원의 보급을 확대하기 위해서는 경제성 확보와 재생에너지 발전원의 출력제어 성능개선 등 기술적인 접근 방안의 도입이다. 기술적인 측면에서 자연에너지에 의존하는 재생에너지 발전방식은 근본적으로 발전출력을 제어하기 어렵기 때문에 발전기는 부하변동에 맞춰 발전량을 조정하며 수요와 공급 사이 균형점을 찾아야 한다.

이런 기술적 한계를 극복할 수 있는 방법은 재생에너지 발전원과 ESS를 조합해 하나의 분산전원 시스템을 구성하는 것으로 하이브리드형 분산전원은 ESS가 고가이므로 경제성 확보가 어렵기 때문에 정부의 지원이 필수적이다. 이 하이브리드형 분산전원은 배전선로의 분산전원 수용성을 획기적으로 늘릴 수 있는 대안이 되며, 밀양사태 같은 대규모 송전선로 건설 문제가 발생하지 않는다.

태양광발전은 그리드 패리티가 달성되는 순간 경제성 문제가 해결돼 배전계통 접속요구가 급증할 것이며, 제약조건이 되는 건 배전계통의 분산전원 수용률이다. 기술적으로 이 문제를 해결할 수 있는 방안은 하드웨어적으로 ESS가 조합된 하이브리드형 분산전원과 소프트웨어적인 배전계통운영시스템 도입으로 효율적 운영이 가능하다. ESS의 대형사업장 설치 의무화도 도입을 검토해야 하는 것은 유사시 발전원으로 활용이 가능해 전력위기의 대응방안이 될 수 있기 때문이다.

풍력발전기의 경우 전력조류 불안정으로 인한 계통연계의 한계성을 갖고 있으나 ESS를 장착한 풍력발전기는 이러한 어려움을 해소할 수 있는 기회가 될 수 있다. GE는 2.5MW 풍력발전기와 625kWh 용량을 갖는 하이브리드 풍력발전기를 시험하고 있다. 한편 풍력발전단지 경우 대용량이기 때문에 전력공급 효과는 있지만 환경과 주민수용성 문제로 추진이 어려운 실정이다. 이는 설치된 지역 주변의 지역주민 투자자를 모집해 발전사업 이익금의 일부를 지역사회에 환원할 수 있는 동반성장 모델을 개발해야 한다.

이 방안은 지역민원으로 인한 사업지연 문제를 해소하는 측면도 있지만 지역사회별로 에너지 자립화를 추진함으로써 전력에너지의 발전과 소비의 지역적 불균형 문제를 해소하는 기회를 제공할 수 있다. 이러한 방법은 정부 2.5GW 해상풍력단지나 전남의 해상풍력단지 개발에 활용해 지역주민의 수용성을 높일 수 있다. 우리나라 에너지 위기의 대안은 분산전원이며, 이 모든 솔루션은 정부정책에 의한 지속적인 지원만이 계획된 기술개발과 보급목표를 달성할 수 있을 것이다. 

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