계통 부족, 전기를 ‘버리는’ 시대가 온다? [해상풍력 팩트체크③]
전력은 남아도 문제, 모자라도 문제다. 전력은 저장이 어려워서 생산 즉시 실시간으로 소비되어야 한다. 불균형이 생기면 어떻게 될까? 재생에너지 비중이 전력생산량의 20%에 달하는 제주도의 경우 도내 재생에너지 출력제한 횟수가 2024년 태양광 32건, 풍력 51건으로 모두 83회에 달한다. 출력제한은 전력수요가 낮고 발전량은 많을 때 전력계통이 불안정해짐에 따라 전력 생산량을 줄이는 조치다. 즉 생산할 수 있는 전기를 ‘버리는’ 일이기도 하다.
계통 인프라를 확충해 제주도에서 생산한 전력을 육지로 보낼 수 있다면 이 같은 출력제어를 크게 줄이고 계통 안전성을 향상시킬 수 있다. 따라서 계통 인프라 확충은 발전사업자들에게도 절실한 문제다. 2023년, 제주 지역 태양광발전 사업자들은 전력 생산을 강제로 멈추는 출력 제한에 반발해 산업통상자원부와 한국전력, 한국전력거래소를 상대로 행정소송을 제기하기도 했다. 출력제한의 위법성을 다투는 첫 소송이다. 이들은 전력 계통 운영자(한국전력)가 선로 확충 등 책임을 다하지 않고 사업자에게 희생을 전가하고 있다고 주장했다.
전기를 이동시키는 ‘고속도로’인 송전망, 그리고 ‘나들목’인 변전소 같은 계통 인프라 부족은 하루 이틀 일이 아니다. 낮은 주민 수용성은 계통 확보를 가로막는 대표적인 이유 중 하나다. 최근 있었던 또 다른 소송을 살펴보자. 동해안 지역 발전 용량은 17.8GW인데 비해 송전 용량은 14.5GW에 머물러 있어 일부 발전소들이 지속적으로 가동을 멈춰야 했는데, 경기도 하남시는 동해안-수도권을 잇는 HVDC(초고압직류송전) 선로의 종점 역할을 할 동서울변전소 건설을 반대해왔다. 2024년 12월, 경기도 행정심판위원회는 한국전력이 동서울 변전소 건축 허가를 불허한 하남시를 상대로 낸 행정소송에서 결국 한전 손을 들어줬다. 이 같은 계통 인프라 확충을 둘러싼 갈등 탓에 송전선로 건설 지연은 익숙한 일이 되어가고 있다. 2024년 연말에야 준공된 북당진~신탕정을 잇는 345kV 송전선로는 준공 시기가 무려 146개월 늦어져 2003년 착공한 이후 21년이 지나서야 처음으로 전기를 흘려보낼 수 있었다. 2025년 5월 대한상공회의소가 발표한 자료에 따르면 전국 송전선로 31곳 중 26곳이 건설 지연 상태다.
전기 수요처와 생산처의 지리적 불일치가 해소되지 않는 가운데, 신규 계통 인프라 확충은 어렵고 기존 송전망은 낡아가고 있다. 이러한 계통 불안정은 빠르게 성장하고 있는 재생에너지 시장의 성장을 저해하는 주요 요인이 되고 있다. 태양광 설계 소프트웨어 회사인 ‘RatedPower’가 전 세계 100명 이상의 에너지 전문가를 대상으로 진행한 설문과 6만4000개 이상의 프로젝트 실데이터를 결합해 분석한 ‘2026년 글로벌 재생에너지 트렌드 보고서(2026 Global Renewable Energy Trends Report)’에 따르면, 재생에너지 업계 종사자들이 꼽은 최대 장벽 1위는 계통 포화·불안정(63.7%)으로, 2위인 허가·규제(47.8%)를 크게 앞질렀다.
2025년 발행된 국제에너지기구(IEA)의 ‘미래 송전망 구축(Building the Future Transmission Grid)’ 보고서는 업계 이해 관계자들을 대상으로 실시한 설문조사를 기반으로 작성됐다. 이 보고서에 따르면 지난 10년간 전 세계적으로 약 150만km의 새로운 송전선이 건설되었지만 여전히 불충분한 송전 인프라가 전력시스템 개발·전력화·에너지 안보의 발목을 잡고 있다. 2024년 기준 IEA가 추적한 태양광·풍력 프로젝트 중 1650GW 규모가 개발 고도화 단계에 있음에도 계통 연계를 기다리고 있다.
이 같은 ‘전력망 병목’이 뚜렷하게 나타나는 국가 중 하나가 영국이다. 영국은 2024년을 기점으로 재생에너지가 화석연료 발전량을 추월했다. 영국은 전체 에너지의 약 51%를 재생에너지로 생산하며 그 중 풍력발전은 영국 전체 전력의 30%를 차지할 만큼 큰 비중을 차지한다. 하지만 태양광·풍력 발전단지에서 생산된 전력을 전국으로 보내기 위한 송전선로 확충이 더뎌 전력망 용량 부족 문제가 구조적으로 고착화되고 있다는 분석이 나온다.
영국의 전력망 병목 현상은 시장 왜곡으로도 이어지고 있다. 바람이 강한 날에는 전력 잉여 생산 지역인 스코틀랜드 해상 풍력발전단지의 발전기를 의도적으로 멈추고 발전량을 줄이는데, 그에 대한 대가로 발전사업자에게 지급하는 보상금 규모가 증가하고 있기 때문이다. 영국 재생에너지 전문 공급업체인 ‘옥토퍼스 에너지’가 운영하는 풍력 발전 낭비 추적기(Wasted Wind Ticker)에 따르면, 영국은 2025년 출력제한에 따른 보상금으로 14억6702만 파운드(한화 약 2조 9353억 원)를 지출했다. 이 비용에는 발전사에게 지불하는 감축보상금 뿐만 아니라 전력 주요 수요처인 영국 남동부 인근 가스발전소에 가동을 요청하면서 지출한 비용도 포함된다. 이렇게 발생하는 ‘전력망 포화’의 대가는 전기요금 상승이다.
영국에너지연구센터(UKERC)가 지난해 발표한 ‘송전망 가용성 부족: 영국 전력 생산량 감축 비용 상승의 숨겨진 원인(Transmission Network Unavailability – the Quiet Driving Force Behind Rising Curtailment Costs in Great Britain)’ 연구에서는 이러한 출력제한 사례를 분석하며 송전망 가용성의 작은 변화에도 발전 사업자의 사업 타당성이 매우 민감하게 반응하며, 이는 발전사업자가 통제할 수 없는 부분이라는 점을 강조한다. 결국 정부에게 주어진 과제라는 것이다.
해상풍력으로 생산한 전기, 어디로 가나?
2024년 말 전 세계 해상풍력발전 설치 용량은 83.2GW로, 2034년까지 441GW로 빠르게 늘어날 것으로 예상된다. 풍력발전 시장은 산림 훼손이 적고 발전 효율이 높은 해상풍력 중심으로 확대되고 있고, 유럽이나 중국 등 기존 시장 외에도 대만·일본·필리핀 등 아시아태평양을 발판으로 새로운 시장이 빠르게 성장 중이다. 한국 정부에게도 해상풍력은 새로운 기회다. 한국은 삼면이 바다로 둘러싸여있고, 조선·철강 기술을 갖추고 있기에 글로벌 해상풍력시장에서 두각을 나타낼 수 있다. 침체된 제조업 시장에 활기를 불어 넣어줄 것이라는 기대도 있다. 한국 정부는 2030년까지 약 10.5GW 규모의 해상풍력 발전 설비를 보급·착공하겠다는 목표를 밝혔다.
경제적 이유 외에 전력 안정에도 해상풍력은 이점이 크다. 해상풍력은 태양광발전과 상호보완적 성격을 가진다. 스웨덴 에너지 정책 자문기구 ‘그린파워 스웨덴’의 안톤 요한손 시장분석 부사장은 스웨덴의 실시간 발전 데이터를 분석한 그래프(아래)를 통해 이를 설명했다. “파란색은 추운 계절, 빨간색은 따뜻한 계절을 뜻한다. 따뜻할 때는 태양광 발전량이 높게 올라간다. 반면 추울 때는 풍력발전량이 두드러진다. 이 그래프에서 두 발전원의 상관계수는 -0.3으로 음의 관계다. 태양광 발전량이 적을수록 풍력발전량이 많아지고 반대로 태양광 발전량이 많을수록 풍력발전량이 적어진다는 의미다. 즉 두 발전 방식은 서로를 보완한다.” 해상풍력은 태양광발전의 효율이 낮은 야간과 겨울에도 효율이 높다.
무엇보다 해상풍력은 빠른 속도로 늘어나는 에너지 수요량에 대응하기 위한 ‘현실적인’ 대안이기도 하다. 안톤 요한손 부서장은 이렇게 말했다. “지난 몇 년간 재생에너지는 전력 수요 증가를 상당 부분 채울 역량이 있다는 것을 증명했다. 예컨대 스웨덴 풍력의 연간 발전량은 최근 7년 동안 20TWh에서 40TWh로 두 배나 성장했다. 스웨덴은 2040년부터 2045년까지 전력 소비가 300TWh 이상 될 것이라 예상하는데, 이 목표를 달성할 수 있는 유일하고 현실적인 선택지가 재생에너지다. SMR 같은 신규 원전으로는 절대 전력 증가분을 감당하지 못한다.”
이렇듯 탈탄소라는 시대적 과제와 에너지 안보 위기에 대응하기 위해 해상풍력은 에너지 시장의 강자로 부상하고 있다. 하지만 해상풍력으로 생산한 전기가 제대로 ‘사용’되기 위해서는 전력망이 필요하다. 전력망은 재생에너지의 출력변동성을 완충하고, 생산지와 수요지가 다른 지리적 불일치를 해소하기 위한 필수 자원이다. 출력변동성은 간헐성 자원인 재생에너지의 특성에서 비롯되는 문제다. 재생에너지는 같은 시간이라도 지역마다 발전량이 다르기 때문에 ‘지역’이라는 좁은 계통을 송전선을 통해 ‘전국’ 단위의 넓은 계통과 연결하는 것으로 변동성 문제를 해결할 수 있다. 유럽처럼 국가 간 계통이 연결된 경우, 한국처럼 고립 계통인 국가보다 출력변동성이 낮고 안정적인 전력 운영이 가능하다.
한국에서도 단일 국가 단위를 넘어 인근 국가와 전력망을 연결해 에너지 안보를 지키는 ‘동북아 슈퍼그리드’ 전략이 부상한 적이 있다. 2018년 문재인 정부 시절 탈석탄·탈원전·재생에너지 확대 등 에너지전환 정책에 따른 전력수급 및 계통 불안정 우려를 해소할 수 있는 정책 수단으로 한국·중국·일본·러시아·몽골 등 5개국을 연결한 ‘동북아 슈퍼그리드’ 전략이 주목받기도 했었다. 현재는 이 같은 논의가 멈춰선 상태다.
계통 포화지역인 전라남도 등에서는 생산지와 수요지의 ‘지리적 불일치’를 해소하기 위한 계통 확보 대책 마련이 시급하다. 기후정책 민간 싱크탱크인 ‘녹색전환연구소’와 글로벌 비영리 단체 ‘오션에너지패스웨이’의 연구보고서에 따르면 2024년 기준 전라남도 해역에서 발전사업 허가를 받은 해상풍력 사업은 57건으로, 발전용량이 18GW에 이른다. 문제는 이미 계통포화지역인 이곳에서 대량의 전기를 추가로 생산한다 해도 대규모 수요처인 수도권으로 전기를 보낼 수가 없어 버려질 확률이 높다는 것이다.
현재 전라남도는 전역이 계통관리변전소로 지정되어 있다. 계통관리변전소란 수용 가능한 접속 용량이 포화된 변전소 중에서 한전이 지정하는 변전소로, 연계된 발전설비에 대해 출력 제어가 상시적으로 일어날 수 있는 곳을 의미한다. 이에 따라 호남지역은 2032년까지 사실상 신규 발전설비 허가가 중단된다.
전기 엔지니어링 전문회사인 영인에너지솔루션의 김종화 공동대표 역시 사업의 난항을 우려했다. 40년 가까이 한국전력에서 해외사업·송변전 건설·해상풍력 개발 등을 맡아온 그는 “정부는 2030년까지 해상풍력발전 준·착공 목표를 10.5GW로 정했다. 하지만 현장에서는 이 중 3GW라도 실제로 계통에 연결되면 다행이라는 말이 나온다”라고 말했다. “인허가를 받을 때 계통 확보 여부를 파악하지만, 송전망 건설 속도와 발전단지 완공 시기의 전력망 수용성 등 여러 변수가 존재하기 때문에 인허가 단계에서 계통 확보를 했다고 해서 발전소 건설 후 100% 계통 연결이 된다는 장담을 할 수 없다.”
용인 반도체 클러스터가 던지는 질문
그렇다면 계통 부족이 명확한 상황에서 재생에너지 생산과 소비를 연결할 수 있는, 즉 전력망 병목 현상을 완화할 수 있는 방법은 무엇일까? 16GW의 전력이 필요한 것으로 알려지는 용인 반도체 클러스터 사례는 많은 힌트를 준다. 지난해 12월 대통령실에서 열린 ‘AI 시대, K-반도체 비전과 육성 전략 보고회’에서 삼성전자·SK하이닉스 고위 관계자들의 발언을 통해 용인 반도체 클러스터에 필요한 전력 중 6~9GW 가량이 확보된 것으로 알려졌다. 경기도의 전기 자급률은 62%로 이미 ‘전력 자급자족’을 하지 못하고 있는데 여기에 반도체 클러스터라는 대규모 전력 사용처가 들어서는 셈이다. 결국 용인 반도체 클러스터에 필요한 전력은 다른 지역에 의존할 수밖에 없다.
지난해 8월 국회입법조차서에서 발간한 ‘용인 반도체 클러스터 전력 공급 리스크 진단’에는 1분 내외의 정전만으로도 사업자에게 수십억 원의 피해가 가는 반도체 산업단지의 특성과 좁은 면적에 많은 전력을 공급해야 하는 상황의 어려움이 언급돼 있다. 이 같은 특성에 따라 변전소를 집중적으로 설치하고 송배전망을 이중화·지하화 하는 것이 필수적인데, 보고서는 이 일이 기술적으로 가능한지 정밀한 검토를 해야 한다고 지적한다. 또한 2028년까지 상환해야 할 원화 사채가 약 49조에 이르는 한국전력공사가 2024년부터 2038년까지 73조원 이상을 지출해 용인반도체클러스터를 포함한 전력망에 투자해야 하는 하므로 재정부담도 만만치 않다고 설명한다. 많은 선로들이 안성시를 통과하는데 지자체의 불만이 커지고 있다는 점에서도 송전선 건설 역시 도전 과제다.
김성환 기후부 장관은 “반도체 클러스터를 전기 많은 곳으로 옮겨야 하는지 고민”이라고 발언하며 이전 논의에 불을 붙였고 호남 지역구 정치인들은 ‘새만금 이전론’을, 야당에서도 ‘TK 분산론’을 꺼내 들며 지역 이전에 호응했다. 이전 논란에 종지부를 찍은 것은 이재명 대통령이다. 올해 1월 열린 신년 기자회견에서 이 대통령은 “정부가 결정한 방침을 뒤집기 어렵다”고 말했다.
하지만 이 대통령은 동시에 기업 스스로 지방 이전을 선택할 수밖에 없는 에너지전환 정책 도입을 시사하기도 했다. 용인 반도체 클러스터에 필요한 전력 16GW는 2024년 국내 전체 최대 부하의 약 16.5%에 해당하는 수준이다. 이 대통령은 “용인에다가 무슨 원자력 발전소를 만들 거냐, 가스 발전소 몇 개 만든다고 하는데 그걸 대체 몇 개나 만들어 어떻게 감당하겠느냐. 쉽지 않다”라며 “재생에너지 중심 사회로 바뀔 것이기 때문에 에너지가 많은, 즉 에너지 가격이 싼 지역으로 산업이 갈 수밖에 없”는 상황을 만들겠다는 뜻을 밝혔다. 지산지소(에너지를 생산하는 곳에서 에너지를 소비하는 것) 원칙에 기반해 차등요금제 등 실질적인 혜택을 통해 기업의 지방 이전을 유도하겠다는 의지로 해석된다.
지난해 8월 전북특별자치도의회에서 열린 ‘에너지의 날 기념 정책 토론회’에서 석광훈 에너지전환포럼 전문위원은 스웨덴 1차산업협회 산업전력수요 서베이와 스웨덴 통계청 자료를 바탕으로 2011년 스웨덴에서 차등요금제를 도입한 이후 전기 수요지(남부)와 생산지(북부)의 전력수급 불균형이 완화되고 북부지역 순인구 유출이 줄어드는 효과를 거두었다는 점을 설명했다.
물론 안정적인 전력망 확충을 위한 정부의 시도는 계속되고 있다. 정부는 ‘국가기간 전략망 확층 특별법’을 제정해 인허가 절차를 간소화하고, 지자체장이 60일 이내 주민 의견을 수렴하도록 해 그 기간이 지나면 협의를 마친 것으로 간주하는 조항을 담았다. 하지만 일각에서는 이런 조항이 지자체의 인허가 지연을 막을 수 있을지 몰라도 거부를 뒤집지는 못한다는 한계를 지적하기도 한다. 지난해 10월, 정부는 제2차 국가기관전력망확충위원회를 열고 총 3855km에 달하는 전력망 사업 99개를 지정하기도 했다. 발표가 나오고 보름 후, 전국 40여 개 시민단체와 주민대책위원회, 지방 의회 등은 용인 반도체 클러스터와 전력망 정책 재검토를 요구하며 기자회견을 열었다.
지난해 8월 국회입법조사처에서 발간한 ‘용인 반도체 클러스터 전력 공급 리스크 진단’ 보고서는 이러한 상황에서 클러스터 단지 내에 가스터빈 발전기와 ESS(에너지저장장치), 연료전지 등을 통합해 가상발전소(VPP)를 운영할 것을 제안한다. 가상발전소는 여기저기 흩어져 있는 소규모 발전·저장 장치를 묶어 하나의 발전소처럼 제어하는 것으로, 가상발전소를 통한 분산 발전 체계를 구축함으로써 전기 수요처 인근에서 전기를 만들어 비싼 송전선로를 만들지 않고도 전력 효율화를 달성할 수 있다.
※ 이 기사는 세명대학교 저널리즘대학원의 지원을 받아 작성되었으며, 〈단비뉴스〉에도 함께 게재되었습니다.
김다은·문준영 기자 midnightblue@sisain.co.kr
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