미국 캘리포니아 광역송전기구 추진현황과 이슈
미국 캘리포니아 광역송전기구 추진현황과 이슈
  • 정현우
  • 승인 2018.12.05
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1. 개황

미국 캘리포니아는 클린에너지 이행 주도와 재생에너지 보급 확대를 위해 2045년까지 모든 발전을 100% 재생에너지로 충당하는 도전적 목표를 설정하고, 주정부 차원의 에너지 정책 추진과 친환경 발전을 지속하고 있다. 2018년 4월 기준으로 캘리포니아는 전체 전력의 67.2%를 재생에너지로 충당하는 기록을 세웠으며, 수력을 포함하는 경우 80.8%에 달하는 등 재생에너지 보급 확대에 박차를 가하고 있다. 그러나 간헐적 발전특성을 지닌 재생에너지의 급격한 증가로 캘리포니아 전력계통의 안정성 저하 우려 또한 확대되고 있다. 풍력발전의 수초∼수분 단위의 급격한 출력변동은 백업발전을 통한 빠른 출력 보상을 필요로 하며, 태양광발전의 급격한 증가는 낮 시간대에 과 발전을 야기하여 일출시간에는 백업발전의 지속적인 출력감발을, 일몰시간에는 지속적인 출력증발을 요구한다. 이에 따라 CAISO는 캘리포니아 지역의 급격한 재생에너지 증가로 인한 계통 안정성 저하문제에 대한 효과적인 대응방안을 모색하고 있는 상황이다.

2. 광역송전기구 추진현황과 이슈

가. 서부 연계계통 개요

미국 전력계통은 서부(Western), 동부(Eastern), 텍사스(Texas) 3개의 연계계통으로 구성되어 있다. 서부 연계계통은 네바다 주, 뉴멕시코 주, 애리조나 주, 아이다호 주, 오리건 주, 워싱턴 주, 와이오밍 주, 워싱턴 주, 유타 주, 캘리포니아 주 등 14개 주를 포함하는 광역계통으로 총 38개의 BAA(Balancing Authority Area)로 구성되어 있다. 각 지역에는 관할지역의 전력수급을 개별적으로 조정하는 BA(Balancing Authority)가 있다. BA는 자체 발전, 전력거래 등을 통해 BAA 내 전력수급 균형의 유지의무가 있으며, NERC(북미전력신뢰도위원회)에서 요구하는 의무 신뢰도 기준을 준수해야한다.

나. EIM 운영현황

CAISO는 간헐적인 재생에너지의 변동성 대응수단으로 2014년부터 EIM(Energy Imbalance Market)을 운영 중이다. EIM은 캘리포니아 지역 외 BA가 참여 가능한 실시간 전력시장이다. EIM은 지역 간 실시간 전력거래를 가능하게 하여 재생에너지 과잉공급 해결하고, 계통신뢰도 향상에 기여한다. 계통 안정성 유지를 위해 수용되지 못하고 출력이 제한되었던 재생에너지가 지역 간 연계를 통해 계통에 수용할 수 있게 되며, 이에 따라 재생에너지의 출력변동 리스크가 완화되어 계통신뢰도를 제고한다.

EIM은 효과적으로 재생에너지를 수용하여 2014년 시장개설 이후 운영비용 절감, CO2 감축, 신뢰도 개선 등의 운영효과가 입증되었다. 계통규모 확대에 따른 예비력 요구량 저감, BA 간 잉여 예비력 및 과잉 재생에너지 발전량 공유 등을 통해 약 2.6억 달러의 비용을 절감하였다. 또한 재생에너지 과잉 발전량을 BA 간 공유하여 출력제한을 완화하고, 석탄발전의 대체발전을 회피하여 약 21.4만 톤의 CO2 배출을 감축하였다.

지역별 BA는 EIM에 자발적으로 참여 가능하며, 계통 운영에 대한 BA의 자치권이 보장된다. 현재 EIM은 CAISO, Pacific Corp 등 서부 연계계통의 8개 BA가 참여 중이며, 지속적으로 참여 확대가 전망된다. 2014년 Pacific Corp을 시작으로 2015년 NV Energy, 2016년 PSE 등 현재 8개 BA가 참여하고 있으며, 2019년 Seattle City Light 외 2개 BA, 2020년 Salt River 등이 참여 예정이다. 대부분의 BA는 EIM 참여를 계획하거나 고려중에 있다.

다. 광역송전기구 추진배경

캘리포니아는 운영비용 절감, CO2 배출 감축 등 EIM의 성공적 운영경험을 바탕으로 서부 연계계통의 광역송전기구(RTO, Independent System Operator) 도입을 추진하고 있다. 현재 미국 서부 연계계통의 전력망은 물리적으로 모두 연결되어 있으나, 전력시장은 일부지역만 EIM을 통해 제한적으로 연계되어 발전 및 송전자원 이용의 비효율을 야기하고 있는 실정이다. EIM은 하루 전/실시간 에너지 시장, 보조서비스 시장, 금융 송전권 시장 중 실시간 에너지 시장만 일부 BA 간 통합운영하는 제한적 전력시장이기 때문이다. 캘리포니아는 서부 연계계통의 RTO 도입을 통해 발전 및 송전자원의 운영을 최적화하여 재생에너지 확대에 대한 효과적 대응, 발전비용 저감, 계통 신뢰도 향상 등을 도모하고자 한다. RTO 도입은 전력 도매가격 및 운영비용의 하락, 재생에너지 수용성 확대 등의 장점이 있지만, RTO의 거버넌스 구조 및 규제, 주정부 간 권한 충돌 등의 문제점도 상존할 여지가 있다.

라. 광역송전기구 관련 캘리포니아 내 이해관계자 입장

RTO 도입 찬성 입장에는 캘리포니아 주지사, CAISO, 연립정부, 클린에너지 조합 등이 있으며, 재생에너지 활성화, 송전망 효율제고, 운영비용 절감, CO2 배출감축 등의 효과를 주장하고 있다. 첫째, 재생에너지를 출력제한 없이 전력망에 효과적으로 수용하여 재생에너지 통합을 용이하게 한다. RTO 도입은 계통 연계규모를 확대시켜 재생에너지의 출력변동에 대한 대응력을 제고할 수 있다. 둘째, 최적의 송전망 계획 및 운영을 가능하게 하여 송전망 효율을 제고한다. BA의 개별적인 송전망 운영을 RTO로 통합하여 광역 송전망 운영을 최적화할 수 있다. 예를 들어 지역 간 연계 광역송전망 건설 시 발생하는 BA 간 비용분배 문제를 해결할 수 있으며, 지역 간 부과되는 송배전요금(Delivery Fee)이 통합되어 장거리 전력공급 비용이 절감된다. 셋째, 지역 간 잉여 예비력을 공유하여 중복되는 예비력 확보비용을 회피하는 등의 운영비용 절감이 기대된다. RTO 도입 시 서부 연계계통의 통합운영으로 전체 계통규모가 확대되며, 전체 BA 간 원활한 전력융통으로 잉여 예비력 공유가 가능하다. 넷째, 노후 석탄화력 등 고비용·저효율 발전기가 조기 퇴출되어 CO2 배출을 감축할 수 있다. 서부 연계계통의 통합된 전력시장에서는 저비용·고효율 발전기의 발전이 증가하고, 노후 석탄화력 등 고비용·저효율 발전기의 발전이 감소한다. 노후 석탄화력은 경제성 악화로 조기퇴출이 가속화되고, 재생에너지가 노후 석탄화력을 대체 발전하여 CO2 배출을 감축하게 된다.

RTO 도입 반대 입장에는 노동단체, 일부 지방 자치단체, 유틸리티 비영리조직 등이 있으며, 캘리포니아 정책추진 제약, 일부 석탄발전 증가, 일자리 감소 등의 문제를 제기하고 있다. 첫째, CAISO가 서부지역 RTO로 확장되는 경우 캘리포니아 주의 에너지 정책 추진에 제약이 발생할 것을 우려하고 있다. CAISO는 이사회 이사진을 캘리포니아 주지사가 선정하고 주상원의 승인을 받아 임명하여, 비영리 기관이지만 캘리포니아 주정부의 에너지 정책에 매우 우호적이다. 그러나 독립기관인 RTO는 캘리포니아 주 만이 아닌 서부지역 모든 주의 정책 요구를 고려해야하며, 이 경우 캘리포니아 주정부의 정책 통제력 약화가 우려된다. 둘째, 탄광 인근의 일부 저렴한 석탄발전 가동이 증가하여 CO2 배출 확대가 우려된다. 2018년 6월 트럼프 대통령은 전쟁, 국가재해 때 사용하도록 연방 전력법에 규정된 ‘비상권한’을 사용하여 석탄 및 원자력 발전 확대를 적극 지원하고 있다. 이에 따라 RTO로 통합된 전력시장에서 일부 저렴한 석탄화력의 발전 증가가 우려되며, 석탄발전 증가에 따라 CO2 배출이 확대되어 캘리포니아 에너지 정책과 상충되는 결과가 발생할 여지가 있다. 셋째, 캘리포니아 지역 내 재생에너지 건설 관련 일자리 감소가 우려된다. RTO 도입 시 재생에너지 확대 가속화로 미국 서부지역에 약 9만개의 일자리가 추가로 창출될 전망이다. 서부지역 재생에너지 관련 일자리는 증가하나, 캘리포니아 지역 내 재생에너지 프로젝트가 인근 지역으로 유출되어 캘리포니아 지역 내 일자리는 감소할 가능성이 존재한다. 넷째, RTO 도입 보다 재생에너지 대응에 효과적인 다양한 방안이 존재한다. RTO 도입만으로 재생에너지를 효과적으로 수용할 수 없으며, 분산형 자원을 활용한 계통 유연성 확보가 보다 재생에너지 수용에 더 효과적일 수 있다. DR, EE, ESS를 통한 대응이 국가 기술 경쟁력 강화, 수익성 창출, 재생에너지 계통수용성 향상, 일자리 창출 등 다방면에서 효과 우위가 있다. 또한 RTO 도입 보다 EIM을 하루 전 시장까지 확대하여 운영하는 것이 바람직 할 수 있다.

마. 광역송전기구 추진경과

캘리포니아는 2015년 10월 CAISO를 RTO로 전환하는 법률적 근거를 담은 ‘Senate Bill 350’을 발효하였다. ‘Senate Bill 350’은 2030년 온실가스 배출을 1990년 대비 40% 감축하는 목표를 제시하고 있다. 온실가스 감축을 위해 재생에너지 발전비중 목표를 2020년까지 33%에서 2030년까지 50%로 확대, 건물의 에너지효율을 50% 증대할 것을 규정하고 있다. 또한 캘리포니아 주의 친환경 정책을 서부지역 전역으로 확대할 목적으로 CAISO를 RTO로 전환(ISO의 RTO 전환절차 등)하는 법률적 근거를 제시하고 있다. CAISO는 ‘Senate Bill 350’의 후속조치로 2016년 7월 CAISO의 RTO 전환 영향을 분석한 연구결과를 발표하였다. 2030년 재생에너지 발전비중 50% 확대를 가정하여 CAISO의 RTO 전환 시 비용절감, CO2 감축, 계통신뢰도 영향 등을 분석하였다. 전력망 운영비용 15.5억 달러 절감, 재생에너지 출력제한 완화로 연간 약 980만 톤의 CO2 배출 감축, 잉여 예비력의 BA 간 공유에 따른 계통 신뢰도 향상 등의 RTO 전환 영향성을 분석하였다.

2017년 2월에는 CAISO를 미국 서부지역의 RTO로 확장하는 내용을 담은 ‘Assembly Bill 813’이 발의되었다. 주 의회의원 Chris Holden, D-Pasadena, 국회의원 Jim Patterson, R-Fresno, Bill Quirk, D-Hayward는 ‘Assembly Bill 813’을 공동 발의하였으며, ‘Assembly Bill 813’은 CAISO의 미국 서부지역 RTO로 역할 확대 및 RTO 도입을 위한 RTO의 지배구조, 전력망 운영권한, 전력수급 조절의 권한 등의 내용을 포함하고 있다. 그러나 2018년 8월 반대파와 합의에 실패하여 ‘Assembly Bill 813’은 국회에서 부결되었다. CAISO를 서부지역 RTO로 전환 시 파급효과가 크며 부정적 영향이 발생해도 전력시장을 원상태로 되돌리기 어렵다는 사유로 법안이 부결되었다. 또한 입법부는 보수적 입장을 취하며 지역 간 연계를 단계적으로 확대할 것을 권고하였으며, 운영 중인 EIM의 BA 참여를 확대시키고 시장의 운영범위를 실시간 에너지시장에서 하루 전 에너지 시장까지 확대하여 운영할 것을 전달하였다.

2018년 11월 차기 캘리포니아 주지사 선출과 민주당 의원들의 미온적 태도 등을 고려할 때 향후 RTO 도입 여부는 불확실할 전망이다. 현재 캘리포니아 주지사 Jerry Brown은 캘리포니아 주의 친환경 정책을 서부지역 전역에 확대하기 위한 방안으로 RTO 도입을 적극 추진하였으나, 연말로 임기만료가 예정되어 있다. 새로 선출될 차기 캘리포니아 주지사의 RTO 추진 여부는 불확실하며, 노동조합 등의 반대로 대다수 민주당 의원이 미온적 태도를 보여 향후 RTO 도입은 매우 불투명한 상황이다.

3. 전망

미국 서부지역의 RTO 도입에 대한 캘리포니아 내 이해당사자 간 이견과 갈등은 심화되고 있는 상황이며, 논쟁은 재생에너지 보급 확대 정책과 엇물려 지속적으로 이어질 전망이다. ISO의 RTO 전환을 통한 지역 간 전력계통 연계운영은 재생에너지 수용성 확대를 위한 효과적 접근법으로 고려될 수 있다. 기존의 재생에너지 대응방안은 발전자원 확보, 수요자원 확보, 신기술(ESS) 도입 등 간헐적 재생에너지에 대응하는 자원의 추가확보에 집중하여 비용증가가 수반된다. 그러나 RTO 도입은 지역 간 원활한 계통 연계를 통한 잉여 예비력의 공유, 재생에너지의 과잉 발전량의 거래 등 추가자원 확보 없이 효과적으로 재생에너지를 수용할 수 있다. 국내의 에너지전환 정책으로 급증할 재생에너지에 비용효과적으로 대응하기 위해서는 캘리포니아의 지역 간 전력계통 연계운영 사례를 지속적으로 모니터링하고, 이를 참고한 계통·시장 운영에 대한 다양한 연구를 준비해나갈 필요가 있다.

 


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