[이미디어= 황원희 기자] 지난 4월 19일 한국미래기술교육연구원 주관으로 여의도 전경련회관에서 ‘분산에너지활성화특별법 시행 민간시장 확대방안’에 대한 세미나가 열렸다. 「분산에너지활성화특별법」은 2023년 6월 제정됐으며 2024년 6월 대규모 전기 사용 시설이 전력 계통에 미치는 영향을 평가함으로써, 전력수요의 특정지역 집중을 완화하기 위해 본격적으로 시행된다. 이날 세미나에서는 전력시장 내 지역별 가격신호 제공 방안을 비롯해 분산에너지 활성화 특별법 세부지침, 전기사업법 개정, 수소 연료전지 비즈니스 모델 확장 방안 등의 내용이 발표되었다.

분산에너지는 시대적 요구 

▲세미나 전경

한국에너지공단 김근호 팀장은 ‘분산e 활성화 특별법 제도 설계 및 세부지침’에 대한 발제를 진행했다. 분산에너지활성화특별법은 시행까지는 3년이 넘는 시간이 걸렸으며 이 기간 동안 여러 가지 장애 요인이 있었는데, 분산에너지 분산형 전원에 대한 언급이 예전부터 있었으나, 중앙 집중형 시스템이 안정적으로 운영되어 왔기 때문에 실질적인 구체화가 어려웠던 상황이었다. 이 추진 계획을 수립하는 동안 법제화가 시도되었으며 김성환 의원이 발의한 특별법은 작년에 법제사법위원회와 본회의를 거쳐 통과되었고, 이제 6월에 시행을 앞두고 있다. 이같은 획기적인 방안을 통해 언론으로부터 많은 주목을 받았으나 이미 미국이나 호주는 법제화가 되지 않아도 분산에너지가 활성화되어 있다.

분산에너지특별법 제정 배경은 대규모 발전소와 한전을 중심으로 한 60~70년대 중공업의 성장과 함께 전력 소비량이 급격히 증가했던 시기와 무관하지 않다. 당시 엄청나게 늘어난 소비량을 감당할 수 있는 발전기를 설립했으며 통전망과 배전망을 통해 안정적인 전력공급을 할 수 있게 되었다. 저렴하고 안정적인 전기 공급을 최우선으로 해왔지만 결국 이 저렴이라는 단어가 발목을 잡게 되었다. 2010년 초반 대규모 정전사태가 일어났는데 냉방 가동에 대한 부하가 생겼으며 막상 송전망과 배전망을 더 많이 설치하려고 하니까 밀양에서 이를 받아들이지 못하겠다는 시위를 했으며 이는 지역 수용성 문제가 불거지게 된 계기를 만들었다.
 

우리나라의 경우 80%의 전력이 대형발전기를 통해 이루어지고 있는데 태양열이나 풍력은 변동성 재생에너지라 할 수 있다. 2021년 기준 총 발전량 대비 태양광과 풍력 등 변동성 재생에너지원의 발전비중은 약 5.2%에 불과하지만 전력계통의 안정적 운영에는 도전일 수밖에 없다. 분산 에너지는 재생 에너지보다 더 큰 상위개념이라 할 수 있다. 분산에너지는 현재까지의 중심이 되는 발전기들이 주로 해안가에 집중되어 있고, 수요가 주로 수도권에 집중돼 있어 전력이 생산지와 소비지가 분리되어 있다. 이로 인해 장거리 전력망이 필수적이지만 비용과 수용성 문제가 발생한다. 따라서 분산에너지활성화특별법의 핵심은 지속 가능한 지역 내 생산과 소비를 지향하는 데 있다. 이러한 목표를 달성하기 위해 앞으로 지어질 발전소는 분산 에너지를 사용하고, 분산형 전원으로 구축되며, 수요가 있는 지역에 집중되어야 한다.
 

우리나라는 전력수요의 수도권 집중으로 장거리송전선로 건설과 수도권 내 공급능력 확충이 필요한 상황이다. 10차 장기송변전계획에서 21년부터 36년까지 송전선로 22,491C-km 증설, 변전설비 168,920MVA 확충 계획이 있다. 향후 간선 전력망 지속 구축과 더불어 분산화 정책 병행으로 대규모 송전망의 최소화가 필요하다.

배전망과 ESS 관리 감독 강화해야

배전망의 관리 감독도 강화할 필요가 있다. 배전망에 연계되는 분산에너지 증가에 따라 배전망에 대한 능동적인 운영 및 관련 설비 등을 관리하는 체계가 필요하며 이를 통해 배전망에 대한 능동적 예측과 감시, 평가를 수행하는 배전망 관리 의무를 부여할 수 있다. 또한 전체 전력 시스템의 안정적 운영을 위한 배전-송전 연계성 강화가 필요하다.

그에 따른 ESS 관련 신사업(저장전기판매사업)이 주목받을 것으로 보이는데 이는 저장전기판매사업자가 모든 종류의 전기를 전기저장장치(ESS)에 저장한 후 분산에너지 특화지역내 저장전기를 필요로 하는 자에게 직접 판매하는 것을 일컫는다. 기존 ESS는 피크저감을 위한 자가소비용 또는 재생에너지 연계형 중 단일 용도로 사용이 제한되었으나 저장전기판매사업을 통해 특화지역내 다양한 사업모델 추진이 가능하게 되었다.
 

그밖에 분산에너지 통합발전소사업(VPP)이란 20MW 초과 개별자원 또는 집합전력자원을 모집한 전력중개사업자가 하루 전 예측 발전량을 제출하고 당일 발전량이 기준 오차율을 충족한 경우 정산금을 지급하는 제도를 말한다.
 

오는 6월부터 재생에너지 발전량 입찰제도가 제주에서부터 시행될 것으로 보이는데 이는 재생에너지 확대에 따른 변동성 완화를 위해 재생에너지 발전기의 급전자원화를 유도하기 위한 것이다. 따라서 1MW 초과 재생에너지가 중앙급전발전기와 같이 예상발전량과 가격을 상시 입찰하고 전력시장을 통해 낙찰할 수 있다. 가격책정과 정산을 위해 재생에너지의 입찰가격과 중앙급전발전기의 변동비 중 가장 높은 값으로 제주 시장가격을 결정하되 중앙급전발전기와 같은 인센티브를 지급하게 된다.

기존 단점 보완 시급

결국 분산에너지는 2050년 탄소중립을 위해 기존의 단점을 보완하면서 분산형 체제로 전환해야 한다는 지적에 따른 것이었다. 우리나라는 전력 소비 순위가 세계 8위로 높은 편에 속한다. 이는 제조업 위주의 국가라는 이유도 있지만, 전력을 많이 사용하는 것에 기인하고 있다. 그러나 독일이나 프랑스와 같이 경제 규모가 비슷하거나 작은 나라들보다 전력 소비가 높은 편이다. 이는 우리나라의 에너지 소비가 여전히 전기화되고 있는 과정에 있으며, 앞으로 더 증가할 것으로 예상되고 있다. 

▲다양한 분산에너지 방안 (제공=한국에너지공단)

가정에서도 도시가스 사용이 줄고, 전기차가 보급되면서, 일상 생활의 여러 측면이 전기화되고 있기 때문이다. 이러한 상황에서 발전소와 수요지가 분리되어 있는 것은 문제점으로 지적되고 있다. 또한 해외에서는 디스트리뷰션(분산배전)이 활발하게 이루어지는데, 이는 배전이 지역적으로 이루어지기 때문이다. 하지만 우리나라는 전력 거래소가 수급 관리를 담당하고 있다. 이는 전력 거래소가 실시간으로 전력 수요를 따라가며 예비율을 유지하면서 수급을 관리한다는 것이다.

PPA 확대에 따른 시스템 확충해야

이어서 전력거래소 전력신사업팀 이원행 차장이 ‘2024년 전력시장의 변화와 분산에너지활성화특별법 시행에 따른 민간시장 확대’를 주제로 발표를 진행했다.
 

PPA(Power Purchase Agreement) 확대 배경은 최근 전력 시장의 자율성 확대, ESG 경영 압력 증가, 에너지 신산업 활성화 필요성, 전력 공급에 대한 제약 완화의 필요성에 따른 것이다. 이러한 배경 아래, PPA 기반의 신사업이 많이 확대되고 전기사업법을 통해 개정되고 있다.

직접 PPA는 2021년 4월에 전기사업법 개정으로 처음 시행되었으며, 발전 사업자와 전기 사용자 간에 계약을 맺고 발전자가 발전량을 초과할 경우 초과 발전량을 KPX 전력시장에 판매하는 것을 골자로 한다. 발전량을 소비자가 모두 사용한 후에도 추가적인 전력 공급이 필요할 경우, 한전 또는 전력시장에서 구매할 수 있다.
 

이를 위해 발전 사업자, 공급 사업자, 정기 사용자가 각각 참여자로 등록되어야 한다. 발전 사업자는 설비 용량이 1MW를 초과해야 하며, 재생에너지 발전원을 이용해야 한다. 공급 사업자는 전자정보통신 분야의 기사를 2명 이상 고용하여 등록해야 하며, 정기 사용자는 수전 설비 300kVA 이상을 설치하거나 계약 전력이 300kW 이상이어야 한다.

직접 PPA 절차 개선 이루어져야

직접 PPA의 절차는 발전 사업자가 전기 신사업자로 등록한 후, 발전 사업자와 공급 사업자 간의 전력 공급 계약 및 망 이용 계약을 체결하고, 한국전력공사와 계약을 진행한다. 이후에는 발전 사업자와 공급 사업자가 이 파워 마켓에 회원 등록하고 전력 거래를 진행한다.

직접 PPA 전력 거래 대금은 다섯 가지 방법으로 비용이 구성된다. 첫 번째는 전력량 대금으로, 계약 단가를 기반으로 상호 합의하여 정한다. 전기 사용자가 재생에너지 공급 사업자에게 납부하고, 재생에너지 공급 사업자가 발전 사업자에게 지급한다. 두 번째는 망 이용 요금으로, 송배전 전기 설비 이용에 대한 요금이다. 이 요금은 한전과 망 이용 계약을 통해 결정된다. 세 번째는 기반 기금으로, 전기 사용자가 전기 요금의 37%를 기반 기금으로 납부한다. 이 기금은 한전이 관리하며, 전기 사용자가 재생에너지 공급 사업자에게 지불하고, 재생에너지 공급 사업자가 한전에게 지불한다. 네 번째는 거래 수수료로, PPA 운영 및 시스템 구축 등에 대한 비용이다. 현재는 거래 수수료가 유예되어 있으며, 유예 기간은 3년이다. 다섯 번째는 부가정산금으로, 전력시장 비용으로 발생하는 금액이다. 현재는 973원으로 정해져 있다.

수소연료전지 보급은 가격이 걸림돌

뒤를 이어 ‘분산법 시행에 따른 수소연료전지 비즈니스 모델 확대방안’에 대해 한국수소연료전지산업협회의 김정숙 사무국장이 발표를 진행했다. 연료전지는 일반 발전과는 달리 연소 방식을 사용하지 않고, 수소나 천연가스를 활용하여 전기를 생산하는 특징이 있다. 전기를 생산하는 과정에서는 연료인 천연가스가 개질기를 거쳐 수소 이온을 만들고, 공기를 통해 산소와 반응하여 물을 생성한다. 이 과정에서 발생하는 열과 전자 이동을 통해 전기를 생산한다. 이러한 특성으로 연료전지는 소음이나 진동이 적고, 날씨에 영향을 받지 않으며 콤팩트한 사이즈로 공간을 효율적으로 활용할 수 있다. 오는 6월 청정수소발전 입찰제가 예정되어 있는데 청정암모니아의 발전이 시작되지 않을까 하는 생각을 갖고 있지만 아직 국내에 암모니아를 도입하기에는 이른 시기인 것 같다.

▲분산에너지 개념도

액화 수소는 이론적으로 가능하지만 기술적으로 굉장히 어려운 과정을 거쳐야 한다. 호주에서 생산되는 수소는 충분히 청정하지 않아서 사용이 어려운 경우가 많으며, 청정한 수소를 얻기 위해서는 추가적인 처리가 필요하다. 이에 따라 수소 연료전지를 활용한 발전은 아직까지는 전력 시장에서 비중이 낮다. 연료전지는 소음이나 진동이 적고 날씨에 영향을 받지 않으며, 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있지만, 발전량을 제어하기 위해서는 복잡하고 비용이 많이 드는 장치들이 필요하다. 따라서 기술적인 발전과 시장 경제적인 측면을 조화롭게 고려해야 한다. 현재 전 세계적으로 연료전지는 보급되고 있지만, 아직까지는 전력 시장에서 차지하는 비중이 낮은 편이다.

분산 전원으로서 연료 전지는 조립형 블록처럼 쉽게 병렬로 설치할 수 있어서 도심지나 공원 등에 적합하다. 하지만 현재의 전력 구조는 저렴한 것부터 우선적으로 공급되기 때문에 연료 전지의 비용이 상대적으로 높아서 시장에서 더 많은 점유율을 확보하기 어려운 상황이다. 또한, 수도권에 전력 수요가 집중되어 있기 때문에 자립률이 낮은 편이다. 전력 시설을 생산과 소비가 동시에 이루어지는 곳에 설치해야 하는데, 이는 수도권에서의 전력 시설 설치를 필요로 한다. 현재는 정책과 시장에 상당히 의존적이라 최적의 경제성을 확보하기 위해서는 더 많은 노력이 필요하다.

분산에너지사업 지원 규정 명확치 않아

정부 정책에서는 분산 전원을 통한 연료 전지의 활용을 강조하고 있으나, 현재 시장 상황에서는 이를 지원하기에는 제약이 많은 편이다. 시장에 이미 두산퓨어셀과 블루에너지 SK가 주도하는 PFC와 SFC 모델이 주를 이루고 있으며, 이들의 공장 용량만으로도 매년 700메가와트가 생산되고 있다. 그러나 이 시장은 겨우 유지만 하고 있는데 정부는 연료 전지 산업이 정책이나 시장에 너무 의존하지 않도록 하려는 것으로 보인다. 

 

분산 특별법에서는 분산 에너지 사업을 지원하기 위한 규정이 있지만, 이 규정의 범위와 해석이 아직 명확하지 않은 상황이다. 이에 대한 해결책으로는 규정의 범위를 명확히 하고, 사업에 필요한 요건을 충족시키면 분산 전원 시설을 설치할 수 있는 곳을 찾을 수 있을 것이다. 그러나 이를 위해서는 연간 사용량이 20만 메가와트 이상이거나 연 면적이 30만 2500평 이상인 시설을 찾아야 하므로, 적절한 위치를 찾는 데에는 여전히 어려움이 있다.

AI 및 디지털 기술발전은 연료전지 사업의 마중물

분산 전원 및 연료 전지 산업에 대한 정부의 정책 지원이 있음에도 불구하고, 시장 상황에서는 여전히 제약이 많다. 이에 대응하여 비즈니스 모델을 조정하고 데이터 센터를 중심으로 한 전력 수요를 흡수하는 방향으로 몇가지 전략을 세워야 할 것으로 보인다.

첫 번째로 데이터 센터 중심의 전력 수요 관리에 있다. 데이터 센터는 현재와 미래의 AI 및 기타 디지털 기술 발전을 지원하기 위한 중요한 인프라이다. 데이터 센터와 관련된 비즈니스 모델을 확장하고, 데이터 센터가 지역에 수요를 창출하고 전력을 소비할 수 있도록 하는 방안을 모색해야 한다. 두 번째로 협력 및 지자체와의 협업 강화를 해야 한다. 데이터 센터 및 관련 비즈니스 모델을 구축하기 위해서는 지자체와의 협력이 필수적이다. 

 

분산 특구를 통한 혜택 제공 및 데이터 센터 설립에 대한 장소 선정에 대한 협력이 필요하다. 세 번째는 AI 및 디지털 기술의 발전에 따른 전력 수요의 변화를 고려해야 한다. AI 및 디지털 기술의 발전에 따라 전력 수요가 크게 변화할 것으로 예상된다. 데이터 센터 설립 및 운영에 있어서 이러한 변화를 고려하고, 데이터 센터가 미래에 필요한 전력 수요를 충족할 수 있는지를 검토해야 한다. 네 번째로 기업 및 민간 부문과의 협력이 필요하다. 데이터 센터 운영 및 관련 비즈니스 모델에 대한 민간 부문과의 협력을 강화하여, 데이터 센터의 지속적인 운영과 발전을 지원해야 한다. 이를 통해 데이터 센터가 전력 수요를 흡수하고, 지역 경제에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.
 

그밖에 기술 혁신 및 비용 절감이 이루어져 한다. AI 및 디지털 기술의 발전에 따라 전력 수요가 증가할 것으로 예상되지만, 이러한 기술을 통해 비용을 절감하고 전력 효율성을 높일 수 있는 기회가 있다. 이를 통해 데이터 센터 및 관련 비즈니스 모델의 지속 가능성을 높일 수 있다. 이러한 방향으로 데이터 센터를 중심으로 한 전력 수요 관리 및 비즈니스 모델을 확장하고 발전시킴으로써, 분산 전원 및 연료 전지 산업의 발전을 지원할 수 있을 것으로 기대된다. 

 

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