SMP 0원 시간 늘어나면 기존 화력발전 수익 악화…재생에너지 백업전원 ↓

美선 재생E 증가 맞춰 천연가스 발전 설비도 증가…한국도 빠르게 대응해야

지난 명절 연휴 중 발생한 계통한계가격(SMP) 0원 사태는 앞으로 벌어질 재생에너지 사업자의 수익 악화와 함께 사업자 간 견제 현상이 심해질 수 있다는 경고 메시지였다. 초유의 SMP 0원 사태는 단순히 재생에너지 산업의 부작용으로 끝나지 않을 전망이다.

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본지는 최근 보도를 통해 현재 전력시장 구조상 재생에너지의 확대는 곧 SMP가 0원을 기록하는 시간의 확대로 이어질 것을 전망한 바 있다.

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이는 단순히 재생에너지 산업에 대한 부작용으로 끝나지 않을 것으로 보인다.

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인접한 국가인 일본의 사례에서 SMP 0원 사태가 전력시장에 어떤 영향을 미쳤는지 확인할 수 있다.

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지난 2012년 일본은 후쿠시마 원전 사태 이후 원전 전면 폐지 정책의 후속대책으로 재생에너지로 생산한 전력을 일정 기간 균등한 가격으로 구매하는 발전차액지원(FIT) 제도 도입을 본격화한다.

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이와 함께 일본의 태양광 시장은 급격한 성장세를 보인다. 제도 도입 이전인 2010년 3.6GW에 불과했던 태양광 시장 규모는 2012년 7GW 수준으로 두배 가량 성장한다. 일본 재생에너지 싱크탱크인 자연에너지재단에 따르면 2022년 기준 일본의 태양광 보급량은 79GW로 12년만에 22배 가량 늘어난 모습이다. 2018년 큐슈전력에서는 재생에너지의 급격한 증가로 인한 출력제어가 본격화된다. 이는 곧 도매시장의 현물거래 가격 인하로 이어졌다.

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지난 2020년 3~4월 두 달 사이에 현물가격이 0.01엔/kWh으로 하락한 기간은 총 196.5시간으로 전년도 같은 기간보다 5배 가량 늘었다. 한국은 지난 11일과 12일에 걸쳐 2시간을 기록했지만, 언제든 SMP가 0원인 시간이 급격하게 늘 수 있다는 것.

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이처럼 낮은 전력가격은 한전과 같은 전력판매회사에게는 호재였지만, 반대로 발전회사들에게는 악몽과도 같은 일이었다. 재생에너지는 연료비가 0원이기 때문에 그나마 나았지만 연료가 투입되는 석탄·LNG 회사들은 연료비 뿐아니라 유지·운영비 등을 제대로 마련하기 어려워졌다. 일본의 노후 화력발전설비의 휴·폐지가 이 시기부터 본격화됐다.

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한국에서도 SMP가 0원인 시기가 이어지면 기존 화력발전사들의 수익성 악화가 본격화된다. SMP가 0원이라는 것은 중앙급전발전원들이 모두 필수계통유지운전(Must run) 중이라는 것으로, 이때는 투입된 연료비만 보상받을 수 있기 때문이다. 재생에너지의 증가가 기존 화력발전설비의 휴·폐지로 이어질 가능성이 크다.

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이 경우 재생에너지의 간헐성으로 인한 부작용이 우려된다.

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일본의 경우 재생에너지 증가에 따른 발전비중이 2022년 기준 21.7%까지 증가한 가운데 최근 몇 년 간 여름·겨울철 전력예비율 부족 문제에 시달렸다. 여름철에는 고온 현상 발생시, 겨울철에는 한파 등으로 인한 재생에너지 발전량이 낮아져도 이를 커버해야 할 화력발전설비가 이미 휴·폐지된 탓이다.

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일본 자원에너지청이 지난 1월 발표한 ‘전력시스템을 둘러싼 현상’ 자료에 따르면 여름철 도쿄의 전력예비율은 ▲2017년 3.5% ▲2018년 3.8% ▲2019년 4.7% ▲2021년 3.8% ▲2022년 4.4% ▲2023년 4.8%로 전력부족의 마지노선으로 불리는 3%를 간신히 웃돌았다.

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겨울철도 ▲2022년 3.1% ▲2023년 4.9%로 최근 들어 위태로운 수치를 보이고 있다.

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이 같은 수치는 정부 차원의 강력한 에너지 절약·절전 호소에 따른 것으로 당초 2022년 중순 예상한 도쿄의 겨울철 예비율은 -0.6%에 달했다.

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특히 2015년 설립한 일본의 계통운영사령탑인 전력광역적운영추진기관(OCCTO)을 통한 전력융통이 도움이 됐다는 게 일본 자원에너지청 측의 설명이다.

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일본 자원에너지청에 따르면 OCCTO는 전기의 수급상황이 악화되거나 악화될 우려가 있는 경우 전기사업법에 근거해 전기사업자에게 수급상황을 개선하기 위한 지시를 할 수 있다. OCCTO는 2022년 전력피크로 인한 수요 증가나 태양광 발전소의 출력 감소에 따른 전력부족 문제에 대응해 송배전사업자에게 전력융통을 24회 지시했다.

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문제는 한국은 일본과 달리 하나의 큰 전력망으로 연결돼있다는 점이다. 일본의 경우 지역별로 10개 가량의 계통운영회사가 나뉘어져 있어서, 평상시에는 따로 전력을 공급하지만 위급 상황에 융통이 가능하다.

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반면 한국은 하나의 사업자로 운영되는 단일 계통이기 때문에 이 같은 대책마련이 쉽지 않다. 앞으로 SMP 0원 사태가 확대될 때 이에 제대로 대응하지 못할 경우 전력시장 붕괴로 이어질 수도 있다는 얘기다.

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재생에너지 증가에 따른 화력발전소의 중요성은 최근 미국의 사례에서도 찾아볼 수 있다.

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미국 에너지청(EIA)이 지난해 3월 발표한 바에 따르면 미국의 천연가스 단일화력발전소(SCGT)의 월평균 용량계수은 지난 2020년 이후 지속적인 증가 그래프를 그렸다. 재생에너지 증가에 따른 변동성에 신속하게 대응하기 위해서다.

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EIA에 따르면 SCGT는 복합화력발전기 대비 2~3배 가까이 전력 생산 속도가 빠르기 때문에 재생에너지의 변동성에 신속하게 대응할 수 있다. 이 같은 측면에서 LNG 화력발전소 보급량이 크게 늘어나고 있는 것.

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2021년 2121MW의 SCGT가 가동을 시작했고, 2022년 1196MW가 추가로 운전을 시작했다. 텍사스에서는 2021년과 2022년 추가 설치된 발전설비 용량의 절반 가까이를 SCGT가 차지했다는 게 EIA 측의 설명이다.

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한국 역시 재생에너지가 증가할수록 백업전원의 필요성이 크게 높아진다. 기존 석탄·LNG 화력발전은 재생에너지 변동성에 대응하는데 있어서, 양수발전 다음으로 적합하다는 평가를 받는다. 그러나 재생에너지 증가로 인한 기존 화력발전소의 수익성 악화는 반대로 재생에너지가 증가하면서 반드시 확보해야 할 백업전원을 무너뜨리는 결과를 가져올 것으로 전망된다.

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전력당국 한 관계자는 “지난 제10차 전력수급기본계획부터 에너지저장장치(ESS) 같은 스토리지 등 백업전원이 포함되기 시작했다. 앞으로 발표될 제11차 전기본 등에서도 기본적으로 이 같은 설비는 강화될 것으로 보인다”며 “다만 정부가 재생에너지 증가에 따른 백업전원 확보를 합리적으로 조율해야 할 것”이라고 말했다.

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출처 : 전기신문 / 윤대원 기자