새로운 에너지 수급 시스템, 분산에너지를 아시나요?

새로운 에너지 수급 시스템, 분산에너지를 아시나요?

대학생신재생에너지기자단 21기 정형인

 

[산업부와 제주도의 분산에너지 추진]

 지난 4월 12일 제주시 CFI 에너지 미래관에서 산업통상자원부와 제주도는 ‘제주형 분산에너지 기본계획’을 발표했다. 그동안 제주지역에서는 전력 수요보다 과도한 재생에너지 공급으로 인한 출력 제어가 빈번히 이루어져 왔다. 출력 제어란 재생에너지의 발전시설에서 생산하는 전력량이 수요량보다 많을 경우 전력계통의 안정화를 위해 강제로 발전을 중단하는 조치이다. 즉, 이 조치가 빈번하게 이루어졌다는 것은 수요예측이 제대로 되지 않고, 무조건적인 보급 확대에만 주력했다는 증거이다. 지금부터 문제 해결방안인 분산에너지와 이를 이용한 제주도의 기본계획을 더 자세히 알아보고자 한다.

[분산에너지란?]

[자료1. 분산에너지의 개념]

출처 : 전기저널

 먼저 ‘분산 에너지’란 무엇일까? 분산에너지란 전통적인 중앙집중형 전력 수급 시스템에 대비되는 개념으로 에너지 사용지역 인근에서 생산 및 소비되는 에너지이다. 전력 수요 지역 인근에 설치해 송전선로의 건설을 최소화할 수 있도록 하는 40MW 이하의 모든 발전설비 혹은 500MW 이하의 집단에너지, 구역 전기, 자가용 발전설비를 의미한다.

[제주형 분산에너지 기본계획]

이를 활용한 제주도의 분산에너지 기본계획은 크게 3가지로 구성되어있다.

[자료2. 섹터커플링 기술]

출처 : 블로그

 첫 번째는 분산에너지 친화형 인프라 구축을 위해 대규모 ESS, 그린 수소(P2G), 열에너지 활용(P2H) 등의 섹터 커플링 기술을 활성화하는 것이다. 섹터 커플링(전력-비전력 부문 간 결합, Sector-Coupling)이란 발전 부문의 잉여전력을 열, 가스, 운송 부문의 에너지와 결합하여 필요할 경우 상호 전환하여 활용하는 기술이다. 주요 섹터 커플링 사례로 지역난방 시스템이 보편적으로 보급되어 있는 나라인 덴마크에서 CHP와 P2H를 활용한 전기보일러 운영을 통해 전력시장의 유연성을 확보한 바가 있다.

 두 번째는 분산에너지 기반의 전력 신산업 육성을 위하여 통합 발전소(VPP), 플러스 DR 확산 모델을 발굴하고, 지역특성을 가미한 마이크로그리드를 구축하는 것이다. 플러스 DR(Demand Response)은 잉여전력을 사용하는 소비자에게 정산금을 지급하는 개념으로 재생에너지 발전 비중이 높아 잉여전력이 발생하는 경우, 가격 신호를 제공하여 전력의 소비를 유도하는 역할을 한다. 지난 21년 3월부터 제주도에서 먼저 추진되었는데 123개의 고객이 참여하여 계약 전력 133MW를 확보하였으며, 3개월간의 운영을 통해 전력수요량이 10.9 MWh 증대하였다.

 마지막은 재생에너지의 주민 수용성과 인식개선을 위하여 관련 포럼 운영 및 중장기적으로 도내 전문 에너지연구소 설치를 검토하는 것이다. 지역주민의 수용성을 높일 수 있는 예로는 ‘에너지 슈퍼스테이션’이 있다.

[자료3. 에너지 슈퍼스테이션]

출처 : 서울경제

 에너지 슈퍼스테이션은 전기차, 수소차의 충전과 자가발전이 가능한 복합 충전소이다. 기존 내연기관차 중심의 수송 분야가 전기차와 수소차 중심으로 전환됨에 따라 각 지역의 화석연료 기반 주유소의 좌초 자산화가 우려되어 이를 해결하기 위해 나온 방안으로 주유소와 그 인근에 태양광과 연료전지 등 분산전원을 설치하여 전기차 충전에 필요한 전력 일부를 자체적으로 공급하는 것이다. 이렇게 원래 있던 자산을 전환하는 방식은 넓은 땅이 필요한 새로운 발전시설 건설에 대한 주민들의 반대와 같은 부정적 반응을 줄일 수 있다.

[분산에너지의 장단점]

[자료4. 기존 에너지 시스템과 분산에너지 시스템 비교]

출처 : 전기저널

 분산에너지의 장점은 대규모 발전소와 장거리 송전망이 필요하지 않고, 이때 신규 건설을 위한 인프라 건축비용과 운영비용이 크게 절감된다는 것이다. 또한, 중앙집중형 에너지는 중앙계통에서 문제가 발생할 경우 광역적인 정전사태가 우려되는데 분산에너지로 전환했을 때는 계통사고가 발생하더라도 국지적으로만 이루어진다는 점 역시 장점으로 꼽을 수 있다.

 그러나 분산에너지자원 중 태양광 에너지와 풍력 에너지의 변동성 및 간헐성이 전력계통의 안정성을 저해하고, 발전효율이 중앙집중형 에너지 시스템에 비해 낮다는 단점또한 존재한다. 대표적인 예로 ‘설비 이용률(capacity factor)’ 을 살펴보면 알 수 있는데, 설비 이용률은 1년 동안 최대 발전 가능량 대비 실제 발전량의 비율을 의미한다. 중앙집중형 에너지 시스템에서는 발전원에 따라 50~70%대의 설비 이용률을 보이는 데에 반해, 분산에너지자원의 태양광, 풍력의 경우 각각 15%, 20% 수준으로 파악되고 있다. 이것만 보더라도 분산에너지는 그 자원에 따라 발전효율이 상당히 떨어진다는 것을 알 수 있다.

[결론]

 제주도의 기본계획과 분산에너지의 개념을 비교해보면 알 수 있듯이 아직까지 분산에너지 시스템은 재생에너지 발전이 활발한 제주도에서만 성과를 낼 수 있을 것으로 보인다. 그러나 앞으로 탄소 중립을 위해서라면 에너지 수급시스템 자체를 무조건 효율성 관점으로만 바라보기보다 앞으로 확대되어야 할 재생에너지 내의 관점으로 바라보는 것 또한 좋은 태도라고 생각한다.

 분산에너지 시스템이 본격적으로 제주도에서 첫 출발하는 만큼 좋은 성과를 거둬 다른 지역까지 활발히 시행될 수 있기를 기대해본다.

 

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참고문헌

[산업부와 제주도의 분산에너지 추진]

1) 권준범, "제주 분산에너지 기본계획, '돌파구'되길", 에너지신문,2022.04.15, https://www.energy-news.co.kr/news/articleView.html?idxno=81740 

2) 산업통상자원부, "산업부,제주도 분산에너지 활성화...대규모 에너지저장장치 구축", 대한민국 정책브리핑, 2022.04.12, https://www.korea.kr/news/policyNewsView.do?newsId=148900703 

[분산에너지란?]

1) 이동규, 전기저널, "분산에너지의 장점과 단점", 2021.08.02, http://www.keaj.kr/news/articleView.html?idxno=4192 

[제주형 분산에너지 기본계획]

1) 산업통상자원부, "분산에너지 활성화 추진전략", 2021.06.30, https://www.korea.kr/common/download.do?fileId=195132032&tblKey=GMN 

2)산업통상자원부,"산업부·제주도 협업하여 분산에너지 활성화를 추진한다!"(보도자료),2022.04.12, https://www.etrans.or.kr/lib/download.php?no=4886&file_name=%28%EB%B3%B4%EB%8F%84%EC%9E%90%EB%A3%8C%29+%EC%82%B0%EC%97%85%EB%B6%80%C2%B7%EC%A0%9C%EC%A3%BC%EB%8F%84+%ED%98%91%EC%97%85%ED%95%98%EC%97%AC+%EB%B6%84%EC%82%B0%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80+%ED%99%9C%EC%84%B1%ED%99%94%EB%A5%BC+%EC%B6%94%EC%A7%84%ED%95%9C%EB%8B%A4%21.pdf&save_file=a_202204130906330.pdf 

3)서유정, "우리 동네 전기는 직접 만든다..'분산에너지' 대세", mbc 뉴스, 2022.03.11, https://imnews.imbc.com/replay/2022/nwdesk/article/6349386_35744.html