[칼럼] 건물·단지의 신재생에너지 출력제한 제도가 필요하다

[이투뉴스 칼럼 / 김재민] 재생에너지 설치 용량이 늘어남에 따라 재생에너지 출력제한(Curtailment)량도 늘어가고 있다. 제주도의 경우가 대표적 사례인데 2020년 1월부터 8월까지 제주에서 풍력발전소의 전기가 출력 제한된 양은 1만3,166MWh이었다. 출력제한은 재생에너지 발전사에게 손실을 가져오나 전력 계통의 안정을 위해서는 불가피한 조치이다. 이러한 조치가 필요한 곳은 태양광 설치가 증가하는 도심에서도 마찬가지다. 제로에너지 건물은 국내 기준상 에너지 자립률이 20% 이상 되는 건물이나 실제 운영상에서는 수요가 적은 시간(휴무일, 점심시간 등)에는 공급 초과로 지역 전력계통에 역송전된다. 

2012년 넷제로에너지 건물로 설계되어 운영 중인 서울에너지드림센터는 실제 운영 데이터를 보면 연간 총 전력수요량대비 자가(태양광) 발전량이 더 많은 에너지플러스 건물이다. 한편 시간별 전력 수요·공급 밸런스를 보면 지역 전력 계통에 불안정성을 초래하는 건물이다. 예를 들면, 맑은 날씨에 구름이 부분적(층적운)으로 드리워진 날의 점심시간(12시~13시)에 165kW(설치용량의 약 60%)의 공급초과와 50kW의 공급부족이 수시로 나타난다. 공급 초과 시에는 한전계통으로 전력을 송전하고 부족 시에는 한전계통으로부터 전력을 수입하는 전력 역전현상이 변화하는 구름에 따라 몇 초 사이에도 벌어진다. 이는 건물 하나의 사례이나 향후 도심 태양광 보급이 확대되는 것을 가정해 보면 어떤 지역 안에 제로에너지 건물이 일정 규모 이상 점유하고, 아파트 발코니와 건물 지붕에 설치되는 소형 태양광, 주차장 등에 마을 태양광 발전소가 운영된다면 이러한 공급 초과와 부족현상은 그 지역의 전력계통에서 수시로 일어날 수 있다. 변화하는 수요에 대응해 전력을 공급하도록만 설계된 전력계통은 이제 불규칙하게 역전하여 들어오는 전력 상황에도 대응해야 한다.

공급 초과와 부족에 의한 송전과 수전의 전력 역전현상이 수시로 발생하면 지역 전력계통 운영상에 문제가 발생하나 재생에너지 발전 주체는 그 책임을 지지 않는다. 종종 인버터 고장이 발생해 계통에 전력을 송전하지 못하여도 전력 판매 수익이 줄어드는 것 이외에는 법적인 책임을 지지 않는다. 대형 발전소가 공급의 불안정성이 발생하여 소비자가 손실이 발생할 경우 손해배상을 해야 하는 경우와는 전혀 다른 특혜(?) 조건이다. 현재 소규모 신재생에너지 설치 운영자는 시장의 게임 룰을 피하고 정부의 규제안에 보호되고 있다고도 볼 수 있다. 공정한 거래 원칙을 적용한다면 소규모 신재생에너지 운영자가 발전 사업권을 갖게 된다면 그에 따른 책임도 져야 할 것이다. 

도심 설치 신재생 에너지의 출력제한 제도는 건물 및 단지 안에서 전력 수요의 피크와 공급초과의 최대한도를 함께 제한함으로서 전력 계통의 안정성에 기여하도록 한다. 건물 및 단지의 전력 운영자는 관리 대상 부지 안의 태양광이나 연료전지가 발전하는 전력량을 자체 수요에 최대로 활용하도록 하여 신재생에너지의 효용성을 높일 수 있도록 한다. 한전의 입장에서는 안정적 전력계통을 위해 부담하는 비용을 절감하여서 수요 대응 프로그램을 통해 전력 프로슈머들(소규모 신재생에너지 운영자)에게 보상금을 제공할 수 있을 것이다. 기존의 제도에서는 전력 프로슈머들이 생산한 전력의 판매 수익은 한전이 지불하는 비용으로 한전 입장에서는 손실로 작용하지만 출력제한제도와 연계된 수요 관리형 선택요금제 등을 통해 한전과 전력 프로슈머들 모두 이익이 되는 사업 모델이 만들어질 수 있다. 

도심에서 건물 및 단지의 신재생에너지 출력제한제도로 인해 유인할 수 있는 기술 혁신 요소들은 전력 수요·공급 시간별 프로파일을 고려한 최적 에너지 시스템 설계방법, 소규모 에너지저장장치와 연계한 충방전 스마트 제어, 전력 사용자의 사용 패턴을 예측하고 공급 상황에 따라 제어할 수 있는 동적 수요 제어 등이 있다. 신재생에너지를 활용한 탄소배출 저감 효과를 실제로 이끌어 내기 위해서는 신재생에너지 설치 용량 목표만을 세워 추진하는 것만으로는 부족하다. 수요와의 연계 없이 공급량만 급하게 늘릴 경우 전력계통 운영상의 문제로 인해 정책 목표 달성에 큰 장애물을 마주하게 된다. 수요와 공급의 밸런스를 고려한 설계와 운영 기술의 개발과 이를 추인해 낼 수 있는 제도의 도입이 필요하다. 도심에서의 신재생에너지 시스템은 대체 발전 시스템으로서가 아니라 대형 화석연료 발전소의 수요를 낮추는 전력 계통상의 조절자로서 역할을 하도록 했을 때 궁극적인 탄소저감에 기여하게 될 것이다.