제주 풍력·태양광 '놀리는' 시간 줄이기, 어떻게?

탄소중립 장애물 극복 고심

제주도는 2030년 탄소중립을 목표로 풍력·태양광 발전 설비를 확충하고 있다. 2008년 준공된 제주시 한경면 한경풍력발전소 모습. 연합뉴스

전력은 모자라도 문제지만 넘쳐도 문제다. 220볼트(V)에 110V 선풍기를 돌리면, 과전압 때문에 선풍기가 고장 난다. 전력계통망에서 이런 사태가 벌어지면, 최악의 경우엔 블랙아웃으로도 이어질 수 있다.

제주도는 ‘2030년 탄소 없는 섬’을 목표로 2012년부터 뛰고 있다. 2030년부터는 신재생에너지만 사용한다는 계획이다. 2020년 기준으로 제주도의 풍력, 태양광 등 신재생에너지 발전량은 전체 발전량의 18.2%를 차지한다. 전국 평균 7.4%의 2.5배 수준으로, 탄소중립 레이스에 나선 지방정부 가운데 1등이다.

하지만 넘어야 할 산이 있다. 모든 나라가 화석연료를 재생에너지로 전환하는 과정에서 부딪히는 ‘출력제어’ 문제다. 출력제어란 넘치는 전기가 전력계통에 문제를 일으키는 걸 막기 위해 전기 생산을 잠깐 멈추는 것이다. 이런 문제는 재생에너지 특유의 변동성 때문에 발생한다. 화력발전소는 낮이나 밤이나 똑같은 양의 전력을 생산하지만, 태양광은 해가 떠 있는 낮에만 전력을 생산한다. 풍력도 날씨에 따라 변수가 많다.

현재 제주도에서 쓰는 전력은 크게 세 가지다. △제주 도내 화력발전소에서 생산하는 전력 △육지와 제주 사이 전력 연계선 두개를 통해 가져오는 전력 △제주 도내에서 신재생에너지로 만드는 전력이다. 비중은 각각 5:3:2 정도다. 하지만 2018년 제주복합화력발전 1·2호기가 설치되고, 풍력·태양광 설비가 늘면서 전력이 남아돌게 됐다.

제주도는 2015년부터 출력제어에 들어갔다. 2019년 46차례, 2020년 77차례, 2021년 64차례다. 그리고 올해에는 상반기만 60여차례 시행해 역대 최고치를 기록할 전망이다. 출력제어 대상이 되는 건 주로 풍력발전이다. 태양광은 다수의 소규모 민간 사업자로 구성됐기 때문에 전력거래소 요청에 따른 일사불란한 가동 중단이 어렵기 때문이다. 재생에너지 사업자들은 출력제어 지시에 따라 발전소를 ‘놀려도’ 아무 보상을 받지 못한다고 항의하고 있다. 출력제어가 잦아지면 사업성이 떨어지면서 신규 사업자의 진입 동기도 줄어들게 된다.

출력제어를 최소화하는 방법으로 거론되는 건 크게 세 가지다. 첫째, 재생에너지로 초과생산된 전력을 에너지저장장치(ESS)에 저장했다가 다른 시간대에 쓰는 것이다. 둘째, 남는 전력을 육지로 보내는 것이다. 셋째, 전력계통에 무효전력(실제로 이용할 수 없는 전력)을 공급해 전압을 유지하도록 하는 동기조상기(전력계통 안정화 설비)를 운영하는 것이다.

기후단체 기후솔루션과 사단법인 넥스트는 지난달 펴낸 ‘제주 출력제한 보고서’에서 “화력을 통해 이뤄지는 필수운전 발전과 육지에서 오는 전력을 먼저 고려하는 경직된 운영 방식 때문에, 현재 추세대로라면 2034년 출력제한율이 19.2%에 이를 것”이라며 “둘을 최소화하고 재생에너지 발전을 확대하는 방안을 마련해야 한다”고 밝혔다.

두 단체는 기술적인 해결책을 제안했다. 필수운전 발전기 3대를 동기조상기로 대체하고 1151메가와트(㎿) 수준의 에너지저장장치를 도입하면, 출력제한율을 3%대로 안정시키며 2034년 화력발전 이용 비중을 올해 대비 19% 줄일 수 있다는 것이다. 풍력발전 비중이 전체 발전량의 절반에 가까운 덴마크의 2019년 출력제한율은 3.3%다.

12일 제주도 분산에너지 용역 최종보고회에서도 이런 의견이 제시됐다. 제주도 관계자는 이날 “에너지저장장치 도입 문제는 현재 산업통상자원부와 협의 중”이라며 “제10차 전력수급기본계획에 관련 내용이 반영돼야 정확한 로드맵을 마련할 수 있다”고 말했다.

남종영 기자 fandg@hani.co.kr