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[김종서의 미세먼지 이야기] 새로운 전력생산체제로의 전환

분산형, 열병합발전, 스마트그리드라는 새로운 전력생산체제로 전환하고
국민이 다함께 에너지 절약과 에너지 효율성 제고를 위한 노력을 할 때
신재생에너지 생산기반이 구축돼 에너지 전환정책을 추진할 수 있어

입력 2019-11-12 08:55   수정 2019-11-12 08:55

우리나라의 전력생산체제는 한전이라는 공기업이 중심이 되어 중앙집권식 대규모 생산체제를 갖추고 있다, 한전은 전력생산을 독점하고 송배전시스템도 장악하며 이의 판매도 독점하고 있는 대규모 독점체제를 구축하고 있다.

이는 무엇보다도 정부가 싼 전력을 생산하여 기업체들에게 값싸게 제공함으로써 국제경쟁력을 유지시켜 나가겠다는 산업정책이 뒷받침되고 있기 때문이다. 이에 따라서 전력에너지 정책은 공급위주로 이뤄지고 수요관리가 제대로 이뤄지지 않고 있다. 그리고 화력발전은 서해안 중심으로, 원전 생산단지는 동해안 중심으로 밀집되어 있는 대형 전력생산단지에서는 환경오염과 핵폐기물 처리에 어려움을 겪고 있다.



화력발전은 발전에서 쏟아지는 온배수를 처리하기 위해서 서해안 지역에 집중적으로 밀집되어 있고 원전은 역시 냉각수를 처리하기 위해서 동해안 지역에 밀집되어 있다. 그렇지만 생산된 전력은 송전선로를 통하여 전국 각지역에 배달되어야 하기 때문에 거미줄 같이 얽어져 있는 송전탑 건설이 전국적으로 이뤄지고 있어 이를 반대하는 시위 때문에 또한 골칫거리가 되고 있다.



요즈음 EU에서는 신재생에너지 비중이 30%를 차지하면서 이를 해결하기 위한 송배전시스템인 마이크로 그리드라는 전력매칭시스템이 구축되어 있다. 즉 각 가정이나 기업에서 신재생에너지를 이용하여 전력을 생산하면 쓰고 남은 전력을 모아서 이를 판매할 수 있는 시스템이다. 우리나라도 2035년 전력량의 15%를 분산형 전원을 통해 공급하겠다고 발표하였다. 그러나 EU 같이 쓰고 남은 전력을 모아서 파는 마이크로 그리드라는 전력매칭시스템은 마련되어 있지 않다.

각 지역에 분산된 신재생에너지 시설과 소형 열병합을 모아서 필요한 지역에 재분배하는 분산형 전원시스템이 있어야 신재생에너지 사업이 본격적으로 추진될 수 있다. 이를 위해서는 에너지저장장치(ESS) 등은 필수적으로 요구되며 스마크 그리드와 같은 기술을 개발하여 신재생에너지 사업자들이 마음놓고 전력을 생산하여 판매할 수 있는 분산전원시스템이 구축되어야 한다.



산자부는 미래의 에너지산업인 ‘분산형, 프로슈머, ICT 융합’이라는 3대 혁신과제를 추진하여 나가겠다는 ‘2030 에너지 신산업 확산전략’을 발표하였다, 특히 2030년까지 국내 석탄 화력발전의 40%까지 고효율 발전시스템(USC)으로 전환시키고 이산화탄소를 직접 포집해 저장하는 CCS사업을 실시한다는 계획이다.

이밖에 전기차 생산, 에너지 저장시스템(ESS)시장 활성화를 통하여 송전선로 및 송전탑을 대거 감축시키는 분산형 전원시스템을 구축한다는 계획이다.

가. 분산형 전원시스템 구축

2011년 3월, 일본은 후쿠시마 원전 사고를 당했다. 이에 일본정부는 전면적인 원전에 대한 재검토를 실시하기 위해서 2012년 5월 기준으로 54기 원전을 모두 중단시켰다. 그러나 전력의 설비 예비율을 11.1%까지 유지시킬 수 있어 블랙아웃의 공포로부터 벗어날 수 있었다. 이는 바로 분산형 전원시스템이 구축되어 이를 활용할 수 있었기 때문이다. 그런데도 2012년 들어 기업용 전기료를 전년 대비 17% 인상하는데 그쳤다.

유럽은 물론 미국 등 해외에서는 에너지이용 효율과 환경개선 효과 등을 감안, 분산전원체제와 열병합발전을 확대해 나가고 있다. 열병합 발전비율을 보면 덴마크가 47%에 달하고, 핀란드 34%, 네덜란드 29%, 독일 13%나 된다. 또한 미국과 일본 역시 에너지이용효율 제고를 위해 15% 이상의 열병합발전을 목표로 하고 있다.

열병합발전이란 전기를 생산하고 남은 열을 지역 냉난방에 이용하는 시설로, 기존 발전효율이 38%인데 반해 열병합 발전은 에너지 이용률을 87%까지 2배 이상 높일 수 있다. 그리고 연료를 유연탄, 폐열, 쓰레기 소각열, 매립가스 등 미활용 에너지를 사용하기 때문에 에너지 절감효과도 기대할 수 있어 에너지 전환정책의 핵심사업이라고 할 수 있다.

또한 분산형 전원시스템이란 대규모 집중형 전원과는 달리 소규모로 전력소비 지역별로 분산 배치가 가능한 발전설비이다. 즉 연료전지, 석탄액화가스화 및 중질잔사유 가스화, 수소에너지 등 3개의 신에너지와 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 등 8개의 재생에너지 설비를 확대시켜 나가야 분산형 전원시스템이 구축되는 것이다.

보통 중앙집권식 전력생산체제에서는 20%에 해당되는 예비율을 항상 유지시켜 나가야 한다. 그래야만이 정전에 의한 블랙아웃을 방지하기 위해서는 피크타임(peak time)을 관리할 수 있다. 그런데 분산형 전원시스템으로 전환하면 피크타임을 분산시켜 이에 대한 부담을 상당부문 완화할 수 있다.

우리나라는 수요관리를 핵심과제로 여기기보다는 발전소를 짓고 전력공급 확대에 치중하는 공급위주의 정책을 고수하고 있다. 그래서 필요 이상의 전력생산 비용을 부담하는 구조적인 문제점을 안고 있다. 따라서 분산형 전원시스템과 열병합발전을 적극적으로 활용하여 저비용 생산체제를 구축하고 전력공급가격을 인상시켜서라도 정상적인 시장흐름을 왜곡시키지 않는 수요관리체제를 구축하여야 한다.

나. 스마트 그리드 구축

스마트그리드란 기존 전력망에 정보통신기술을 접목해 공급자와 수요자가 양방향으로 실시간 정보를 주고받는 시스템을 말한다. 이는 지능형 수요관리, 신재생 에너지 연계, 전기차 충전 등으로 에너지 효율을 최적화할 수 있다. 또한 송배전망을 효율적으로 개선하게 되므로 전력품질과 발전 효율을 높일 수 있고, 그만큼 이산화탄소 배출을 줄일 수 있다.

가정에서는 실시간으로 전기요금이나 전력 사용량을 확인할 수 있어 홈에너지 관리시스템을 이용하면 전기요금이 싼 시간대에 전기에너지를 저장 장치에 충전했다가 사용할 수 있다. 또한 집에 설치된 태양전지를 통해 발전된 에너지를 충전했다가 전력회사에 재판매할 수도 있다.

마치 휴대전화 인터넷 사용을 위한 데이터를 나눠 쓰거나, 휴대폰의 배터리 잔량을 확인하는 등의 일이 전기에너지를 사용하면서도 가능해지는 것이다. 이외에도 다양한 융복합 비즈니스 모델을 창출할 수 있어 에너지 프로슈머, 저탄소 발전, 전기자동차, 친환경 공정 등 에너지 신산업 4대 분야의 핵심 플랫폼으로서 중요성을 부각하고 있다.

스마트그리드 시스템은 국가 전체 에너지 사용량의 3%, 전기 사용량의 10%를 줄일 수 있다고 한다. 구체적으로 원전 7기를 건설하는 것과 맞먹는 정도의 효과가 있으며 원전 1기를 만드는 데에 보통 5조원 가량이 드는 점을 감안하면 경제효과는 35조원 규모다. 이외에 스마트그리드는 태양광과 풍력 등 신재생에너지를 활용해 분산발전 시스템이 도입되면 더욱 효율적인 에너지 관리를 할 수 있게 해 준다.

정부는 스마트그리드 구축을 위해 2016년부터 에너지 저장장치(ESS) 활용촉진 요금제를 도입하고 있다, 즉 풍력·태양광 발전소에 ESS 설치시 신재생에너지 공급인증서(REC) 가중치 부여 등 집중적인 지원정책을 펼친다는 것이다.

또한, 2017년부터는 공공기관 ESS 설치를 의무화하여 2022년까지 모든 공공기관에 ESS 설치를 목표로 하고 있다. 그러나 아직 가정용 및 소규모 상업용 ESS 설치비율은 13.8%에 그치고 있다. 한편 KT는 IT기술을 ESS와 연계하여 자체적인 에너지관리시스템(EMS)를 개발했고, LG CNS 또한 자체 에너지 효율화 솔루션을 개발하여 약 4,300만 달러 규모의 괌 ESS 구축 사업을 수주했다.

이와 같이 우리나라의 전력생산체제는 구조적으로 고비용 생산체제이어서 이를 새로운 전력생산체제로 전환시켜 저비용 생산체제로 전환시켜 나가야 한다. 즉 분산형 전원시스템, 열병합발전시스템, 스마트그리드라는 새로운 전력생산체제로 도입하고 국민 모두가 다함께 에너지 절약과 에너지 효율성 제고를 위한 노력하는 수요관리에 노력할 때 재생에너지 생산기반이 마련되는 것이다.

김종서 기자 jongseo2477@viva100.com



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