부족해도, 넘쳐도 골치… 그들은 왜 봄철에 정전을 걱정하나

재생에너지 과잉 땐 설비 불안정
수출망 없고 소규모는 관리 사각
“당국 제어에 모든 발전원 동참을
시스템 유연화·설비도 보강해야”

한여름이나 한겨울도 아닌데도 전력당국이 ‘비상’이다. 냉난방 수요는 적은데 최근 몇 년간 급증한 재생에너지 발전량 때문에 전력공급이 넘치는 일이 발생하면서 자칫 블랙아웃(대규모 정전)으로 이어질 수 있어서다. 산업통상자원부가 지난해 처음 도입한 ‘봄철 전력수급 대책기간’을 올해는 1주일 더 늘려 6월 2일까지 72일간 시행하는 까닭이다.

전력이 부족한 게 아니라 남아도는 상황이 왜 정전을 야기할 수 있는 문제가 될까. 이병준(대한전기학회장) 고려대 전기전자공학부 교수는 23일 “발전량이 수요보다 많아지는 공급과잉 상태가 되면 주파수가 높아지고, 주파수 정격치인 60Hz(헤르츠, 1초에 60번 진동)를 크게 벗어나면 설비가 제 성능을 내지 못하고 연쇄 고장을 일으킬 수도 있다”고 설명했다. 이 교수는 “우리나라는 국가 간 전력망 연결이 없는 ‘계통 섬’으로 다른 나라에 과잉 발전력을 전송하는 게 불가능하며 재생에너지 보급 과정에서 소규모 태양광에 대한 관리 사각지대가 존재했다”고 지적했다.

전남 나주시 전력거래소의 강부일 중앙전력관제센터장은 “냉난방 수요가 적은 봄철, 특히 산업체가 가동하지 않는 주말에는 전력수요가 더욱 낮아져 출력제어 발생 가능성이 커지기 때문에 비상 상황”이라고 밝혔다.

올봄 최저 전력수요는 37.3GW(기가와트)로 전망된다. 2021년 42.4GW, 2022년 41.4GW, 지난해 39.5GW로 매년 감소했다. 가장 큰 이유는 중앙관제에서 벗어난 재생에너지가 최근 몇 년 새 크게 늘어서다. 봄철 한낮에 날씨가 맑아 태양광 발전량이 치솟으면 전력당국에 잡히는 전력수요는 급감한다. 소용량 태양광 발전으로 자가 수요를 충족하면 중앙에서 공급하는 전력을 이용할 필요가 없어지기 때문이다.

기상 상황에 따라 변동성이 높은 태양광 발전량은 수급 관리에 부담이다. 예컨대 지난 13일 오후 1시 우리나라 전체 전력수요(추정치) 중 태양광 발전량 비중은 약 36.4%(22.8GW)였으나 오후 5시에 태양광 발전량 비중은 약 18.9%(11.3GW)로 줄었다. 4시간 만에 약 11.2GW(원전 11기 규모 정도)의 다른 발전원을 추가 가동해야 했다. 강 센터장은 “전력수요를 모니터링하고 주말 비상 근무를 하는 등 직원들이 안정적 전력수급을 위해 고군분투하고 있다”고 말했다.

전력공급과 수요 차이가 너무 벌어질 것으로 예측되면 모든 발전기를 대상으로 출력을 줄이도록 출력제어를 시행한다. 상대적으로 연료비가 높고 제어가 용이한 석탄·액화천연가스(LNG) 발전원부터 출력제어가 이뤄지고, 경우에 따라 연료비가 낮거나 경직적인 원전·연료발전·재생에너지 등까지 참여하게 된다. 일요일 한낮 전력공급을 줄여야 한다고 가정하면 전력거래소는 전국 발전사업자들에게 연락해 ‘오전 11시부터 오후 1시까지 출력을 10㎿(메가와트) 내려 달라’고 요청한다.

재생에너지 확대는 거스를 수 없는 추세지만 봄·가을철 공급과잉에 대응하기 위해서는 전력시스템의 유연성을 높일 필요가 있다는 지적이 나온다. 재생에너지 맞춤형 시장제도 도입과 함께 에너지저장장치(ESS) 및 송전망 등 설비 보강도 병행해야 한다고 이 교수는 제언했다.

전력수급 안정화를 위해서는 모든 발전원이 전력당국의 출력제어에 동참하는 것이 중요하다. 이 교수는 “출력제어는 국민 안전 확보를 위한 불가피한 조치라는 점을 전기사업자 모두가 공감하고 협조할 필요가 있다”고 강조했다.

공동기획 : 산업통상자원부

세종 이정수 기자