우리는 ‘전기화’의 시대에 살고 있다. 전기화란 기계, 시스템 동력의 최종에너지 소비를 석탄, 석유, 가스 등의 화석연료가 아닌 전기로 대체하는 현상을 의미한다. 석유를 동력원으로 삼았던 기존의 내연기관차는 전기차로 전환되고 있다. 도시가스 기반의 가스레인지도 전기레인지로 대체되는 추세다. 이러한 전기화는 탄소중립 전환 추세에 따른 태양광, 풍력 등 신재생에너지 증가에 힘입어 더욱 가속화될 전망이다.

‘전기’의 중요성이 확대됨에 따라 전기의 생산 · 소비 시스템에 대한 관심도 증가하고 있다. 그간 우리나라는 해안가에 위치한 대규모 원전, 석탄 발전소에서 전기를 생산했다. 그리고 이러한 전기를 장거리 송전망을 통해 수도권에서 소비하는 중앙집중형 에너지 시스템을 구축해왔다. 향후 더 많은 전기가 필요해질 전망이지만 현재의 시스템으로는 대응이 어렵다.

우선 깨끗하고 안전한 에너지에 대한 국민적 요구가 증가했다. 이에 따라 대규모 원전, 석탄 발전소의 건설이 어려워졌다. 이와 더불어 밀양 송전탑 관련 갈등에서도 알 수 있듯 장거리 · 대형 송전망 건설도 어렵다. 결국 중소규모의 태양광, 풍력, 열병합발전과 같은 보다 깨끗하고 안전한 에너지원을 에너지 소비지역 인근에서 생산해 충당하는 에너지 시스템으로의 전환이 필요하다. 이러한 에너지 시스템을 ‘분산에너지 시스템’이라고 한다. 분산에너지란 에너지의 사용지역 인근에서 생산, 소비되는 에너지를 의미한다. ‘전기사업법’은 ‘전력수요 지역 인근에 설치해 송전선로의 건설을 최소화할 수 있는 (1)40MW이하의 모든 발전설비 (2)500MW 이하의 집단에너지, 구역전기, 자가용 발전설비’를 분산형 전원으로 정의한다.

분산에너지는 전력의 사용지역 인근에 중소규모로 설치돼있어 대규모 발전소, 장거리 송전망 건설을 최소화할 수 있는 장점이 있다

추진경과

정부는 분산에너지 확대를 우리의 에너지 시스템이 나아가야 할 방향으로 보고 제3차 에너지기본계획(2019.6)에서 분산에너지 확대(2040년 발전량 비중 30%)와 이를 위해 필요한 대책 수립을 목표로 제시했다. 이에 따라 지난 6월 30일 산업통상자원부는 제23차 에너지위원회에서 분산에너지 확대를 위해 필요한 중장기 종합대책을 담은 ‘분산에너지 활성화 추진전략’을 마련했다.

이번 ‘분산에너지 활성화 추진전략’은 2019년 9월부터 7차례에 거쳐 개최된 분산에너지 포럼, 전문기관과의 협업을 통한 정책연구, 당정협의, 대국민 온라인 설명회, 탄소중립특별위원회 심의 등 전문가, 이해관계자, 일반 시민들과의 폭넓은 의견수렴을 거쳐 마련됐다.

주요내용

분산에너지 활성화 추진전략은 ‘수요지 인근에서 저탄소 에너지를 스마트하게 생산, 소비, 거래하는 분산에너지 시스템 구축’을 우리가 지향해야 할 비전으로 제시하고, 이를위해 △인프라 △생산 · 소비 △시장 측면에서의 개선 방향을 제시했다.

인프라 : 계통 수용능력 확대

분산에너지가 확대되기 위해서는 전력계통의 관리, 수용능력이 강화돼야 한다. 분산에너지의 효용성이 아무리 높아도 계통의 관리 · 수용 능력이 미흡하면 분산에너지 시스템으로 나아갈 수 없다. 이러한 문제의식 하에 정부는 계통 능력 확대를 위한 3가지 정책 과제를 마련했다.

 계통 인프라 구축

먼저 재생에너지 변동성 완화를 위해 계통 인프라를 강화할 예정이다. 안정적인 계통 관리를 위해서는 기후의존도가 높은 태양광, 풍력 등 변동성 재생에너지에 대한 실시간 모니터링, 자동 · 원격제어 시스템이 요구된다. 이러한 관리가 가능한 재생에너지 통합관제 시스템을 구축할 예정이다.

현재 전력거래소와 한국전력을 중심으로 재생에너지 실시간 관리를 위한 소프트웨어 기반을 마련하고 있다. 이에 더해 정부 지원으로 기설 500kW(제주 100kW 이상) 이상 신재생 발전기에 정보제공 장치를 구축해 하드웨어 인프라를 강화할 예정이다. 또한 신재생발전기에 대한 자동적인 출력, 전압제어가 가능한 스마트인버터 기술을 개발하고 설치 의무화 등을 추진해 재생에너지 관리 기반을 강화할 계획이다.

재생에너지 변동성을 완화할 수 있는 핵심 백업설비인 ESS(에너지저장장치)를 공공 주도로 구축할 예정이다. 현재 재생에너지 확대에 따라 제주도, 육지 일부 지역(신안)에서부터 재생에너지 출력제어가 발생하고 있다. 이처럼 계통 불안이 가시화되는 지역을 중심으로 공공이 주도해 ESS를 설치할 계획이다.

우선적으로 제주 지역에 재생에너지 150MW 추가 수용이 가능한 계통안정화 ESS 23MWh를 구축하고 전남 신안 등 예비력 확보가 긴요한 지역을 중심으로 2025년까지 1,700MWh 규모의 ESS를 설치할 계획이다.

 신규 유연성 자원 개발 · 도입

두 번째로 신규 유연성 자원을 확산해 재생에너지 잉여전력을 해소할 예정이다. 태양광, 풍력 등 재생에너지는 기후 의존도가 높아 햇빛, 풍황이 좋은 시간대에 발전량이 집중되는 특징을 가진다. 이에 따라 특정 시간대에 잉여전력이 발생할 가능성이 높다. 이러한 재생에너지 잉여전력을 해소하기 위한 방안으로 P2H, P2G, V2G 등 부문간 결합(섹터 커플링, Sector-Coupling)을 확대하고자 한다.

P2H(Power to Heat)는 전력을 ‘열 에너지’로 전환하는 기술이다. 잉여전력을 전기보일러, 히트펌프 등을 활용해 열에너지로 전환, 난방사용자에게 공급하거나 축열조에 저장하는 방식이다. 재생에너지 비중이 높은 덴마크는 2015년 450MW 규모의 전기보일러를 활용하고 있으며 이를 2040년까지 2GW로 확대할 계획이다. 정부는 P2H 확대를 위해 제주도의 호텔, 병원 등 에너지 다소비업장에서 시범사업을 추진하고 P2H 특성을 고려한 플러스 DR 요금제도 마련, 전력거래 조건 완화 등을 검토할 예정이다.

P2G(Power to Gas)는 전력을 수소 등 ‘가스 형태’로 전환하는 기술이다. P2G 활용 시 재생에너지 잉여전력을 수송(수소차, CNG), 발전(연료전지, 가스터빈) 분야의 에너지로 전환해 사용할 수 있다. 정부는 P2G 확대를 위해 제주도 동복, 북촌 풍력 단지에 3MW급 수전해 시스템, 강원 동해에 태양광을 연계한 2MW급 수전해 시스템을 실증하고 P2G 전용 전기요금제, 안전관리 종합대책 등을 추진해 나가고자 한다.

V2G(Vehicle to Grid)는 전기차 배터리를 ESS로 활용하는 기술이다. V2G가 활성화될 경우 전기차 배터리가 계통과 연계됨에 따라 전기차를 이동하는 발전소로 활용할 수 있다. 공공과 민간이 협업해 양방향 충전기, V2G 통신 모듈 등 제반 기술 개발 · 실증을 추진하고 있으며 V2G의 보조서비스 시장 참여를 위한 시장운영규칙 개정, V2G 특성을 고려한 요금제도 등을 마련할 예정이다.

잉여전력을 사용하면 정산금을 지급하는 플러스 DR 제도도 활성화할 예정이다. 정부는 지난 3월 재생에너지 잉여전력이 가시화되는 제주도에 플러스 DR 제도를 도입했다. 제도의 확산을 위해 대규모 호텔, 리조트 등 신규 에너지 다소비업장을 발굴해 참여를 유도하고 운영시간 연장, 전기차 참여를 위한 플랫폼 개발도 병행할 예정이다.

 자가발전 충전인프라 구축

마지막으로 기존 주유소를 활용해 전기차 확산에 대응할 계획이다. 현재 전 세계적으로 내연기관차 중심의 수송 분야가 전기차, 수소차 중심으로 전환하고 있다. 이러한 전환에 대응하기 위해서는 초급속 충전인프라 구축이 필요하나 충전 수요 증가로 인한 계통 부담 우려가 존재한다. 예를 들어 350kW급 초급속 충전기 1,500대가 보급될 경우 석탄발전소 1개소(약 525MW)의 전력 부담이 발생한다. 이에 대응하기 위해 기존의 주유소를 자가발전이 가능한 에너지 슈퍼스테이션으로 전환할 계획이다. 에너지 슈퍼스테이션이란 전기, 수소차 충전과 자가발전이 가능한 복합 충전소를 의미한다. 주유소 내 또는 인근에 태양광, 연료전지 등 분산전원을 설치해 전기차 충전에 필요한 전력을 자체 공급하고 향후 인근 지역의 분산에너지(태양광, 연료전지, DR 등)를 모집해 통합발전소(VPP)를 거쳐 전력시장 또는 소비자와 직접 거래를 하도록 유도할 계획이다.

생산 · 소비 : 에너지 생산 · 소비의 분산화

분산에너지 확대를 위해서는 에너지의 생산 · 소비의 분산화를 유도할 수 있는 유인체계 구축, 기반 마련 지원 등이 필요하다. 이러한 문제의식 하에 정부는 에너지의 생산 · 소비의 분산화를 유도할 수 있는 4가지 정책과제를 마련했다.

 분산편익 지원

먼저 지역난방 집단에너지, 재생에너지 연계형 ESS가 창출하는 분산편익에 대한 인센티브를 구축할 예정이다. 지역난방 집단에너지, 재생에너지 연계형 ESS는 각각 송,배전망 투자 최소화, 재생에너지 출력 안정화 편익에 기여한다. 그러나 환경 편익을 창출하는 재생에너지가 REC 제도를 통해 지원받는 것과 달리, 이러한 분산편익에 대한 시장, 제도적 측면에서의 보상이 미비하다.

정부는 이러한 분산편익에 대한 인센티브 체계를 구축할 예정이다. 먼저 LNG를 연료로 사용하는 설비용량 500MW 이하의 지역난방 열병합발전설비 중 일정 수준 이상의 운영효율을 보유한 설비에 대해 계통투자 회피 편익 등을 고려해 차등 지원한다. 이와 더불어 재생에너지 발전량 예측제도, 입찰제도에 참여해 계통안정화에 기여하는 재생에너지 연계형 ESS에 대한 지원체계 마련도 병행할 계획이다.

 대규모 전력 수요의 지역 분산 유도

두 번째로 대규모 전력 수요의 지역 분산을 통해 전력 소비의 지역 분산을 유도할 계획이다. 수도권 등 전력수요 집중 지역에 대규모 수요가 추가될 경우 계통이 포화될 우려가 발생한다. 계통포화 완화를 위해서는 신규 송전선로 증설, 발전설비 투자 등이 필요하나 국민 수용성 저하, 입지 확보 애로 등으로 양적 확대에 한계가 있다. 이에 따라 정부는 대규모 전력 수요의 지역 분산을 위해 전력계통 정보공개 시스템 구축, 입지 컨설팅 제공을 추진할 계획이다. 이와 더불어 수도권 등 전력수요 밀집지역을 지정하고 해당 지역에 입지하려는 대규모 전력 수요에 대한 계통 측면의 평가를 실시하는 한편, 전력수요 밀집지역외 지역 입주 시 수전용 송전설비 구축비용 지원, 한시적 특례 요금 지원 등 인센티브 체계도 마련할 계획이다.

  재생에너지 자가발전 확대

세 번째로 전력소비, 발전의 분산화를 위해 재생에너지 자가소비를 확대할 계획이다. 재생에너지 자가소비는 전력망 과잉투자를 회피하고 발전원의 분산으로 에너지 시스템의 안정성에 기여하는 장점이 있다. 그러나 국내의 재생에너지 자가소비 비중은 상대적으로 낮은 상황(설비용량 기준 자가소비 비중은 9%, 2019년)이다.

정부는 재생에너지 자가소비 확대를 위하여 산업단지 등 전력수요 집중 지역의 재생에너지 자가 사용 전력량에 REC 발급 등 인센티브 부여를 추진할 계획이다. 산단 등을 대상으로 우선 시행 후 보급 속도 등을 종합적으로 평가하여 점진적으로 확대할 예정이다

  마이크로그리드 기반 구축

마지막으로 지역단위의 분산에너지 생산, 소비 체계 구축을 위해 마이크로그리드 기반 구축을 지원할 예정이다. 분산에너지 시스템으로 나아가기 위해서는 마을 단위의 고유한 특성을 고려한 독립적이고 자율적인 전력망 운영과 관리 능력을 제고할 필요가 있다. 이를 위해 농촌, 도서 등 마을의 고유한 특성을 고려해 AMI, 태양광 등 발전설비를 보급하는 한편, 지역별 최적의 전력망 구축 방안 발굴을 지원할 계획이다.

이와 더불어 마을 내 전력 생산자, 소비자, 서비스 제공자간 전력 직접거래 등 실증을 통해 프로슈머 기반의 개방형 전력플랫폼을 개발, 운영할 예정이다.

시장 · 제도 : 분산에너지 친화적인 시장 · 제도 조성

분산에너지 시스템으로의 전환을 위해서는 분산에너지의 특성을 고려한 전력시장, 계통 운영 등 시장 · 제도적 기반이 필요하다. 정부는 이를 위해 4가지 정책 과제를 제시했다.

 전력시장 개편

먼저 분산에너지 특성을 고려해 전력시장을 개편할 계획이다. 기존에는 대규모 석탄, 원자력 발전소에 적합한 ‘하루 전 시장’을 중심으로 운영해 왔다. 그러나 이는 기후에 따라 시시각각 변화하는 태양광, 풍력 등 변동성 재생에너지가 증가함에 따라 한계가 있다. 이에 따라 정부는 분산에너지를 시장메커니즘으로 관리하기 위해 신재생 발전량 예측 · 입찰제도를 도입할 예정이다.

재생에너지가 사전에 계획한 발전량을 이행했을 경우 SMP 이외에 3~4kWh의 정산금을 지급해 재생에너지 발전량 이행 능력 제고를 유도한다. 또한 20MW 초과 신재생 발전기를 중앙급전자원으로 등록해 발전량 입찰, 용량요금을 지급하고 출력제어에 대한 기회비용을 보상할 예정이다.

이와 더불어 전력시장의 실제 수급 여건을 보다 정밀하게 반영해 정확한 전력가치를 산정, 보상할 수 있도록 실시간 시장을 도입하고 전력 품질과 신뢰도 유지에 기여한 유연성 자원의 적정 가치를 보상하는 보조서비스 시장을 도입할 예정이다.

 통합발전소 제도 도입

두 번째로 여러 곳에 흩어진 분산에너지를 통합, 관리하는 주체인 통합발전소(VPP) 제도를 도입할 계획이다. 분산에너지는 기존의 석탄, 원전 등 대규모 발전소와는 달리 다수의 발전사업자가 소규모로 산재해 급전지시 없이 발전하고 있다. 분산에너지의 안정적인 확대를 위해서는 분산에너지에 대한 계통 · 시장 측면에서의 통합적인 관리가 중요하다. 이에 따라 정부는 분산에너지를 통합해 전력시장에 입찰, 참여하는 통합발전소 제도를 마련할 계획이다.

향후 신재생 입찰제도 도입과 병행해 일정한 자본, 설비, 인력 등을 갖춘 검증된 사업자를 통합발전소 사업자로 허가하고 일정규모 미만의 재생에너지는 통합발전소를 통해 전력시장에서 거래하도록 유도할 계획이다.

  배전계통 운영제도 마련

세 번째로 배전망에 연계되는 분산에너지를 관리하는 배전망운영자(DSO) 제도를 마련할 계획이다. 그간 계통운영자는 송전망에 연계되는 석탄, 원전 등 소수의 대규모 발전소 위주로 관리해 계통안정성을 유지해왔다. 그러나 향후 배전망에 연계되는 분산에너지가 증가함에 따라 배전망에 대한 능동적인 제어와 관리를 담당하는 운영자가 필요해질 전망이다. 배전망 운영자는 기존의 배전사업자와는 달리 배전망에 연계되는 분산에너지에 대한 능동적인 제어와 급전, 그리고 시장운영을 담당하는 망 운영자를 의미한다.

정부는 분산에너지 활성화 특별법 제정을 통한 법적 근거 및 배전 계통 제어를 위한 기반 기술 등을 마련하고 계통운영자와 협업해 지역단위 내 제어와 급전을 시행하는 DSO를 도입할 계획이다. 이와 더불어 배전망운영자는 발전, 판매 등 수익과 관계없이 공정하고 중립적으로 망을 운영해야 하는 바, 이를 위한 감독체계(例 : 배전감독원)도 마련할 예정이다.

 지역별 송배전 이용요금제 추진

마지막으로 지역별 특성을 반영한 송배전망 이용요금 제도도 마련할 계획이다. 현재 송전망 요금은 지역별 특성에 대한 고려가 미흡하다. 지역별 송전이용요금이 존재하나 전국을 4개 권역(수도권 북부, 남부, 비수도권, 제주도)으로만 구분해 구체성이 미흡하고 발전 측에는 이용요금 부담이 유예된 상황이다. 또한 RE100 확대 등에 따라 증가가 예상되는 전력시장 외 거래의 특징을 고려한 망요금도 미비한 상황이다. 이에 따라 정부는 지역별 송전요금 세분화, 지역별 에너지 가격, 지역별 계통 상황을 반영한 송배전망 요금제를 개발하고 도입할 계획이다. 이와 더불어 제3자 PPA, 직접 PPA 등 전력시장 외 거래와 전력시장 내 거래간의 형평성을 반영한 망 요금도 마련할 계획이다.

향후 계획

정부는 이러한 정책을 법적으로 뒷받침하기 위한 ‘분산에너지 활성화 특별법’ 제정을 추진할 계획이다. 분산에너지 활성화 특별법에는 분산에너지 활성화 기본계획과 더불어 통합발전소, 전력계통영향평가, 배전망 관리제도, 분산에너지 특구, 분산에너지 사용 의무화 등 분산에너지 확산 제도의 법적 기반을 포함하고 있다.

분산에너지 활성화 특별법은 전국적 단위로 전력 체계를 규정하는 기존 전기사업법이 다루기 어려웠던 개별 지역의 특성을 고려하고 분산에너지 시스템으로의 전환을 이끌 특별법이라는 점에서 의의가 있다. 정부는 전문가, 이해관계자, 일반 시민 등의 의견을 수렴하고 법령안에 대한 면밀한 검토, 국회와의 협력을 통해 특별법 제정을 적극적으로 추진해 나갈 계획이다.

또한 특별법 제정을 통한 법적 기반 마련 후 분산에너지 비중이 높은 지역을 분산에너지 특구로 지정해 VPP, DSO, 전력거래 특례 등 혁신 제도를 실증할 예정이다. 이 과정에서 발생하는 문제점을 적극적으로 발굴하고 이에 대한 대응책을 마련해 분산에너지 시스템으로의 전환을 가속화해나갈 계획이다.

문병철 산업통상자원부 분산에너지과장 keaj@kea.kr