제주 계통 안정화, 어떻게 해결해야 되나
제주 계통 안정화, 어떻게 해결해야 되나
  • 이훈 기자
  • 승인 2021.07.08
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고압직류 송전기술(HVDC)

제주도 전력계통 특징 및 HVDC 역할

제주도 전력수요 규모는 육지의 1% 수준으로 우리나라 전력계통에서 매우 작은 부분을 차지하고 있다. 하지만 전력계통 측면에서는 발전, 송배전, 판매 등을 모두 갖춰 별도의 완전한 전력계통 체계를 갖추고 있으며, 고압직류 송전기술(HVDC)을 채택해 육지계통으로부터 부족한 전력을 공급받고 있는 특징을 갖고 있다. 전력수요는 지난해 기준 최대 1,009MW에서 최소 446MW, 연평균 646MW로 수요편차가 크며, 제주지역 내 공급전력의 54%는 화력과 LNG를 활용한 중앙급전 발전기가 담당하고 있다.

2020년 우리나라의 계통 평균전력은 68GW, 피크전력은 89GW 수준으로, 제주도는 계통에서 필요한 전력의 상당부분을 육지를 통해 공급받고 있다. 현재 2개의 고압직류 송전(HVDC) 연계선이 400MW 규모로 운영되고 있으며 지난 6월 현재 #1 HVDC 150MW, #2 HVDC 250MW로 운영되어 제주지역 전체 사용량의 약 30%이상을 담당하고 있다.

HVDC 설비는 그동안 제주지역의 부족한 전력을 공급하기 위한 역할을 충실히 수행해 왔을 뿐만아니라 제주도 전체 발전량의 큰 비중을 차지하면서 상대적으로 저렴한 육지의 계통한계가격(SMP)를 적용받아 구입전력비를 절감해 경제적으로 큰 역할을 해왔다.

최근 제주 전력계통의 변화

제주도는 CFI(Carbon Free Island) 2030 계획을 수립해 2030년까지 전력수요의 100%를 신재생에너지 설비로 공급하는 것을 목표로 태양광 1.4GW, 풍력 2.3GW 등 신재생에너지 설비용량 4.1GW를 보급할 계획이다. 제주도는 재생에너지 전력계통 연계 비중이 육지에 비해 상대적으로 높은 상황으로 재생에너지 발전비중이 2009년 9%에서 2020년 16.2%로 급증하고 있으며, 지난해 기준 태양광 448MW, 풍력 295MW가 보급됐다.

발전설비는 늘고 있지만 생산한 전력을 저장하거나 송출하지 못해 강제로 발전을 종료하는 출력제한 현상이 빈번하게 발생해 2017년 14회, 2019년 46회, 2020년 77회로 해마다 급증하고 있다. 제주지역 내 재생에너지의 공급이 증가하고 있는 이상 향후 출력제한은 더욱 증가할 것으로 전망된다.

남아도는 제주의 신재생에너지를 해소하기 위해 산업부와 제주도는 필수운전 발전기 최소화, 계통안정화용 에너지저장시스템 설치, 육지-제주 HVDC 연계선의 역송, 재생에너지 잉여전력을 활용해 수소로 전환하는 P2G(Power to Gas) 기술, 열로 전환하는 P2H(Power to Heat) 기술, 전기차를 ESS로 활용하는 V2G(Vehicle to Grid) 기술 등을 제주도에 우선 적용할 계획이다. 하지만 기술 적용까지 상당 시일이 소요될 것으로 전망돼 수년 내에 현재 제주도에서 발생하고 있는 신재생에너지 출력제어 현상을 해소하기에는 다소 부족해 보인다.

고압 직류송전 연계선 역송 시행

제주에서 생산한 전기를 다른 지역으로 보내고 그동안 제주지역 전력수급을 위해 육지계통의 전력 수송 역할을 담당하던 해남-제주 간 HVDC 제1연계선의 역송(제주에서 해남으로 전력전송)이 지난해 4월 17일 처음으로 시행됐다.

제주에서 해남으로 보내는 전력은 시간당 최대 70MW로 6월 현재까지 총 27일 동안 제주에서 생산한 전기를 육지로 전송했다. 제1,2 연계선은 전류형 HVDC 기술을 적용하고 있어 육지와 제주 간 양방향 전력 전송을 위해서는 전력 방향 변경 전 안정화를 위한 대기시간 등 일부 제약요인이 있을 뿐아니라, 송변전설비나 발전설비 등에서 고장이 발생해도 정전을 막을 수 있는 계통운영에 대한 고려까지 필요해 운영방안 수립에 많은 어려움이 있다.

향후 양방향 전력 전송이 용이한 제3 HVDC 연계선이 완공되면 계통안정성을 확보하면서 다양한 계통운영 방안 수립이 가능해져 제주지역의 전력공급 과잉문제를 해소하는데 많은 기여를 할 것으로 기대된다. 하지만 CFI 2030 계획에서 목표하고 있는 신재생에너지 설비용량 4.1GW의 발전량을 전송하는 데에는 크게 모자라는 수준으로 역송 이외에 다른 대안이 반드시 함께 모색돼야 한다. 아울러 역송 가능량이 증대 되더라도 이미 서남해안 지역에 해상풍력을 비롯한 신재생 발전시설이 다수 건설되고 있어 송전망 보강 없이는 제주지역의 전력을 육지로 보내는 것도 여의치 않을 것으로 예상된다. 따라서 제주도 내에서 잉여전력을 해소하고 필요시 재생에너지 총량제 도입을 적극 추진하는 등 현실적인 대안이 마련돼야 할 것으로 판단된다.

이훈 기자 hoon@kea.kr



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