[에너지플랫폼뉴스 지앤이타임즈 정상필 기자] 2050년 탄소중립 목표달성을 위해서는 신재생에너지의 공급 확대가 반드시 필요한 상황으로, 화석연료 기반, 장거리 송전 방식의 중앙집중식 에너지 공급방식으로는 한계가 있다는 지적이 크다.

이에 따라 정부는 ‘2050 탄소중립’실현과 ’국가온실가스 감축목표(NDC)‘상향 등 변화된 정책 환경을 반영해 대규모 송전이나 발전소가 불필요하고 전력 공급의 안정성 제고와 안정적이고 균형있는 에너지 공급 기반을 마련하기 위해 분산에너지 확대 정책을 추진하고 있다.

분산에너지는 에너지 사용 지역 인근에서 발전원이 설치·사용됨에 따라 장거리 송전망 건설의 최소화가 가능하고, 중소 규모 태양광‧풍력‧ESS 등이 전력 사용 지역 인근에 설치돼 대규모 발전소 건설 최소화가 가능하며, 발전원의 분산화에 따라 중앙계통의 문제가 발생해도 독립적인 에너지의 생산·소비가 가능하다는 특징이 있다.

◇ 전국 단위 전력체계 재생E 출력 반영에 한계

태양광·풍력 등 변동성 재생에너지의 발전 비중이 증가하면서 일부 지역에서 재생에너지 출력제어 횟수가 급증하고 있다.

제주도의 경우 지난 2015년 재생에너지 비중이 9.3%에서 2020년에는 16.2%로 증가하면서 출력제한 횟수도 2015년 3회에서 2020년에는 77회로 전력수급 불안정이 가시화되고 있다.

또한 서울, 경기 등 수도권에 우리나라 전력소비가 집중되어 있으나 해당 지역에서의 전력 자급률은 낮은 상황이다.

이런 가운데 기존 전기사업법은 대규모 석탄·원전 발전소에 적합한 전국 단위로 전력 체계를 규정하고 있어 개별 지역의 특성을 고려한 에너지 시스템 구축 유도나 시시각각 변화하는 재생에너지 출력을 반영하는데 한계가 지적돼 왔다.
 

산업통상자원부 전략에 따르면 분산에너지 발전 목표를 2025년 17%에서 2030년 19%로 확대하고 2040년에는 30%로 확대할 계획이다.

이를 위해 분산에너지 확대 기반인 전력계통 관리와 수용능력을 강화하고, 유인체계 마련 등으로 에너지 생산·소비의 분산화를 확대하고, 분산에너지의 전력시장 참여를 위한 시장·제도를 조성한다는 계획이다.

◇ 계통 인프라 구축 통한 재생에너지 변동성 완화

산업부는 계통 인프라 구축을 통한 재생에너지 변동성 완화를 위해 재생에너지 통합관제시스템 기반 구축과 공공 주도 ESS 구축을 추진한다.

출력 변동성이 높은 신재생에너지에 대한 실시간 모니터링과 자동·원격제어 시스템 구축을 위한 하드웨어 인프라가 요구되면서 신재생에너지 종합 모니터링 시스템을 구축한다.

신재생 발전기에 대한 자동적인 출력·전압제어가 가능하고, 사고 시 계통연계 유지기능을 갖춘 스마트인버터 기술개발과 설치 의무화도 검토한다.

계통불안이 가시화되는 제주 지역에 재생에너지 150MW 추가 수용이 가능한 계통안정화 ESS 23MWh 구축을 추진하고, 재생에너지의 변동성 대응을 위해 예비력 확보 차원의 빠른 동작형 백업설비 1,265MWh를 구축한다.

재생에너지 집중지역인 전남 신안 등 공용 송전망 과부하 지역에는 ESS 500MWh를 설치해 재생에너지 계통 수용능력을 확보한다.

출력제어 외에 재생에너지 잉여전력을 활용해 전력-비전력 부문간 결합(Sector-Coupling) 방식을 개발해 상용화도 추진한다. 

‘전력-비전력 부문간 결합’이란 발전 부문의 잉여전력을 열(P2H), 가스(P2G), 운송(V2G) 부문의 에너지와 결합해 필요할 경우 상호 전환해 활용하는 기술이다.

또한 재생에너지와 연계한 P2G 실증을 추진해 풍력발전을 통해 남는 전기로 수소를 생산하는 방식의 효율적이고 안정적인 잉여전력 관리를 위한 기술개발을 병행한다.

잉여전력을 사용하는 소비자에게 정산금을 지급하는 플러스 DR(Demand Response)제를 도입한다. 플러스 DR은 재생에너지 발전 비중이 높아 잉여전력이 발생하는 경우 가격신호를 제공해 전력 소비를 유도하고, 플러스DR 참여에 따른 수요 증대량을 평가해 참여자원에 대해 해당시점의 제주 SMP를 토대로 보상하는 방식이다.

수요 보다 공급이 많아 신재생에너지 발전 전력이 남아 돌 때 낮은 가격에 판매, 불용에너지를 해소하고 잉여 전력은 ESS나 폐배터리, 전기차에 저장해 놓고 전력 수요가 몰리는 시간대에 유리한 가격으로 재판매할 수 있다.

이렇게 되면 출력제한으로 재생에너지 발전을 멈춰야 했던 사업자들에게 안정적인 판로가 보장되고 소비자들은 낮은 가격에 전력을 공급받을 수 있으며 사업자는 새로운 비즈니스로 수익을 창출할 수 있어 여러 이해 관계자들이 혜택을 볼 수 있게 된다.
 

지난해 3월부터 제주도에서 도입해 현재 123개의 참여 고객과 계약 전력 133MW를 확보했으며 지난 3개월간의 운영을 통해 전력수요량 10.9MWh를 늘렸다.

에너지 슈퍼스테이션을 통한 자가발전 충전인프라 구축도 추진한다. 기존 내연기관차 중심의 수송 분야가 전기·수소차 중심으로 전환됨에 따라 화석연료 기반 주유소의 좌초자산화 우려가 높아지고 있다.

이런 주유소를 활용해 전기차 확산에 대응, 주유소 내에 태양광·연료전지 등 분산전원을 설치해 전기차 충전에 필요한 전력 일부를 자체적으로 공급하고, 향후 인근 지역의 분산에너지를 모집해 통합발전소(VPP)를 거쳐 전력시장 또는 소비자와 직접 거래하는 에너지 슈퍼스테이션을 추진한다.

전력수요의 지역 분산 유도를 통한 전력 소비의 분산화도 추진한다.

대표적인 대규모 전력 소비자인 데이터센터의 전력수요 중 69%가 수도권에 위치해 있지만 수도권 인근 송전선로나 발전소 증축이 어려워 계통 수용능력 확대에 한계가 있어 추가적인 대규모 전력수요 입주에 어려움이 예상된다.

앞으로는 수도권 등 전력수요 밀집지역을 지정하고, 해당 지역에 입지하려는 대규모 전력 수요에 대한 전력계통영향평가를 실시한다.

반대로 전력수요 밀집지역 외 다른 지역 입주 시 수전용 송전설비 구축비용을 일부 지원하고 한시적 특례요금 등 인센티브 지원을 검토한다.

이밖에도 산업부는 분산에너지 친화적 전력시장 구축을 위해 재생에너지 예측 입찰제도, 실시간․보조서비스 시장 도입, 통합발전소(VPP; Virtual Power Plant) 제도 구축, 배전계통 운영 제도도 마련한다.

또한 분산에너지 배전망 운영자(DSO; Distribution System Operator) 등 관련 제도를 실증하고 개선사항을 발굴해 분산에너지 체제를 확산한다는 계획이다.

◇ 분산에너지 특별법 국회 논의 중

최근 국회에서 ‘분산에너지 활성화 특별법’ 제정이 추진되고 있다. 

국회 더불어민주당 김성환(서울 노원병)이 발의한 이 법안은 분산에너지 체계를 구축하기 위한 법적 기반을 마련한 것으로 분산에너지 활성화 정책의 수립과 지원사항 등이 담겼다.

이런 가운데 법안 내용 중 분산에너지 설치 의무화제도가 대기업 위주의 에너지다소비기업만 대상으로 추진된다며 논란이 일어 관심이 높아지고 있다.

분산에너지 의무화 제도는 신규 대규모 전력소비자가 일정 부분 자가발전하도록 유도해 분산에너지를 활성화하기 위한 제도로, 대상은 일정 규모 이상의 대규모 전력을 소비하는 신규 택지개발사업자나 산업단지 관리자, 건축물 소유자 등으로 규정하고 있다.

또한 설치의무 발전원도 신재생에너지만 한정된 것이 아닌 집단에너지 등 분산에너지원에 대해 설치를 의무화 했다.

산업부 관계자는 “구체적인 의무 대상이나 설치의무 비율·규모 등은 향후 공청회 등 법안 논의 과정과 시행령 등 하위법령 제정 과정에서 다양한 전문가와 이해관계자의 의견을 토대로 충분한 숙의를 거쳐 마련해나갈 예정”이라고 밝혔다.