전력당국, 2030 전력계통 혁신방안 수립 조만간 공개
24개 상세 추진과제와 연도별 목표까지 제시 로드맵
[이투뉴스] 재생에너지 비중 확대에 대응해 전력당국이 기존 전력계통의 가시성과 유연성, 안정성 등을 대폭 높일 ‘전력계통 혁신방안’을 수립해 연내 공개할 예정이다. 작년 하반기 전력거래소 주도로 작성된 일종의 계통혁신 종합 로드맵이다. 올해부터 2025년까지의 단기 혁신과제는 물론, 이후 2030년까지의 중기목표와 구체적 이행방안까지 담고 있다. 산업통상자원부 보고와 유관기관 공유도 마쳤다. 핵심 내용과 주요 과제 등을 살펴봤다.
계통시스템 및 운영체계 혁신 첫 로드맵
작년말 기준 국내 재생에너지(태양광·풍력·바이오 등) 발전량과 설비량은 약 8.8%, 28GW이다. 정부는 10차 전력수급계획과 2050 탄소중립 시나리오 등을 통해 이를 2030년 21.%(72.7GW), 2036년 30.6%(108.3GW) 순으로 높인다는 계획이다. 여건은 녹록지 않다. 출력조절이 어려운 기저비중이 45%에 달하는데다 외부와 전력융통이 어려운 섬 구조이고, 재생에너지는 호남에 43%가 몰려 있다. 전력시장 제도나 거버넌스도 옛 틀을 고수하고 있다. 아직 저조한 재생에너지 비중임에도 주파수, 전압, 관성, 출력제한 등에서 다양한 이슈가 제기되는 이유다. 이번 혁신방안은 재생에너지 중심의 계통운영에 대비해 선제적이고 종합적으로 전력시스템과 운영체계를 혁신하는데 목적을 두고 있다. 변동성 증가 등 향후 예상되는 문제를 9종류로 분류해 모두 24개 상세 추진과제와 연도별 관리지표 목푯값까지 적시하고 있다.
전력망 가시성·유연성·안정성 제고에 방점
첫 번째 목표는 재생에너지 가시성 확보다. 현재 국내 재생에너지 발전설비 중 5분 이내 실시간 발전량 계측이 가능한 설비는 7.5%뿐이다. 1시간 지연 취득설비까지 포함해도 5.9GW, 25%에 불과하다. 나머지 75%는 ‘깜깜이’여서 통계기법으로 추계를 내고 있다. 하지만 태양광의 경우 2021년 기준 맑은 날과 흐린 날의 출력량이 5GW 이상 벌어질 정도로 변동성이 커지고 있다. 당국은 실시간 취득설비 비중을 2025년까지 60%로 높이고, 같은 해까지 재생에너지 통합관리체계 구축하기로 했다. 또 재생에너지 계통연계성능(저주파수·저전압보호동작) 보강과 발전량 예측제도 참여율 및 오차율 제고로 가시성을 100% 수준으로 높인다는 방침이다. 전력거래소 관계자는 “거래소를 중심으로 한전과 에너지공단 등 유관기관 협력을 체계화하고 통합관리체계 구축을 위한 차기EMS 분산·병렬처리 시스템 개발도 필요한 상태”라고 말했다.
모든 전원은 예외없이 유연성 확보해야
재생에너지의 간헐성이나 변동성에 대응해 시장과 발전설비의 유연성을 확보하는 방안도 중점 추진한다. 현행 비제약기반의 하루 전 단일시장을 늦어도 2025년까지 제약기반의 하루 전 시장과 실시간시장, 보조서비스시장 등으로 다원화하고, 예비력을 제공하는 유연성 자원에 적절한 인센티브가 부여되도록 예비력시장도 신설하기로 했다. 올해 제주도부터 시범사업을 시작한다.
출력조절이 어려운 경직성 전원(원전·석탄·열병합)은 물론 발전량 조절이 어려운 재생에너지도 유연성을 대폭 높일 계획이다. 화력발전의 경우 최소출력 현실화와 하향운전제도 도입, GT(가스터빈) 단독운전 등으로 현재 49%인 유연성을 56% 수준으로 제고하고, 원전은 계획출력감발 등을 통해 현재 1.1GW인 조절가능량은 2030년까지 5.4GW로 증대하기로 했다. 수요반응자원(DR)은 2030년까지 현재의 2배 수준인 10GW로, ESS 등의 변동성·저장성 백업설비는 12GW 이상을 확보하는 계획을 세웠다.
재생에너지는 실시간 출력제어성능을 단계적으로 의무화 한다. 기존설비는 한전이 비용을 지원하는 그린뉴딜 개선사업으로, 신설은 처음부터 출력제어성능을 갖추도록 해 작년말 기준 0.9%인 제어가능률을 내년 26.3%, 2025년 44.0%, 2030년 54.6% 순으로 높여갈 방침이다. 이렇게 되면 목표연도의 출력제어가능 설비량은 33GW이상이 될 전망이다. 전력당국은 “재생에너지가 점차 증가함에 따라 경부하기간 경직성 전원과 변동성 전원 비중 증가로 유연성 전원을 최대로 감발해도 적정 운영예비력을 확보하는 데 어려움을 겪고 있다”면서 “시장제도 개선과 유인책 확대로 발전사업자의 설비 및 운전방식 개선을 유도하는 한편 합리적 수준의 출력제어 목표설정도 필요한 상황”이라고 말했다.
전력망 관성과 강건성도 점검 적기 확충
전력망의 관성과 강건성이 하락하지 않도록 안정성을 높이는 것도 혁신방안의 중요한 한 축이다. 대용량설비 불시 고장으로 계통 주파수가 급락하거나 전압이 불안정할 때 재생에너지 설비가 동반 탈락해 피해가 확산되지 않도록 주파수FRT와 전압FRT 성능개선사업을 지속 추진하기로 했다. 2025년 계통연계 유지성능 개선목표율은 주파수 89.8%, 전압 68.6%이다. 태양광·풍력처럼 인버터기반 설비가 증가할 때 발생하는 동특성 변화와 진동(공진) 등의 안정도 문제에 대비해 계통해석 모델링 목표도 처음 정했다. 2025년까지 설비의 25%, 2030년까지는 50%를 모델링해 계통복합성 증가에 대응할 예정이다. 이미 북미전력신뢰도위원회(NERC)는 40여명의 전담인력을 이 분야에 투입하고 있다.
이밖에도 전력거래소는 계통해석 결과와 실제 계통과의 괴리를 좁히기 위해 순시치기반 계통해석(EMT, ElectroMagnetic Transient) 고도화 방안을 수립하고, 2030년까지 주파수 유지를 위한 관성에너지 228GWs를 확충한다는 계획이다. 계통 강건성의 척도인 단락비(SCR, WSCR)는 10차 전력계획에서 필요량을 도출하고, FACTS 등의 순동 무효전력 설비도 제때 확충할 예정이다. 재생에너지 수용력을 높이기 위한 전력망 보강은 발전계획과 송전계획의 통합, 한전 외 민간 송전건설사업자 진입 허용 등을 중장기적으로 검토한다는 방침이다. 발등에 불이 떨어진 제주는 별도대책을 세웠다. 재생에너지 출력제한 최소화를 위해 출력제한율이 3%를 넘지 않도록 관리하되 조기 인버터 성능 개선, 계통연계성능 의무화, ESS, 섹터커플링 신산업 등을 도모하기로 했다.
이상복 기자 lsb@e2news.com
