제주도에서 전기가 남아서 버린다고요?

제주도에서 전기가 남아서 버린다고요?

대학생신재생에너지기자단 20기 윤진수, 20기 이주선

 

신재생에너지 출력제한 개념과 발생 이유

[자료 1. 제주도]

출처 : 네이버블로그

신재생에너지 출력제한이란 전력 공급과잉, 즉 발전량이 많을 것으로 예상되는 경우 전력수급 불일치로 인한 계통 불안정을 방지하기 위해 한국전력이 전력거래소를 통해 발전사업자에게 발전기 출력량을 제어하라는 명령을 전달하는 조치다. 현재 전력계통에서는 출력을 조절하기 어려운 원자력·석탄 등 대형 발전소의 가동이 우선 유지되고 날씨나 계절적 영향을 많이 받는 태양광·풍력발전이 출력제한의 대상이 되고 있다.

제주도의 재생에너지 비중이 높아지면서 출력제한 조치가 갈수록 늘어나고 있다. 출력제한 명령은 2015년 3회를 시작으로 2017년 14회, 2018년 15회로 증가했고, 2019년 46회, 2020년에는 77회로까지 늘어났다. 지난해에는 65회로 다소 줄었지만, 올해는 6월까지만 82회를 기록해 역대 최고치를 기록하고 있다. 뿐만 아니라 최근 6년동안 신재생에너지 전력 과잉 공급 때문에 출력제한 조치가 이뤄진 날이 299일이나 되는 것으로 나타났다.

출력제한이 발생하는 이유는 간단하다. 재생에너지는 자연력에 의존하기 때문에 석탄, 원자력 등 기저전원에 비해 전력 생산량이 일정하지 않다. 태양광 발전을 예로 들면, 낮에는 발전량이 클 것이고 밤에는 발전량이 거의 0에 가까울 것이다. 이에 따른 안정적인 전력공급이 어렵기 때문에 전력공급의 특성상 출력제한을 하지 않으면 기존 60Hz의 주파수를 초과하게 되어 대규모 정전에까지 이를 수 있다.

 

제주의 신재생에너지 출력제한 현실

[자료 2. 제주 CFI 2030 비전]

출처 : 제주도 투자환경 누리집

제주의 신재생에너지 비중은 지난 2009년 9%에서 태양광·풍력발전시설의 급증에 따라 2020년 16.2%로 증가했다. 현재 도내 태양광 발전시설은 510㎿, 풍력은 295㎿이다. 도는 지난 2012년 ‘탄소 없는 섬(CFI) 2030 비전’을 통해 2030년 풍력 2345㎿, 태양광 1411㎿, 연료전지 104㎿, 바이오 40㎿ 등 모두 4085㎿의 신재생에너지 보급 목표를 세운 바 있다. 이렇듯 현재 전국에서 신재생에너지 사용 비중이 가장 높은 수준인 제주도에서는 이미 출력제한 문제가 본격화되었다. 또한 9월 발표된 10차 전력수급기본계획에 따라 전국적으로 신재생에너지 발전 비중이 21.5%에 도달할 경우 출력제한 문제가 전국적으로 확산할 것이라는 관측이 지배적이다.

제주의 신재생에너지 공급 과잉은 앞으로 더욱 심화될 전망이다. 지난해 말 기준 제주에서 허가를 받은 소규모 태양광발전시설 용량은 713㎿ 수준이다. 이 중 270㎿ 규모의 태양광 발전이 아직 사업을 개시하지 않았다. 현재 운영 중인 발전 규모만큼 추가 태양광 공급을 앞두고 있다는 의미이다. 

 

[자료 3. 육지 송전에 따른 제주 신재생에너지 출력제한 전망]

출처 : 중앙일보

제주에너지공사 보고서는 만약 해저 전력망인 제 3연계선을 2023년에 만들어 육지로 전력을 보낸다고 해도 2030년 출력제약 시간이 3133시간(293회)에 달한다고 밝혔다. 이 분석에 따르면 130일은 신재생에너지 전력 생산을 멈춰야 한다.

또한, 이 보고서에서 CFI2030 비전에 따라 2030년까지 풍력발전 2345메가와트(MW), 태양광 1411MW 등 3756MW가 보급되면 2034년 재생에너지 출력제한 횟수가 연간 326회에 이를 것으로 전망했다. 이에 따른 출력제한량은 2931기가와트시(GWh), 손실액은 5100억원에 달할 것으로 추산됐다.

문제는 여기서 끝나지 않는다. 출력제한으로 인해 신재생에너지 민간사업자가 받게 되는 피해도 커질 수 있다. 태양광 발전의 경우, 현재 공급과잉으로 민간사업자의 수익이 크게 감소하였고, 이에 따라 정부가 장기계약과 보조금으로 이익을 보전해 주고 있다. 전력 과부하로 발전까지 강제로 멈추게 하면 수익성은 더 떨어질 수밖에 없다.

실제 한국전력도 이런 부분을 우려해 출력제한 시 발생하는 민간사업자 피해를 보상하는 방안에 대한 보고서를 발표했는데, 수급불균형(과잉공급)에 의한 출력제한으로 발생한 손실에 무보상이라는 결론이 내려졌다. 운영일 하루 전 공급·수요를 예측해 발전원을 가동하는 방식상 예측 불확실성이 있고, 이로 인한 오차에 대해 전력계통 관리 기관의 책임을 묻기 어렵다는 것이다. 반면 관리 기관의 운영 미흡이나 송전망 결함 등으로 인한 출력제한에는 보상 결론이 나왔다.

이는 몇 년 동안의 제주의 신재생에너지 육성의 장점과 단점을 여실히 보여준다. ‘탄소 없는 섬’을 만들기 위한 노력이 빛을 내지 못하고 있다. 한쪽에서는 보상을 위한 외침이, 다른 한쪽에서는 출력제한을 위한 어쩔 수 없는 조치를 취하고 있다. 이러한 문제는 비단 제주에서만 있을 일이 아니라는 것이다. 출력제한을 막기 위해 어떤 해결책이 있을까? 대두되고 있는 몇가지 실질적인 해결책을 통해 과연 제주의 신재생에너지 출력제한을 해결할 수 있을지 알아보자.

 

떠오르는 대안책과 관리 방안

1. 제주형 분산 에너지 기본계획

 

[자료 4. 제주 분산에너지]

출처 : 에코타임스

올해 산업통상자원부와 제주도는 남는 전력을 저장해서 활용하는 ‘제주형 분산 에너지 기본계획’을 발표하였다. 이 기본계획을 알기 위해서는 두 가지의 용어 정리가 필요하다. 분산 에너지란 인근 지역에서 태양광, 풍력, 연료전지 등을 통하여 생산되고 소비되는 에너지를 말한다. 섹터커플링 기술이란 간헐성·변동성을 갖는 재생에너지의 효율적 보급·활용을 위해 재생에너지 전력을 다른 형태의 에너지로 변환해 저장·활용하는 기술이다.

‘제주형 분산 에너지 기본계획’에는 대규모 ESS(에너지저장장치), 그린수소(P2G), 열에너지 활용(P2H) 등의 섹터커플링 기술을 담았다. 남은 전력을 보관할 수 있는 대규모 ESS가 구축된다면 출력 제한 문제를 완화할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 분산 에너지 기반의 신산업 육성을 위한 통합발전소(VPP), 플러스 수요반응(DR) 확산 모델을 발굴하고 지역특성을 가미한 마이크로그리드를 구축할 예정이다. 이러한 계획은 중앙정부의 정책 방향과 지역의 고민을 살려서 발표한 계획이며 제주도의 출력제한을 해소하기 위한 조치이다.

 

2. 전력을 육지로 역전송

[자료 5. 제주 전력 연계선]

출처 : 제주의 소리

기존에는 육지에서 제주도로만 전력을 보냈지만 2021년 제주에서 육지로 전력을 역전송 한다는 방안이 제시되었다. 본래 존재하던 해저케이블 2개 라인을 통하여 역전송 능력을 확보하여 육지로 전력을 보내는 것이다. 이렇게 되면 도내 재생에너지 수용능력이 증가할 것이라고 전망되었다.

실제로 지난해에 제1연계선(제주-진도)에 생산된 전기를 역전송하며 출력제한 횟수가 12GWh로 줄었으며, 신재생에너지를 47회에 걸처 9GWh를 내륙으로 전송하였다.

그러나 올해 3월 문제가 있었다. 해저케이블을 통한 잉여전력 역전송이 성공하였으나, 한전과 전력거래소에 따르면 태양광발전의 안정성 문제 때문에 운영이 중단되었다. 순간적으로 떨어진 전압을 끌어올려 정전을 막는 장비가 대부분 설치되지 않았기에 전력거래소는 장비를 설치 후 역전송 재개를 할 예정이라고 발표하였다.

 

3. 기타 방안

제주의 신재생에너지 출력제한을 위해 단기적으로는 ‘제주형 토큰’을 발행하여 출력제한에 따른 보상을 한다는 의견이 제시되었다. 'RE100'을 필요로 하는 사람들이 구입하여 토큰을 지역 화폐처럼 사용할 수 있게 한다는 의견이다.

제주도의 초과생산 전기를 농가에 활용하는 방안도 있다. 제주의 근간산업인 농업 분야의 탄소전환이 타 산업에 비해 더디며 급격한 유가 상승으로 인한 농가의 경영난, 출력제한으로 인하여 버려지는 문제를 해결하기 위한 대책이다. 인공지능 기반 시설하우스 부하 예측기술, 히트펌프 설치 농가 대상 열 생산, 저장, 공급 시스템의 최적 기술 개발 등을 목표로 한다.

 

 

결론 

일각에서는 제주형 분산 에너지 기본계획이 보조서비스 시장 등의 가치보상체계를 설계하고 분산에너지 특구를 추진한다는 원론적 내용만 담겼다고 우려한다. 또한 위에 언급하였던 지역화폐의 개념의 ‘토큰’으로 보상하자는 결과 또한 아직 제언 수준이다. 올해 4월 제주-완도의 제3연계선이 설치되었다. 200MW 규모로 내년 12월까지 구축할 예정이며 이는 제주지역의 적정 예비율을 유지할 수 있을 것으로 예상된다. 하지만 위에서 언급했듯이 제3연계선이 재생에너지 출력제한 문제를 완벽하게 해결하지는 못할 수 있다. 출력제한 문제가 이미 제주도 등 지역이 처한 현실임에도 불구하고 정부는 실질적인 해결책을 내놓지 못하고 있다. 오영훈 제주 지사는 출력 제한 문제 해결을 위해서는 남는 전기를 거래할 수 있도록 해줘야 한다며 관련 법 제정을 요구하기도 하였다.

이 추세라면 2034년 전체 발전량의 40%가 출력제한 될 것이며 예상 손실액도 5100억원에 이를 것으로 예상된다. 재생에너지 비중을 올리기만 하고 출력제한 문제를 해결하지 않는 것은 민간 사업자에 대한 명백한 재산권 침해라는 인식도 있다는 점을 고려해야 한다. 업계에서는 한전의 출력제한 조치에 크게 반발하며, 전력을 낭비하는 이 현실에 정부는 명확한 대책이 시급하다는 것을 알아야 한다.

 

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제주도 출력제한에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "새로운 에너지 수급 시스템, 분산에너지를 아시나요?", 작성자(21기 정형인), https://renewableenergyfollowers.tistory.com/3652

2. "HVDC : 제가 이길 수 있는 전기는... 교류입니다!", 작성자(18기 김민주, 서현영, 19기 권승호), https://renewableenergyfollowers.tistory.com/3554

3. "신재생에너지 출력 제한, 어떻게 보상할 것인가?" 작성자(17기 이명현), https://renewableenergyfollowers.org/3124?category=608255 

4. "끊임없이 주는 복학생 재생에너지, 부단스러운 새내기 전력계통", 작성자(16기 김미림, 18기 김민주, 18기 한동근, 19기 권승호), https://renewableenergyfollowers.org/3339

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참고문헌

[신재생에너지 출력제한 개념과 발생이유]

1) 권승문, “‘앞에선 육성, 뒤에선 출력제한’…재생E 성장 괴리 지속”, 그린포스트코리아, 2022.10.20. http://www.greenpostkorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=202192

[제주의 신재생에너지 출력제한 현실]

1) 권승문, “‘앞에선 육성, 뒤에선 출력제한’…재생E 성장 괴리 지속”, 그린포스트코리아, 2022.10.20. http://www.greenpostkorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=202192

2) 김소현, “[단독] '탄소 없는 섬, 제주' 밀어부치더니…보상액만 5000억”, 한경닷컴, 2022.10.18. https://www.hankyung.com/economy/article/202210185521i

3) 송기영, “신재생에너지 과잉 투자한 제주, 민간 태양광까지 멈췄다”, 조선비즈, 2022.04.12. https://biz.chosun.com/industry/company/2022/04/12/KM73AZPJSFEEPDV5PJDDFKRJVI/

4) 허호준, “제주 태양광·풍력발전 등 신재생에너지 보급 목표 낮춰야”, 한겨레, 2021.12.16. https://www.hani.co.kr/arti/area/jeju/1023584.html

[떠오르는 대안책과 관리 방안]

1) 강승남, “제주 신재생에너지 출력제어 '단비'되나…제주-완도 제3연계선 착공”, news1뉴스, 2022.04.13., https://www.news1.kr/articles/?4647456

2) 김성진, “ 제주 신재생 전력 과잉 생산 해소…'출력제어 완화' 저장시설 구축”, NEWSIS, 2022.04.12., https://newsis.com/view/?id=NISX20220412_0001829799&cID=10401&pID=10400

3) 박효재, “제주서 남는 ‘재생 전력’ 육지 전송한다 ”, 경향신문, 2021.03.03., https://www.khan.co.kr/economy/industry-trade/article/202103031550001

4) 산업통상자원부, “산업부·제주도, 분산에너지 활성화…대규모 에너지저장장치 구축”, 대한민국정책브리핑, 2022.04.12. https://www.korea.kr/news/policyNewsView.do?newsId=148900703

5) 송원일, “재생에너지 잉여전력 역전송 일시 중단”, 제주 mbc, 2022.05.10., https://jejumbc.com/article/amydPzeztk3t8

6) 신익환, “늘어나는 신재생 에너지 ‘출력제어’, 해결책은?”, KBS NEWS. 2022.10.13,  https://news.kbs.co.kr/news/view.do?ncd=5577294&ref=A

7) 윤보람, “제주도, 분산에너지 활성화 앞장선다…인프라·신산업 강화”, 연합뉴스, 2022.04.12.,  https://www.yna.co.kr/view/AKR20220412061100003

8) 이상복, “제주형 분산에너지 기본계획 윤곽…시장·제도 개혁안은 후퇴”, 이투뉴스, 2022.04.12., http://www.e2news.com/news/articleView.html?idxno=241116

9) 최연정, “제주도 "남는 전력 어떻게 활용할까?"”, WORLDTODAY, 2021.06.05., https://www.iworldtoday.com/news/articleView.html?idxno=402054

10) 홍창빈, “제주 '초과생산 전기' 농가 활용, 탄소중립-출력제어 동시 해결한다”, 헤드라인제주, 2022.06.29., http://www.headlinejeju.co.kr/news/articleView.html?idxno=490315

[결론]

1) 김소현, “[단독] '탄소 없는 섬, 제주' 밀어부치더니…보상액만 5000억”, 한경경제, 2022.10.18., https://www.hankyung.com/economy/article/202210185521i

2) 심가현, “풍력발전기 15대 중 13대 사실상 '방치'…탄소 없는 섬 앞둔 '제주의 딜레마'”, MBN뉴스, 2022.10.26., https://www.mbn.co.kr/news/economy/4871901