신한울 3·4호기, 건설해도 못 돌린다
신한울 3·4호기, 건설해도 못 돌린다
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  • 이상복 기자
  • 승인 2021.12.13 07:00
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9차 전력계획 운전모의 시뮬레이션서 대다수 정지
건설해도 설비 커 감발운전…송전선 없어 무용지물
"정치권 기술적 이해 낮은 상태서 공약 남발" 지적
▲9차 전력수급계획 목표년도인 2034년 봄 경부하 때의 일주일간(목요일~수요일) 전원별 발전량과 순부하(Net Load) 운전모의 그래프. 토요일부터 원전 정상운영에 차질이 발생해 일요일의 경우 거의 모든 원전 운영이 불가능한 것으로 나타났다. ⓒ전영환 홍익대 교수
▲9차 전력수급계획 목표년도인 2034년 봄 경부하 때의 일주일간(목요일~수요일) 전원별 발전량과 부하 그래프. 토요일부터 원전 운영에 차질이 발생해 일요일의 경우 양수발전기를 모두 가동해도 거의 모든 원전의 운영이 불가능한 것으로 나타났다. ⓒ전영환 홍익대 교수/ 사진-신고리 3,4호기

[이투뉴스] 야당 대선후보들과 원자력산업계 바람대로 문재인 정부가 백지화 한 신한울 3‧4호기를 계획대로 건설한다 해도, 단위용량이 크고 출력조절이 어려운 원전설비 특성상 이들은 물론 기존 원전조차 정상가동이 어려울 것이란 분석결과가 나왔다. 

앞서 야권은 “탈원전은 망하러 가자는 얘기”(윤석열 국민의힘 대선후보)라거나 “탄소중립 실현을 위해서는 원자력에너지가 필수적”(안철수 국민의당 대선후보)이라며 연일 현 정부 탈원전정책 폐기를 공약으로 내걸고 있다. 여기에 이재명 더불어민주당 대선후보조차 신한울 3‧4호기 건설 재개에 대해 "국민들의 의견에 맞춰 충분히 재고해 볼 수도 있다"(2일 방송기자클럽 토론회)고 여지를 남기면서 논란이 증폭되고 있다.

12일 전영환 홍익대 전기공학부 교수(전기위원회 위원)로부터 입수한 ‘9차 전력수급계획 운전모의 결과’<그래프>에 따르면, 정부 장기 정책계획대로 원별 비중이 변화하면 연중 전력수요가 가장 적은 2034년 봄 휴일(4월 중순, 일요일)에는 사실상 모든 원전의 가동중단이 불가피하다. 태양광·풍력이 최고 45GW안팎의 전력을 생산하는 가운데 출력을 일부 제한하고 가스발전(59.0GW)과 양수발전기(6.5GW) 가동을 각각 최소‧최대로 조절해도, 공급이 수요를 크게 초과해 19.4GW에 달하는 원전을 세우지 않고선 수급균형을 맞추기 어려워서다.

이번 분석에서 홍익대 연구팀은 9차 전력계획 발전원 구성비를 토대로 2017년 기상데이터를 활용해 2034년의 태양광 및 풍력 월별‧시간대별 평균출력을 도출했다. 또 같은해 부하실적(전력수요) 데이터로 추정한 미래 순부하(Net-Load) 패턴에 이를 대입해 미래 수급상황을 모의했다. 건설을 시작한 신규 양수발전소가 추가로 운영에 들어간 상태에서 일부 재생에너지 출력을 제한하고 부하변동을 따라 출력을 조절할 수 있는 LNG·석탄 일부를 최소출력으로 가동하면서 원전은 전출력으로 지속 가동한다는 전제에서다.

하지만 이런 시나리오에서도 원전은 토요일엔 전체의 절반 가량, 일요일에는 대부분을 가동할 수 없다는 시뮬레이션 결과가 나왔다. 출력 조절이 어렵고 기동‧정지에 수일이 소요되는 국내 원전 설비특성을 감안하면, 봄철 내내 기존원전의 파행운영을 피하기 어렵다는 얘기다. 9차 전력계획에 의하면 2034년 발전원별 설비용량은 원전 19.4GW, 석탄 29.0GW, LNG 59.0GW, 신재생 77.7GW, 양수 6.5GW 등으로 2019년과 비교해 원전은 3.8GW, 석탄은 7.9GW 각각 줄지만, 신재생은 62.0GW, LNG는 19.4GW 증가한다.

이런 상황에선 야당이나 원자력산업계 주장대로 신한울 3‧4호기를 추가로 건설해도 가동하지 못하는 원전만 늘어나는 셈이다. 설비용량이 기당 1.4GW에 달하는 신규원전은 이런 경직성 문제를 해소한다해도 단위 설비용량이 커 전력당국으로부터 출력감발을 요구받을 처지다. 

연구팀은 2030년 원전이 20.4GW 운전하는 가운데 석탄과 재생에너지가 각각 10.9GW, 25.0GW로 발전하고 양수가 6.0GW 운영되는 상황에 신고리 3호기처럼 1.4GW 원전이 탈락(고장)하는 경우의 주파수 영향을 검토했다. 그 결과 최저주파수가 59.59Hz까지 떨어져 정부 고시기준(59.7Hz)을 위반했다. 같은 계통으로 엮인 원전 2기가 동시 탈락할 경우에도 최저주파수는 기준값(59.2Hz)을 밑돌아 59.14Hz까지 주저앉았다. 과도한 주파수 하락은 대정전을 초래한다. 신뢰도 고시를 충족하려면 기존원전도 출력을 낮춰야 한다는 의미다.

이미 국내 원전은 작년부터 특수 경부하 때마다 임의로 출력감발 운전을 벌이고 있다. (본지 2020년 5월 18일자 1면 '전력계통 초유의 원전 출력 감발',  2020년 9월 28일자 추석연휴 닷새 간 원전 2기 또 감발운전 기사 참조) 하지만 이에 대한 안정성 검토나 관련 규정은 아직 이뤄지지 않고 있다. (관련기사 원전 출력감발 놓고 안전성 논란 참조)  

전영환 교수는 “2030년 재생에너지 30.0%와 원자력 23.9% 목표에서도 재생에너지 변동성과 간헐성, 원전 경직성 문제를 해결하는 것은 전력망 운용에 매우 어려운 문제”라면서 “원전을 줄이지 않으면 그만큼 재생에너지 출력을 제한하는 일이 빈번하게 발생할 수밖에 없다. 2030년 이후를 생각하면 대형 원전을 추가건설하거나 수명을 연장하는 것은 바람직하지 않다”고 지적했다.

신한울 3‧4호기를 건설해도 여기서 생산된 전력을 수송할 전력망이 없어 신규 송전선로를 추가 건설하지 못하면 원전 자체가 무용지물이 될 수 있다는 견해도 있다. 당국에 의하면 동해권 전력망은 현재 건설 중인 신한울 1,2호기 생산전력을 수송할 여력도 없어 지금도 출력제약이 빈번하다. 여기에 신한울~신경기 HVDC를 추가 건설해도 신규 석탄과 원전, 재생에너지 증가분조차 모두 수용하기 어렵다고 한다.

익명을 원한 전력당국 한 관계자는 “아직 신한울 3,4호기 건설에 관한 구체적 계통여건을 검토한 적은 없지만, 2.8GW를 새로 수송하려면 송전선로를 추가 건설하고 그에 따른 연계계획도 새로 짜야한다는 말들이 오간다"면서 “10년 이상 걸리는 송전선로 건설과 지역사회의 낮은 수용성으로 봤을 때, 앞으로 대형원전이나 석탄의 입지는 줄어들 수밖에 없을 것”이라고 말했다.

▲최근 5년간 미국내 조기폐쇄 원전 현황 ⓒ석광훈, 美 에너지정보청(EIA) 2021.5.
▲최근 5년간 미국내 조기폐쇄 원전 현황 ⓒ석광훈, 美 에너지정보청(EIA) 2021.5.

전문가들은 정치권이 전 세계적인 전력시장 패러다임 변화와 기술적 특성을 이해하지 못한 상태에서 "좌초자산화 우려가 높은 신규원전 건설 공약을 남발하고 있다"고 꼬집는다. 석광훈 에너지전환포럼 전문위원에 의하면, 영국은 지난해 5월부터 9월까지 사이즈웰.B 원전 출력을 50% 낮춰 운영했다. 풍력발전 전력공급 비중이 24%까지 높아진 상황에서 기당 설비용량이 1.3GW인 이 원전이 고장으로 불시 정지할 경우 그 공백을 즉각 대처할 수단이 마땅치 않기 때문이다.

미국에서는 인디언 포인트 2,3호기(각 1040MW)와 두웨인 아놀드(601MW) 원전 등 모두 7기의 원전이 최근 5년간 운영허가기간을 채우지 못하고 문을 닫았다. 재생에너지 증가로 공급이 수요를 초과할 때 전력계통에 생산전력을 실어 보내면, 보상이 아니라 페널티를 물어야 하는 시장제도(Negative Price, 마이너스가격제) 탓이다. 석 위원은 “재생에너지는 변동비가 0원이라 버틸 수 있지만, 원전은 감발할 경우 비용이 발생하므로 차라리 폐쇄하는 게 낫다고 발전사업자가 판단한 것”이라며 “원전과 재생에너지가 많은 주(州)가 같은 문제를 겪고 있고, 앞으로 이런 현상은 점차 심화될 전망"이라고 말했다. 

그는 야당 측 신한울 3‧4호기 건설 재개 주장에 대해 "전력시장과 전력계통의 패러다임 변화로 경제급전 원칙이 재생에너지 최우선으로 모두 바뀌었는데, 기술적 이해도가 낮은 정치권이 국내외서 어떤 일이 벌어지는지 알지 못하는 상태에서 정치평론 수준으로 불필요한 논쟁거리를 만들고 있다”면서 “전력계통 전문가들의 조언을 제대로 듣고 이를 논할 필요가 있다”고 지적했다. 

강정민 전 원자력안전위원장은 “신한울 3,4호기는 이제 탈원전 프레임에서 벗어나야 한다. 국민께 왜 더이상 원전을 건설하면 안되는지를 충분히 설명하면 여론도 달라질 것”이라고 말했다. 강 전 위원장은 “기울어진 운동장처럼 많은 사람들이 원전은 안정적이고 거대한 발전원이고, 태양광이나 풍력은 그렇지 않은 발전원으로 인식하고 있다"면서 "하지만 국내 언론이 원전 필요성을 강조하기 위해 자주 인용하는 중국조차 2030년까지 원전의 10배 이상으로 재생에너지를 건설하고 있다는 사실을 유념해야 한다"고 덧붙였다.

이상복 기자 lsb@e2news.com  


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임규호 2022-01-19 10:15:55
에너지의 정치화에 앞서 정치의 에너지화...
아니 석탄발전을 줄여야 함이 절대절명의
과제인데... 그것은 그만두고 원전을 세워야한다???
난, 이 따위 시물레이션 의도를 모르겠다.

iiii 2022-01-08 19:39:42
태양광 풍력의 간헐성은 애초에 발전소에 ESS설비나 수소수전해등을 붙여서 해결해야한다. 그럴때 경제성이 떨어지는데 그 간헐성때문에 부가적인 비용을 애꿎은 원자력이 책임지라고하고 그래서 원자력의 경제성이 떨어진다는 논리가 정상적인 생각인가?

iiii 2022-01-08 19:31:27
태양광이 친환경이 되려면 식물의 광합성을 방해해서는 안된다. 즉 논밭 산 및 풀이 자라는곳을 피해서 설치해야만 친환경 자격이 되는데... 우리나라에는 그런 곳이 거의없다. 건물옥상 도로등... 편의시설의 지붕을 다 차지하는쪽으로 가야하고 전기차 지붕을 다 덮어야만 되는 상황이고...
경제적이라고 하지만 사실 토지사용료 때문에 우리나라처럼 인구밀집도가 높은 곳에서는 고비용이 될수 밖에 없다 토지를 사용하지않고 태양광 할수 있는 방법이 자동차 건물 옥상 말고 있나?

llll 2022-01-08 19:11:51
사라져야할 석탄발전을 끄면... 풍력 태양광 원전 다 부족한 상태인데... 재생에너지 지지자들은 원자력발전 공격하기 위해서 풍력 태양광의 간헐성문제를 핑계로 원자력을 공격하는 재생에너지가 문제가있는데 그걸 원자력이 해결못하니... 석탄을 써야한다고 우긴다.
원자력은 전부다 가동하고 재생에너지 간헐성은 사라져야할 석탄과 가스로 대응해야지 원자력으로 책임져야할 이유가 없다 재생과 원자력 둘이 탈탄소이지 석탄과 가스는 이산화탄소 뿜뿜인데 그걸 제로로 가야한다. 최종적으로 재생쪽 간헐성은 수전해수소생산과 ESS로 가야한다. 답은 원전을 막을게 아니라 석탄발전을 정지시켜야하는거다. 재생에너지가 원전을 견제하는건 나라를 위한게 아니라 그린에너지 내에서 패권경쟁일 뿐... 더러운 견제질로 밖에 안보인다.

노민수 2021-12-19 17:39:57
무 식한 이들에게 지나치게 고상한 화두를 던지었다. 신한울 건설해도 못 돌리는것은 단순한 발전기 비중 탓이 아니라고 쓰여 있다. 사이즈가 너무 크고 Road 를 추종할 수 없어서이라고 설명하고 있다. 전력선이 없다는 것은 또 다른 측면의 문제인 것이다. 대통령 후보들처럼 단순 무식헌 사람들은 참모들이 설명해주어야 할 사안이다.

ㅇㅇ 2021-12-19 10:37:30
애초에 전력망이 불안정해진 근본적 원인이 하늘에 기우제 지내는 것 외에는 로드 조절 시도 자체가 불가능한 신재생 비중이 늘어나서인데 왜 이걸 타 발전원한테 뒤집어 씌우는거냐??
그리고 신재생이 친환경이라는 것도 개소리인게 태양광 모듈 탄소인증제한다니깐 앞장서서 반대하는게 태양광 업계임ㅋㅋ

답답이 2021-12-17 10:42:29
과거처럼 원전에 전적으로 의존하지는 않더라도, 지속적인 건설이 필요한 이유는 현재 한국에 가동중인 발전소가 안전하게 운전될 수 있도록 부품조달이 되어야 안전하게 40년이든 60년이든 정상 가동이 가능합니다. 현재는 탈원전 정책으로 수많은 부품업체가 도산 또는 업종변경으로 심각하지요! 원전에서는 동일한 부품이라도 상용으로 사용되는 부품과 달리 안전에 직접 관련이 있으므로 전문 업체의 부품 조달이 필수 입니다. 이같은 업체가 살아 남기 위해서는 지속적인 건설사업도 병행이 되어야 함은 필연적 요건입니다. 감사합니다

Kakao nuclear 2021-12-16 12:37:45
이재명이 스텝 꼬였네요~~왔다리갔다리 소신은 얼어죽을~~

답답이 2021-12-16 09:45:46
갑갑합니다! 원전건설을 떠나서 현재 가동중인 원전에 대한 생각을 합시다.

원전을 운전하기 위해서는 운전원도 필요하지만 안정적인 기술인력이 필요하지요!

이미 과거 IMF때 많은 고급 원전인력이 직장을 떠나 많은 필수 인력의 손실을 받았습니다. 당시에는 그래도 원전을 하고자하는 인력 양성은 계속 되었지요. 그러나 이번 정권에서는 아예 인력 양성 자체에 씨를 말려 버렸습니다. 원전 수명 기간이 40년, 60년입니다. 일부 원전은 2080년 정도가 수먕입니다. 국내 기업의 정년은 길어야 60세이니, 현재 여건에서 과연 원전 수명기간까지 운전이나 가능하가요?

정부에서 정책적으로 탈원전을 유지하면 젊고 유능한 인재들이 전망이없는 원전에 평생을 걸을수 있을까요? 원전은 힘들어서 알아서 쉴겁니다. 그때는 어떻게

대학원생 2021-12-15 11:27:49
"재생에너지 감발 & 원전 고정출력" vs "재생에너지 감발X & 원전 감발"

원전 경직성 때문에 후자가 불가능하니 '건설해도 못 돌린다'라는거 같은데, 재생에너지 감발하면 해결될 문제 아닌가요?

최적화 결과 부득이하게 재생에너지 감발이 발생하면 정당한 기회비용을 재생에너지 사업자에게 보상해주고, 해당 기회비용은 에너지 공급 비용에 얹는게 시장논리상 맞지 않나요?

시장원리 내에서 발전원간 가격경쟁으로 공정하게 결정하면 될 문제로 생각되는데, 국내 전력시장의 왜곡은 죽어도 안고치죠

조아영 2021-12-15 10:58:19
입만열면 말바꾸는 후보들 누굴믿고 찍을까

김종길 2021-12-14 10:16:47
손바닥으로 하늘을가리려는 핵공학자들에게 두손 두발 다든다. 원자력이 감발운전이 된다고 하지마시고 증명해 보이시라! 가능한가! 가능하지도 않은것을 가능하다고 하다가 후쿠시마처럼 사고치려고? 한국에 있는 원자력은 기동 정지는 가능하여도 Load following power plant는 아니다!

수리매 2021-12-14 09:38:24
이 글은 자다가 책상다리 고약 붙이는 소리다.

기본 가정 부터가 엉터리란 소리다.
"원전이 간발 운전이 안된다.!" 대체 이말의 근거는 뭔가?

원전! 특히 1400Mw는 간발 운전이 가능하다. 그렇게 설계 되었다.
다만 그 동안 화력, 복합화력, 수력등의 효율적인 축차적 범위의 간발 운전 가능으로 인하여
용량이 큰 원자력은 효율적인 측면에서 구태여 간발운전을 안한 것이다.

이제 간발 운전이 아예 불가능한 신재생 에너지의 천국이 되었으니 대용량 원전도 효율을 무시하고
간발운전에 들어가야지! 방법이 없다.
만일 원전이 간발 운전을 안해주면, 신재생에너지의 가동이 자연상황으로 중단되면
그 간극을 채우지 못하고 대규모 정전 상황으로 가버린다.

신재생의 저주다.

파초 2021-12-13 14:53:10
지난 11월에 9차보다 더 높은 재생에너지 계획이 발표되었습니다.
9차에서 2030년 20% 재생에너지 수준이 2030년 30%로 대폭 증가되었습니다..
석탄 감축계획이 더 증가했지만 원전의 운영환경도 당연히 더 나빠집니다..
원전을 돌리고 싶다고 돌릴 수 있는게 아닙니다..그냥 냅둬도 못돌리는데..추가건설하고 송전선 건설해서 못돌리면 국민들이 가만히 있을까요 ?
이 문제가 나타나는데까지 앞으로 몇년 안 남았습니다..

녹색성장 2021-12-13 11:07:53
Fact 1 . 원발 점점 가동하기 어렵다 2. 송전탑 건설해야 한다 3. 주파수맞추기 위하여 감발해야 한다. 4. 정치는 알고 떠들라

2021-12-13 10:57:36
저기 나온 태양광의 생산지와 소비지는 고려 안했죠. 생산지에서 소비지로 그냥 뿅하고 간다? ㅋㅋㅋ
송전문제는 거기가 몇배 더 심각합니다. 태양광 부지와 소비지부터 명확히 하고 조류분석이나 하고나서 원자력 테클 거세요.

글을똑바로 읽자 2021-12-13 10:11:05
송전선 지어야 한다잖아... 그래야 저 멀리 있는 원전에서 전체적으로 전기를 원활하게 공급이 되는데 송전선이 없어...

전제에서 좀 수정이 되어야 하는 부분은 이부분 " LNG·석탄 일부를 최소출력으로 가동하면서 원전은 전출력으로 지속 가동한다는 전제." 인데...
수요전력이 변동을 따라가 줄 발전기는 원전이 아니기 때문인건 이해되지만 석탄까지 최소로 갈 필요는 없기 때문임. 석탄은 죽이고 LNG로 수요 변동에 대응하면 되기 때문임...

두 개다 살리고 가려니 원전이 가동하면 안되는 것으로 나오는 것일뿐 전력거래소는 개고생하는 것이 맞긴 하지...

좀 글좀 제대로 읽고 비판해라... 송전선 안깔리면 원전도 지어봤자 정지하는거야.,,,

이 문제 해결하려면 그냥 서울 근처에 지음됨

이명복 2021-12-13 09:49:00
60원짜리 원전전기를 안쓰고 150원 짜리 태양광 전기를 사주는 경우에 대한 이야기 로 보입니다
지금 제주도의 신재생 발전중지를 시키고 있다. 과다한 신재생전기를 늘린 사태를 보고도... 그래서 신재생 총량제를 도입하려고 하는가 보던데 말입니다
이를 교훈삼아 안정적인 전력공급관리를 위한 신재생 비중 총량제 도입을 검토해 병행추진해야 하는데 말입니다

정현우 2021-12-13 09:33:28
그럼 밤에는 달빛 발전으로 때워야겠군요.

제제 2021-12-13 09:22:18
몇 가지 중요한 내용을 빼먹고
전문가연하면서 글을 쓰셨네

우선,
신재생은 간헐성 때문에
그걸 뒷받침하기 위해 엄청난 양의
ESS 설비 즉, 보조배터리가 필요하며
이는 송배전선 공사비를 훨씬 웃돈다.

앞으로 전기차,
수소차가 많아지면
야간의 남는 전기로 충전해야 하는데
그게 바로 원자력이다.

태양광과 풍력의 수율이 너무 낮고
들쭉날쭉하다.

비전문가들이 자꾸
원전 출력감발이 위험하다는
논리를 들고 나오는데
지들끼리도 세미나 하나 보네

박상덕 2021-12-13 09:20:59
엉터리 9차 계획을 신의 게시처럼 떠빋들고 나머지를 평가했군요. 그러니 이런 엉터리 결과를 주장하지요. 전영환이가 9차계획이 엉터리라는 것을 다시한번 고백했습니다

국짐당 2021-12-13 09:05:56
누가돼도 신한울 재개한다는데? https://www.yna.co.kr/view/AKR20211204046000003

2021-12-13 09:05:07
그래프 봐도 밤에는 원전 없이 안되네. 바본가? ㅎㅎㅎ 억지를 써도 좀 작작
석탄마저 없으면 더 노답인데.

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