전력거래소는 8일 서울코엑스에서 제17회 서울국제 전력시장 컨퍼런스를 개최했다. 이날 발표된 주제에 대해 간략히 정리한다.<편집자 주>
■세션1 : 재생에너지 확대에 따른 전력시장의 대응
재생에너지는 생산량에 있어 변동성과 불확실성이 매우 높기 때문에, 이로 인해 전력계통과 시장운영에 미치는 영향이 상당 하다. 재생에너지 사용증가는 불안정성 빈도 및 송전망 과부하 증가로 이어지고 전력계통운영에 있어 수요-공급 불균형을 야 기한다. 그 결과 가격 불안정, 평균가격하락 및 가격상승과 같 이 바람직하지 않은 시장상황을 겪게 된다. 재생에너지의 안 정적인 계통수용을 위해 달성해야 할 세 가지는 바로 유연한 자원확보, 자원적정성 달성, 및 송배전계통강화가 바로 그것이 다. 본 발표는 이러한 세 가지 이슈를 효율적으로, 즉 최소의 비용 으로 다루는 방법을 모색하는 전력시장설계 개선 목표에 대해 다룰 예정이다.
전력망 신뢰성은 전력계통주파수 관리에 달려 있기 때문에, 사전에 설정된 안전한 운영 범위 내에서 유지된다. 신뢰성은 대 형 전력 발전소나 일반 발전소에 문제가 생겨 전력계통과의 연결 이 자동적으로 끊어지는 경우 위협을 받게 된다. 이에 따라 발전손 실로 전력계통 주파수가 바로 떨어지는 결과로 이어진다. 하지만, 연결이 끊어지지 않은 발전소가 대응하지 않고 주파수 하락을 바로 잡지 못하는 경우, 이를 통틀어 연계계통 주파수 응답이 라고 한다. 이 경우, 전력계통 주파수는 기존에 설정된 안전한 운영 범위 아래로 하락할 수 있으며 연쇄 정전을 피하기 위해 자동적인 긴급 부하 차단을 촉발한다. 본 발표는 전력발전이 다양한 재생에너지원으로 제공될 미래에 신뢰성 높은 연계계통 주파수 응답에 필요한 물리적인 요구사항 을 지원하고 업계의 이해 증진을 목적으로 하고 있다. 또한 미국 업계에서 신뢰성있는 연계계통 주파수 응답을 유지하기 위해 옵 션 검증 시 고려해야 할 11가지 결과 및 6가지 권고사항을 제시 한다. 권고사항에는 전기병합발전, 에너지 저장 및 수요 대응과 같 은 1차 주파수 관리의 비전통적 소스의 도입 촉진을 위한 개선된 데 이터 수집 및 모델링, 국제 사례 검토, 그리고 더 많은 연구진행 등 의 내용을 포함하고 있다.
현재 유럽의 전력시장은 탄소중립을 목표로 하여 급증하는 재 생에너지로 인해 발생한 기존 전력시장의 문제점을 극복하고자 지속적인 변화를 추진하고 있다. 본 발표에서는 유럽 전력시장의 관점에서 향후(2025년까지) 전 력시장에 간헐적 신재생에너지를 추가하는 것에 대한 영향을 이론적으로 살펴보고자 한다. 또한, 탄소중립 시스템에서 신재 생에너지의 역할과 2050년 모델링이 제시하는 유럽 전력계통에 대한 제안내용을 살펴본다. 마지막으로, 아일랜드, 호주 및 영 국에서 신재생에너지를 전력계통에 추가하는 데 있어 최근의 이슈에서 얻을 수 있는 교훈을 제시한다.
■세션2 : 탄소중립을 위한 전력시장의 준비사항
문재인대통령의 탄소중립선언 이후, 한국은 2050 탄소중립 시나리오 및 2030 국가온실가스감축목표(국가자발적기여, Nationally Determined Contributions)의 강화를 위해 준비하고 있다. 탄소중립위원회(CNC)가 발표한 탄소중립시나리오 초안에 명시된 야심찬 목표달성을 위해, 한국은 저장시설 용량이 500GW이상인 매우 높은 용량의 재생에너지발전 시설을 설치해야 한다. 이러한 목표는 기존의 전력계통 및 시장 설계 프레임워크로는 달성할 수 없다. 그 이유는 현재 시스템이 제로한계비용 및 저장 시설을 기반으로 한 재생에너지중심계통을 위해 설계된 것은 아니기 때문이다. 본 발표에서, 김승완 교수는 재생에너지의 높은 보급율과 함께 전력시장의 도전과제와 역설에 대해 설명한다. 이와 더불어, 제로카본 자원을 위한 전환을 가속할 수 있고, 시스템 신뢰성과 함께 시장 참여기관의 수익 적정성을 유지할 수 있는 방안에 대해 제시한다.
탄소중립달성을 위해 필수적인 신재생에너지 보급확대는 에너지시스템 혁신을 촉발해왔다. 섹터 커플링에 대한 정의를 내리기 전에 에너지와 경제분야로 분리된 분야를 먼저 정의할 필요가 있다. 전통적인 에너지시스템은 일방적인 시스템이다. 에너지 분야에서 석유와 가스는 수요-공급을 기반으로 한 자체적인 시장을 가지고 있으며, 또한 물리 및 화학적으로 분리된 시스템을 가지고 있기도 하다. 하지만, 수전해와 같은 재생에너지 및 기술은 분야 간 에너지 저장 및 전환을 가능하게 만들었다. 경제 분야에서 재생에너지는 자급자족이 가능해졌고, 소비자를 공급자로 만들어, 소위 프로슈머라고 하는 존재를 만들어냈다. 한국에서 섹터커플링은 “분산에너지 증진을 위한 전략”에서 제안되었지만, 이는 장기적인 관점의 시스템 측면에서 고려되어야 한다. 한국에서도 섹터커플링은 전력안보 측면에서 중요한 역할을 할 수 있다. 현재 에너지안보는 1차 에너지 공급을 둘러싸고 논의가 되었지만, 재생에너지 확대가 전력계통에 미치는 영향을 고려했을 때 에너지 저장과 전환을 통한 유연한 시스템을 구축할 필요가 있다. 본 발표에서는 높은 재생에너지 보급률로 인해 봄과 가을기간에 24시간 내내 수요가 공급을 넘어서게 되는 상황에서 섹터 커플링이 그에 대한 솔루션이 될 수 있음을 알려준다. 이와 더불어, 섹터 커플링이 전력 안보확보와 탄소중립 실현에 어떠한 의미와 역할이 있는지 생각해 보는 시간을 갖고자 한다.
영국은 2025년까지 전력분야의 탄소중립 실현을 꿈꾸고 있으며, 이는 발전분야 뿐만 아니라 전력계통 전반에 걸친 변화가 진행됨을 의미한다. 우리의 경험을 비추어 볼 때 탄소중립 실현을 위해서는 다음과 같은 3단계 절차가 필요하다. 첫 번째는 재생에너지 친화적인 정책 및 규정을 만드는 것이고, 두 번째는 변화하는 전원믹스가 전력망 운영에 어떤 영향을 미치는지 파악하고 혁신적인 대응방안을 찾는 것이다. 세 번째는 일시적인 탄소중립 상태가 아닌 영구적인 탄소중립 유지를 위해 끊임없는 노력과 혁신을 거듭해야 한다는 것이다. 영국 역시도 재생에너지 친화적인 정책 및 규정 아래 풍력과 태양광 같은 재생에너지 발전량을 지속적으로 증가시켜 왔으며, 이로 인한 변동성 증가 및 관성 저하 등의 문제 해결을 위해 지속적인 노력을 기울이고 있다. 본 발표에서는 영국의 이러한 노력과 2025년까지의 계획에 대해 설명함으로써 항구적인 탄소중립 시대를 위한 준비과정을 함께 공유하고자 한다.