일 자	2018.10.2.(화)	문 의	김지수 비서(010-5758-3144)

신재생 보급 늘수록 블랙아웃 위험성 커진다?

‘2023년부터 전력계통 불안’알면서도 8차 전력수급계획에는 대책 미흡

고속도로는 막히는데 계속해서 차만 밀어 넣는 꼴...꽉 막히면 대혼란

신재생 출력 변동 극복 못하면 주파수 저하 문제 심각

신재생에너지의 출력 변동 문제를 해결하지 못하면 2023년부터 블랙아웃(대정전) 위험성이 커질 것으로 전망된다. 정부는 지난 해 <제8차전력수급기본계획> 수립 당시 이러한 문제를 알면서도 이를 묵과한 채 재생에너지 보급 확대에만 치중하고 있는 것으로 드러났다.

김삼화 의원(바른미래당 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회)이 산업통상자원부와 한국전력거래소로부터 제출받은 국정감사 자료에 따르면, ‘8차 전력수급기본계획 전원구성 워킹그룹(WG)’은 <재생에너지3020계획>대로 신재생에너지 보급이 늘어나면 주파수의 안정성이 확보되기 어렵기 때문에 ESS와 양수발전소 확충을 권고했다.

하지만 문제는 ESS, 양수발전소와 같은 백업전원을 구축하는데 시간이 오래 걸려 당분간 백업전원이 부족한 상태에 놓일 수 있다는 점이다.

태양광과 풍력발전은 원자력이나 석탄 같은 기저발전과 달리 햇볕과 바람에 영향을 받아 발전량이 수시로 변동한다. 출력이 일정하지 않아 전력의 주파수에 영향을 미친다. 전력계통만 놓고 보면 악성 전원인 것이다. 따라서 재생에너지 확대 시 주파수조정ESS와 같은 백업설비에 대한 준비는 필수적이다.

전력 변동성을 수용하기 위해 주파수를 조정할 수 있는 설비. 5분 이내 단기적인 변동에는 주파수조정ESS와 가변속 양수발전기가 대응하며, 그 이상의 주기에는 가스터빈이나 LNG, 석탄발전소 등이 대응함.

※ 전기의 주파수는 전압과 함께 전력품질을 결정하는 핵심적인 요소다. 주파수는 전기의 수요량과 공급량에 따라 달라지는데, 발전량이 부족해지면 전기는 전체 전력량을 유지하기 위해 저절로 주파수가 떨어지게 된다. 그런데 주파수가 적정 범위를 벗어나면 이를 공급받는 전자기기들과 발전기 터빈에 심각한 영향을 미치게 되어 블랙아웃(대정전사태)의 위험성이 높아진다. 이로 인해 우리나라에서는 <전기사업법 제18조>에 기반하여 주파수를 60±0.2Hz 범위에서 유지하도록 엄격하게 규정하고 있다.

그런데 전력거래소가 워킹그룹에 제출한 ‘신재생 확대에 따른 주파수 안정성 및 유연응동력 분석 자문’보고서에 따르면, 현재 구축되어있는 주파수조정ESS(376MW) 규모로는 2023년부터 신재생에너지의 변동성을 수용할 수 없다. 즉 추가적인 ESS와 양수발전기가 이 시기부터 준비되어 있어야 하는 것이다.

때문에 제8차전력수급기본계획에서는 ‘양수발전기 2GW 확충’과 ‘ESS 0.7GW 추가 설치’를 대책으로 제시했다. 하지만 해당 자문보고서가 분석한 값에 따르면, ESS 0.7GW를 조기에 확충한다 하더라도, 추가 양수발전기가 없을 경우 2027년부터는 대응 능력에 공백이 생기게 된다. 양수발전기 건설에는 10년 이상 소요되기 때문에 이마저도 현실 불가능한 계획인 것이다.

<제8차전력수급기본계획>의 ‘발전설비 건설계획’에도 신규 양수발전기는 2029년부터 공급되는 것으로 예정되어있음.

한편, 한국전력공사는 2016년에 <변동성 전원의 계통영향 평가 및 대책방안 연구>에서 ‘신재생에너지 발전량 비중이 11.7%로 확대되면 2024년부터 주파수 변동이 계통의 수용한계를 넘어선다’고 결론내린 바 있다. ‘2029년 계통에서 수용할 수 있는 풍력과 태양광의 한계 용량은 각각 5.3GW, 10.9GW’인 반면 <재생에너지3020> 상 풍력과 태양광 보급 목표는 각각 17.7GW와 36.5GW로, 연구보고서가 밝힌 한계 용량에 비해 약 3배 더 많다. 결국 수용한계를 3배나 넘어선 비현실적인 목표를 잡은 것이다.

김삼화 의원은 이와 관련 “전력안정성이 확보되지 않으면 ‘블랙아웃’까지 이어질 수 있는 만큼, 신재생에너지의 간헐성 극복은 재생에너지 보급 이전에 반드시 고려돼야하는 조건”이라며, “그런데 정부가 이러한 기본적인 전제도 제대로 검토하지 않고 무리하게 <재생에너지3020>을 추진한다는 사실은 ‘고속도로는 막히는데 계속해서 차만 밀어 넣는 꼴’”이라고 비판했다.

김 의원은 이어 “재생에너지 설비의 안전성 문제와 불확실한 재생에너지 잠재량에 이어, 전력공급 안정성 문제까지 드러났다”며 “문재인 정부가 추진하고 있는 재생에너지 보급 정책 전반에 대해 전면적인 재검토가 필요하다”고 덧붙였다.

첨부1: <8차 전원구성 워킹그룹 7차 회의자료>

첨부2: <신재생 확대에 따른 주파수 안정성 및 유연응동력 분석 자문> 일부

첨부3: <변동성 전원의 계통영향 평가 및 대책방안 연구> 일부

첨부1: <8차 전원구성 워킹그룹 7차 회의자료>

8차 전원구성 WG

(7차 회의자료③, ‘17.11.23)

신재생 보급전망 변경사항 및 백업설비 재검토

1. 검토 배경

□ 지난 전원구성WG 4차 회의(’17.9.22)에서 신재생 출력변동 대응을 위한 백업설비의 구성을 논의하고 결과를 도출

□ 재생에너지 3020계획에 따라 태양광‧풍력 등 변동성 전원의 보급전망이 변경되면서 신재생 백업요구량 및 설비구성 재검토

ㅇ ‘30년 태양광‧풍력 설비용량* : (기존) 48.7GW → (변경) 54.2GW

* 사업용 및 자가용 설비용량 합계

< 신재생 3020계획 연도별 설비용량 전망 변경내역 (단위:GW) >

구 분		’17년	’22년	’26년	’30년	’31년
기 존	태양광	5.8	13.9	22.3	33.0	34.8
	풍력	1.2	4.1	9.1	15.7	16.9
변 경	태양광	5.7	14.3	24.0	36.5	36.7
	풍력	1.2	4.4	10.0	17.7	17.7

2. 설비구성(안)

□ 변경된 재생에너지 보급전망에 대한 백업요구량 재검토 결과*
1분 백업요구량이 1.5GW로 기존 1.4GW 대비 0.1GW 증가

* 주파수 안정성 - 전영환 교수(홍익대),  유연응동력 - 주성관 교수(고려대)

ㅇ 전체 백업요구량 산정시, 요구량이 가장 많은 1분 변동성 백업요구량을 기준으로 결정

< 시간단위별 백업요구량 산정 결과 (2031년 기준, MW) >

구 분	주파수 안정성	유연응동력 분석
	1분	5분	30분	60분	120분
기 존	1,371	160	0	0	0
변 경	1,482	1,185	0	569	325

□ 가변속 양수발전기는 2.0GW로 유지하고, ESS를 0.7GW로 확대

* 전체 요구량에서 양수 2GW의 1분 변동성 대응력 830MW를 제외한 수치

ㅇ 4차 회의(’17.9.22) 결정과 같이 ESS 용량은 설비계획에 미반영

< 백업설비 용량 산정 결과 (2031년 기준, MW) >

구 분	1분 요구량	양수 2GW의 1분 변동성 대응력	ESS 용량
기 존	1,371	830	531
변 경	1,482	830	652

첨부2: <신재생 확대에 따른 주파수 안정성 및 유연응동력 분석 자문> 일부

첨부3: <변동성 전원의 계통영향 평가 및 대책방안 연구> 일부