[단독] 과전압 전력설비 5년 새 20배…전력망 안정성 ‘경고등’

태양광 확대에 기존 발전기 가동 감소
전압 잡아주던 기능도 함께 약해져
재생에너지 늘수록 전력망 관리 부담
안정화 설비 확충·보상체계 정비 시급

변전소 [사진 = 연합뉴스]

국내 전력망에서 과전압이 발생한 변전소 등 전력설비가 5년 새 20배 가까이 늘어나면서 전력망 안정성에 대한 우려가 커지고 있다. 태양광 발전 확대로 기존 발전소의 가동이 줄면서 이들 발전기가 담당하던 전압 조절 기능도 약화하고 있다는 분석이 나온다.

23일 이종배 국민의힘 의원실이 한국전력거래소에서 받은 자료에 따르면 345kV 송변전설비의 전압 유지범위 초과 개소는 2021년 4개소에서 지난해 78개소로 19.5배 증가했다. 전압 유지범위는 전력망의 안정적인 운영을 위해 규정된 전압의 허용 범위로, 345kV 계통은 기준전압의 ±5% 이내로 유지해야 한다. 과전압 설비는 2022년 22개소, 2023년 52개소, 2024년 61개소, 지난해 78개소로 증가세가 이어졌다.

전문가들은 태양광 발전 확대에 따른 기존 발전기의 가동 감소를 과전압 증가의 주요 배경으로 지목한다. 전력수요가 적은 시기에는 과전압이 발생하기 쉬운데, 그동안 석탄과 액화천연가스(LNG) 등 기존 발전소의 동기발전기가 이를 억제하는 역할을 해왔다는 설명이다. 동기발전기는 전력망의 주파수에 맞춰 일정한 속도로 회전하면서 전기를 생산하는 발전기다. 전기를 생산하는 동시에 전력망의 전압을 조절하는 기능도 수행한다.

문제는 태양광 발전량이 늘면서 상황이 달라지고 있다는 점이다. 석탄과 LNG 등 기존 발전기가 공급하는 전력이 줄어들고 있기 때문이다. 전력 수급을 맞추기 위해 발전기의 가동을 중단하면 이들이 담당하던 전압 조절 기능까지 사라진다.

태양광 발전소 [사진=연합뉴스]

백철우 덕성여대 교수는 “송전망에서 전압이 상승하는 현상은 과거에도 있었지만, 태양광 발전이 확대되면서 이를 조절하던 기존 발전기들이 가동을 멈추는 경우가 늘었다”며 “전압을 안정적으로 유지하기 어려운 상황이 많아진 것이 최근 과전압 급증의 주요 배경으로 보인다”고 설명했다.

태양광 등 재생에너지 발전 비중이 앞으로 더욱 확대되는 만큼 전압 조절 기능을 보완할 설비도 확보해야 한다는 지적이 나온다. 기존 발전기가 담당하던 전압 조절 기능을 대체하려면 동기조상기나 전압 안정화 설비인 스태콤(STATCOM) 등이 필요하다. 전력거래소도 안정적인 전압 운영을 위해 조상설비 구축 등에 추가 투자가 필요하다는 입장인 것으로 알려졌다.

유승훈 서울과기대 교수는 “재생에너지 확대로 추가 설치해야 하는 스태콤 등 전압 안정화 설비의 투자비도 재생에너지의 비용에 포함해 정책에 반영할 필요가 있다”고 했다.

전압 조절설비에 대한 투자 유인이 부족하다는 점도 과제로 꼽힌다. 현재 전력시장에서는 전압을 안정적으로 유지하기 위한 무효전력 조절 기능에는 별도의 정산이 이뤄지지 않고 있기 때문이다. 이들 설비는 전기를 직접 생산하지 않고 전압을 조절하는 역할을 하는 만큼 관련 서비스에 대한 보상이 없다면 민간의 투자 유인이 떨어질 수밖에 없다.

이 의원은 “태양광 등 재생에너지는 기존 동기발전기의 전압 조절 기능에 의존해 빠르게 확대됐지만, 정작 재생에너지 보급이 늘면서 동기발전기의 가동이 줄어 전력망 안정성을 유지하기가 갈수록 어려워지고 있다”며 “전압과 주파수 등 전력 품질을 안정적으로 유지할 수 있는 범위에서 재생에너지 설비를 확대하도록 제도를 개선해야 한다”고 지적했다.