지구촌 ‘온실가스 규제와 비용’ 점점 강화 추세

전통적 전력생산 원자력 발전소나 송전망 시설

‘주민 수용성’ 비선호 팽배 사회적 비용 급증세

전통적인 전력생산설비인 송전망 시설에 대한 주민 수용성이 급격히 악화되면서 사회적 비용이 급증하는 추세입니다. pixabay.com

AI등 데이터센터 급속한 성장, 전력공급 큰차질

태양광과 풍력에너지 간혈성과 불확실성 가중에

‘전력시스템 안정’ 불균형 선제적 대응방안 시급 

기존 화석연료를 사용하던 화석연료발전소에서 발생되는 온실가스에 대한 규제와 비용이 점점 강화되는 추세는 전력 시스템 운영자에게 결정적 제약조건이 되고 있습니다. pixabay.com

공급자 소비자 쌍방 정교한 ‘스마트그리드 구축’

에너지 저장시스템 및 실시간 사용량 모니터링

‘저렴한 시간대와 전력 피크’ 적극 유도 안정화

AI 및 클라우드 기술 확산으로 인해 특히 데이터센터의 급속한 성장으로 데이터센터의 안정적인 전력 공급을 위해 원자력 및 재생에너지 활용이 증가하고 있습니다. pixabay.com

기상 조건따라 발전량 기복 재생에너지 특성상

정확한 발전량 예측, 유연한 제어 시스템 구축

화석연료 감축, 수소·암모니아 발전 무탄소혁신

● 최근 전력시스템 ‘많은 변화와 도전에 직면’

최근 전력 시스템은 많은 변화와 도전에 직면해 있습니다. 기존 화석연료를 사용하던 화석연료발전소에서 발생되는 온실가스에 대한 규제와 비용이 점점 강화되는 추세는 전력 시스템 운영자에게 결정적 제약조건이 되고 있습니다. 또한 전통적인 전력생산설비인 원자력 발전소나 송전망 시설에 대한 주민 수용성이 급격히 악화되면서 사회적 비용이 급증하는 추세입니다.

이런 문제점에 대한 해결책으로 온실가스 배출 저감에 기여할 수 있고, 사회적 수용성이 높으며, 큰 보급 잠재력을 가지고 있는 재생에너지가 주목을 받고 있습니다. 하지만 태양광, 풍력과 같은 변동성 재생에너지가 대규모로 전력 시스템에 도입될 경우 간헐성, 불확실성으로 인해 전력시스템의 안정성에 문제를 일으킬 수 있습니다.

특히 AI 및 클라우드 기술 확산으로 인해 특히 데이터센터의 급속한 성장으로 데이터센터의 안정적인 전력 공급을 위해 원자력 및 재생에너지 활용이 증가하고 있습니다. 그렇기에 에너지 전략수립의 근간인 전력시스템에 미치는 영향을 선제적으로 분석하고 이에 대한 대응방안을 마련하는 것이 중요합니다.

올해 지구촌 에너지시장은 급증하는 전력 수요에 대응하기 위해 재생에너지 확대, 스마트그리드, 탄소 포집기술 등을 활용한 최적화 전략이 주요 이슈가 될 것으로 보입니다.

결론적으로 한국에서 전력시스템을 최적화하기 위해서는 스마트 그리드 구축, 재생에너지 통합, 에너지 효율 향상, 그리고 유연성 자원 확보가 핵심입니다. 이러한 요소들이 유기적으로 결합되어야 안정적이고 효율적인 전력 시스템을 구축할 수 있을 것입니다.

변동성이 큰 재생에너지의 비중이 증가함에 따라 이를 안정적으로 전력 시스템에 통합 하는 것이 중요합니다. pixabay.com

● 생산에서 소비까지 ‘예측적 스마트 그리드 구축’

스마트 그리드는 기존 전력망에 정보통신기술(ICT)을 접목하여 전력 생산, 전달, 소비를 효율적으로 관리하는 지능형 전력망 시스템입니다.

▽ <양방향 통신> 전력 공급자와 소비자 간에 실시간으로 정보를 교환하여 전력 사용 현황을 파악하고 탄력적으로 전력 공급량을 조절할 수 있습니다.

▽ 지능형 수요 관리(Demand Response, DR). 전력 요금이 저렴한 시간대에 전기를 사용하도록 유도하거나, 전력 피크 시 전력 사용을 줄여 전력 계통 안정화에 기여합니다.

▽ <분산전원 연계> 태양광, 풍력 등 분산된 재생에너지원의 효율적인 통합 및 관리를 가능하게 합니다.

▽ 에너지 저장 시스템 (ESS, Energy Storage System) 및 스마트 계량기 (AMI) 확산. 전력 저장 및 실시간 사용량 모니터링을 통해 효율적인 전력 관리를 지원합니다.

● 재생에너지 비중 증가 ‘통합 및 확대’

변동성이 큰 재생에너지의 비중이 증가함에 따라 이를 안정적으로 전력 시스템에 통합하는 것이 중요합니다.

△ <재생에너지 발전량 예측 및 제어> 기상 조건에 따라 발전량이 달라지는 재생에너지의 특성을 고려하여 정확한 발전량 예측 기술과 이를 기반으로 한 유연한 제어 시스템이 필요합니다.

△ <보조 서비스 시장 도입> 재생에너지의 불확실성에 대응하기 위한 예비력 확보 최적화 시스템으로의 전환을 통해 총 계통 비용을 절감하고 유연성 자원에 적절한 인센티브를 제공해야 합니다.

△ <계통 연계 기술 고도화> 대규모 재생에너지 발전 설비의 계통 연계를 위한 송배전망 확충 및 기술적 안정성 확보가 필수적입니다.

△ <수용성 확보> 재생에너지 설비 설치에 대한 주민 수용성을 높이고 합리적인 입지 규제 개선이 필요합니다.

재생에너지 설비 설치에 주민 수용성을 높이고 합리적인 입지 규제 개선이 필요합니다. pixabay.com

● 전력 수요 효과적 관리 ‘에너지 효율 향상’

전력 수요를 효과적으로 관리하고 낭비를 줄이는 것은 전력 시스템 최적화의 중요한 부분입니다.

◸ <고효율 설비 보급 및 지원> 고효율 가전제품, 산업용 고효율 기기 등의 보급을 확대하고 관련 설치 지원 사업을 추진해야 합니다.

◸ <에너지 관리 시스템>(EMS). 건물, 공장 등에서 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고 최적화하는 시스템을 구축하여 에너지 효율을 극대화합니다.

◸ <에너지 절약 의식 확산> 범국민적인 에너지 절약 의식 제고 및 생활화를 통해 전력 소비를 줄이는 노력이 필요합니다.

◸ <에너지 효율 기준 강화> 에너지 효율 등급 표시제도 등을 통해 저효율 제품의 생산 및 판매를 제한하여 원천적인 에너지 절약을 유도합니다.

● ‘제도 개선’ 안정성과 유연성 자원 확보

전력 시스템의 안정성과 유연성을 높이기 위해 다양한 자원을 활용하고 시장 제도를 개선해야 합니다.

◁ <에너지 저장 장치 (ESS) 활용> 전력 생산과 소비의 불균형을 해소하고 전력 계통의 안정성을 높이기 위해 ESS 보급을 확대하고 유연하게 운영해야 합니다.

◁ <수요 반응 (DR) 시장 활성화> 소비자가 전력 사용량을 조절하여 전력 시장에 참여하고 수익을 얻을 수 있도록 DR 제도를 더욱 활성화해야 합니다.

◁ <실시간 시장 도입> 전력 수요와 공급의 실시간 변화에 대응하고 자원 최적 배분을 통해 발전 비용을 절감할 수 있도록 실시간 전력 시장 도입을 검토해야 합니다.

◁ <전력망 인프라 강화> 송배전 시설의 확장 및 보강, 스마트한 제어 자동화 시스템 도입 등을 통해 전력 공급 신뢰도를 높이고 전력 손실을 줄여야 합니다.

이러한 다각적인 노력을 통해 한국의 전력 시스템은 더욱 안정적이고 효율적인 방향으로 최적화될 수 있습니다.

정부는 태양광, 풍력 등 재생에너지 보급을 지속적으로 추진하며, 2038년 재생에너지 발전 비중을 29.2%로 제시했습니다. pixabay.com

● 에너지 믹스 최적 비율 ‘혁신적 구축’

한국의 에너지 믹스 최적 비율은 단순히 하나의 숫자로 정의하기 매우 어렵습니다. 이는 에너지 믹스가 에너지 안보, 경제성, 환경성(탄소 중립 목표 포함), 그리고 국민 수용성 등 다양한 요소를 복합적으로 고려하여 결정되는 정책적 과제이기 때문입니다. 또한, 기술 발전, 국제 정세 변화, 그리고 국내 산업 구조 변화 등에 따라 끊임없이 재검토되고 조정됩니다.

하지만 현재 정부의 정책 방향과 최근 발표된 자료들을 바탕으로 한국의 에너지 믹스 목표 및 논의 방향을 정리해 볼 수 있습니다.

▱ 정부의 주요 에너지 정책 방향

한국 정부는 탄소중립 목표 달성과 안정적인 전력 수급을 동시에 추구하며 에너지 믹스를 재편하고 있습니다. 최근 발표된 제11차 전력수급기본계획 (2024~2038)의 주요 내용을 살펴보면 다음과 같습니다.

<무탄소 에너지 전환 가속화>

원전과 재생에너지, 수소/암모니아 등 무탄소 전원의 비중을 확대하여 2038년에는 무탄소 비중을 70%까지 끌어올리는 것을 목표로 합니다.

<재생에너지 보급 확대> 태양광, 풍력 등 재생에너지 보급을 지속적으로 추진하며, 2038년 재생에너지 발전 비중을 29.2%로 제시했습니다. 특히 해상풍력 인허가 애로 해소, 산단 태양광 확산 등을 통해 보급 속도를 높일 계획입니다.
첨언하면, LNG 발전은 재생에너지의 간헐성을 보완하는 유연성 전원으로 활용될 예정입니다.

▱ 에너지원별 비중 (제11차 전력수급기본계획 2038년 목표)

정확한 ‘최적 비율’은 명시되지 않지만, 제11차 전력수급기본계획에서 제시된 2038년 발전원별 비중은 다음과 같습니다. 원자력은 약 35.1%, 재생에너지 (태양광, 풍력 등)은 약 29.2%

화력 (LNG, 석탄 등)은 나머지 비중을 차지하며 점차 감축 예정 (LNG 전환 및 무탄소 전환)
수소·암모니아 발전 비중은 아직 미미하나, 장기적으로 중요한 무탄소 에너지원으로 육성

▱ 에너지 믹스 최적화의 주요 고려 사항

 <기후변화 대응> 2050 탄소중립 목표 달성을 위해 온실가스 배출량이 적거나 없는 에너지원의 비중을 최대한 높여야 합니다.

장미혜 박사 / 연세대 산학협력단 교수

<에너지 안보> 특정 에너지원에 대한 의존도를 줄이고, 국내 생산 또는 안정적인 수급이 가능한 에너지원의 비중을 고려하여 공급 안정성을 확보해야 합니다.

<경제성> 각에너지원의 발전 비용, 건설 비용, 유지보수 비용 등을 종합적으로 고려하여 전력 생산 비용을 최소화해야 합니다.

결론적으로, 한국의 ‘최적 에너지 믹스 비율’은 고정된 숫자가 아니라 지속적인 연구와 기술 개발, 정책 조정, 그리고 사회적 합의를 통해 끊임없이 찾아나가야 할 목표입니다.

현재는 원전과 재생에너지의 균형적인 확대, 화석연료의 친환경 전환 및 감축, 그리고 수소 등 새로운 무탄소 에너지원의 도입이 핵심 방향이라고 볼 수 있습니다.

■ 장미혜박사 프로필

현)연세대학교 산학협력단 교수

현)새마금청 에너지 전문위원

현)한전 KDN 사외이사