'예측 불허' 태양광에 전력수급 비상…산업부, 원격제어장치·ESS 설치 확대

[세종=뉴스핌] 김기랑 기자 =발전량을 예측하기 어려운 태양광이 전력시장에 대폭 늘어나면서 전체 수급관리에 비상이 걸렸다. 태양광은 수요 변동성이 커 시시각각으로 공급능력과 예비력 등을 떨어뜨리는 결과를 초래한다.

전력 당국은 대응체계 마련이 시급하다는 엄중한 인식을 갖고 있다. 앞으로 원격제어장치 설치를 확대하고 에너지저장장치(ESS) 설비를 늘리는 등 다양한 대책을 추진할 계획이다. 다만 원격제어장치는 사업자들이 정부의 감시·제어에 반발해 수용성이 낮아 난항이 예상된다.

◆ 태양광에 전력수급 혼란…올 여름 태양광 12%p 줄자 예비력 3.4GW 하락

1일 산업통상자원부에 따르면 올 여름철 최대시장수요는 97.1기가와트(GW)로 역대 여름 중 최대치를 기록했다. 전력시장 밖에서 발생하는 숨은 수요까지 모두 포함한 총수요는 103.5GW로 지난해에 이어 두 번째로 100GW를 넘어섰다.

시장수요와 총수요 간 격차는 갈수록 심화하고 있다. 올 여름 양 수요 간 차이는 6.4GW로, 2020년(3.7GW)과 비교해 약 70% 증가했다. 이는 태양광 설비 증가로 인해 총수요가 늘어나 시장수요는 상대적으로 적게 보이는 착시가 발생하기 때문이다. 태양광 발전은 전력시장 밖에서 이뤄지는 경우가 많아 시장수요로 산출되지 않는다.

최근 5년간 최대전력수요 및 태양광 설비용량 [자료=산업통상자원부] 2024.08.31 rang@newspim.com

이에 대해 산업부 관계자는 "시장수요는 2020년 89.1GW에서 올해 97.1GW로 9% 증가했고, 같은 기간 총수요는 92.8GW에서 올해 103.5GW로 11% 증가했다. 시장수요와 총수요 간 차이가 점점 커지고 있는 상황"이라며 "태양광 설비가 증가하면서 상대적으로 전력시장 수요는 적게 보이는 착시가 일어난다"고 설명했다.

증가한 태양광 설비는 공급능력과 예비력을 떨어뜨리고, 시장수요는 더 끌어올리는 등 전체 전력수급 관리상황의 변동성을 키우고 있다. 올 여름 전국 태양광 설비는 약 31GW로, 이 중 실시간 집계 가능한 전력시장 내 태양광은 9.1GW다. 나머지 21.9GW는 전력시장에서 거래되지 않는 비계량 태양광에 속한다.

시장 내 태양광은 전력 공급능력에 포함해 계산하므로 태양광 이용률이 10%포인트(p) 낮아지면 공급능력이 0.9GW 감소하게 된다. 반면 비계량 태양광은 시장수요를 차감하는 효과로 나타나 태양광 이용률이 10%p 감소하면 시장수요는 2.2GW 상승한다. 공급능력은 하락하는 한편 전력수요는 늘어나면서 양측 간 차이를 일컫는 예비력은 3.1GW 감소한다.

올 여름에도 태양광으로 인한 예측 오차 사례가 발생했다. 지난달 5일 당초 예상치보다 태양광 이용률이 12%p 감소하면서 수요가 2.3GW 증가한 한편, 공급능력은 1.0GW 감소했다. 여기에 기온도 예보보다 높은 수준을 기록하면서 수요가 0.1GW 추가로 증가했다. 이에 예비력이 총 3.4GW 하락하는 결과를 초래했다.

이에 대해 산업부 관계자는 "지난달 5일에 태양광 이용률을 28%로 예측했으나 실수치는 16%로 12%p 감소했다. 이런 수요 변동으로 인해 당일 예비력이 3.4GW 감소했다"며 "다른 발전기를 가동해서 문제는 없었지만, 앞으로도 이렇게 시시각각으로 달라지는 변동성에 대응해야 하는 상황"이라고 우려했다.

◆ 2030년 태양광 설비 2배 증가…정부, 원격제어장치 설치 등 대책 마련 박차

정부는 태양광 변동성에 대응하기 위한 방안 마련이 시급하다는 문제의식을 갖고 있다. 앞으로 태양광 설비 용량이 더욱 증가하면 태양광 이용률 증감에 따른 예비력 변동폭도 커질 수밖에 없어 수급 불안정이 심화할 전망이다. 정부의 '제11차 전력수급기본계획'에 의하면 태양광 설비 용량은 올해 기준 31GW에서 2030년 60GW로 2배 증가한다.

현재 정부는 재생에너지 예측력을 높이기 위한 방안으로 다양한 시장 제도 개편을 추진하고 있다. '재생에너지 예측제'를 도입해 발전량 예측 오차율을 기준으로 정산금을 지급한다. 예측 오차율이 8% 이하일 시 키로와트시(kWh)당 3~4원을 지급하는 방식이다. 재생에너지 발전 사업자가 전력시장 입찰에 참여해 경쟁하고, 입찰 가격에 따라 출력제어 지시를 받는 '재생에너지 입찰제'도 제주 지역에서 시범 사업을 진행 중이다.

SRE가 추진한 미국 일리노이주 소재 '커뮤니티 솔라' 발전소. [사진=한화큐셀]

산업부 관계자는 "재생에너지 사업자들에게 자기 발전량을 미리 예측해서 입찰하면 인센티브를 주고, 입찰한 대로 발전하지 못하면 인센티브를 주지 않는 방향으로 전력시장을 개편하고 있다. 올 6월부터는 제주 지역에 재생에너지 입찰제를 도입했다"며 "현재 태양광은 원전 발전량과도 맞먹는 수준이고, 앞으로 더욱 비중이 커지기 때문에 전력시장이 이런 방식으로 진화하는 것은 필수적"이라고 강조했다.

재생에너지의 불확실성을 보완할 수 있도록 기상조건과 무관하게 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 발전원을 확보한다. 또 변동성을 완충하는 백업 설비를 확대할 예정이다. 전력 수요가 높을 때 저장된 에너지를 공급하고, 전력 수요가 낮을 때에는 에너지를 저장해두는 ESS 등의 설치를 늘린다.

원격제어장치 설치에도 나선다. 지난 2020년에 관련 제도가 마련됨에 따라 신규 태양광 발전 사업자는 원격제어장치를 의무적으로 설치하고 있지만, 의무화 이전 사업자들은 제도에 영향을 받지 않는다. 현 상업운전 중인 28GW 중 원격제어장치를 설치한 설비는 약 0.9GW(3%)에 불과하다.

원격제어장치를 설치하는 것이 가장 효과적인 방안으로 꼽히지만, 의무화 이전 사업자들은 법적인 의무가 없는 데다 정부의 감시·제어에 반발이 심해 설치에 난항이 예상된다. 사업자들은 출력제어를 하면 손실을 입을 수밖에 없는데도 정부 차원의 보상이 없는 점과 사업자 중 출력제어를 받을 대상을 고르는 합리적인 기준이 없다는 점 등을 지적한다.

정부는 설치 의무화를 확대하거나 설비 보급 지원을 늘리는 방안 등을 검토하고 있다. 다만 사업자들의 불만사항에 대한 확실한 보상방안이 없어 실효성에는 의문이 제기된다. 앞서 정부는 설비 보급 사업을 다수 추진한 바 있으나 사업자들의 호응을 얻어내지 못한 바 있다.

산업부 관계자는 "태양광도 원격으로 출력을 조절하면 다른 발전원과 유사한 형식으로 제어할 수 있는 전원이 되지만, 태양광 사업자들은 발전소에 장치를 달아서 통제하는 것에 대한 상당한 거부감이 있다"며 "앞으로 설비 지원 등을 통해 사업자들에게 적극적인 협조를 구하겠다"고 전했다.

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