◆태양광 늘수록 커지는 '기상 리스크'
25일 한국전력공사 전력통계월보에 따르면 지난 4월 국내 태양광 발전량은 410만89㎿h로 전체 발전량에서 9.24%를 차지했다. 태양광 발전량 집계를 시작한 2021년 7월(219만141㎿h)과 비교하면 2년9개월 만에 87%가량 늘어난 것이다.
태양광 발전 비중이 커질수록 계통 운영 방식도 바뀌고 있다. 원전이나 액화천연가스(LNG) 발전과 달리 태양광은 일사량과 구름 등 날씨에 따라 발전량이 달라지기 때문이다.
전력당국이 가장 우려하는 시나리오는 폭염과 흐린 날씨가 동시에 나타나는 경우다. 기온이 오르면 냉방기기 사용으로 전력 수요는 치솟지만 남부 지역을 중심으로 구름이 많아지면 태양광 발전량이 예상보다 감소할 수 있다. 수요는 늘어나는데 공급 여력은 줄어 다른 발전원이 이를 보완해야 하는 상황이 발생한다.
특히 구름 이동에 따라 수분 단위로 발전량이 급변할 수 있다는 점이 계통 운영과 관련해 핵심 변수다. 계통 운영기관은 갑자기 감소한 태양광 발전량을 다른 발전원이나 예비자원으로 즉각 보완해야 한다. 이 때문에 태양광 비중이 높아질수록 실시간 공급 능력을 조절할 수 있는 '전력망 유연성' 확보의 중요성이 커지고 있다.
전력망 유연성이란 전력수요와 재생에너지 발전량이 급격히 변하더라도 공급과 수요의 균형을 안정적으로 유지할 수 있는 능력을 말한다. 결국 전력수요와 재생에너지 발전량이 동시에 급변하더라도 공급과 수요의 균형을 유지할 수 있느냐가 전력 안보의 핵심이다.
◆글로벌 과제로 떠오른 유연성···해외는 이미 '대응 총력전'
재생에너지 확대에 따른 계통 운영 부담은 해외에서도 공통적인 현상이다. 독일은 태양광과 풍력 발전 비중이 높아지면서 햇빛과 바람이 모두 부족한 '둔켈플라우테'에 대비해 국가 간 전력망 연계와 천연가스 발전 등 다양한 수단을 활용해 계통 안정성을 유지하고 있다. 최근에는 에너지저장장치(ESS) 보급도 확대하는 추세다.
미국 캘리포니아도 대응책을 마련해 뒀다. 2013년부터 태양광 발전 설비가 빠르게 확대되면서 낮에는 태양광 발전이 급증했다가 해질 무렵 급감하는 '덕 커브' 현상이 나타나자 대규모 ESS와 수요관리(DR)를 확대해 출력 변동성을 흡수하고 있다.
국제에너지기구(IEA)는 연례보고서 '전력 2026(Electricity 2026)'을 통해 태양광과 풍력 등 재생에너지 확대에 따라 전력계통의 '유연성' 확보가 핵심 과제로 떠오르고 있다고 진단했다. 태양광과 풍력 등 변동성 재생에너지 비중이 높아질수록 단순히 발전설비를 늘리는 것만으로는 안정적인 전력 공급이 어렵다는 지적이다.
IEA는 ESS와 수요관리(DR), 송전망 연계 등 다양한 유연성 자원을 함께 확보해야 한다고 제언했다. 특정 기술 하나보다 여러 수단을 조합해 기상 변화에 대응하는 체계를 갖춰야 한다는 취지다.
◆기후변화가 키우는 불확실성···국내 전력망의 과제
기후변화로 인한 전력수급의 불확실성은 더욱 커지고 있다. 기상청이 북인도양과 북태평양의 높은 해수면 온도 등 영향으로 올여름 평년보다 무더운 날씨가 이어질 것으로 전망한 만큼 올여름 태양광 변동성을 더욱 키울 가능성이 높다.
이에 따라 국내 전력시장도 발전설비 확충과 함께 계통 안정성을 높이는 투자와 운영 역량 강화가 병행돼야 한다는 지적이 나온다. 발전량 예측 정확도를 높이는 고도화된 기술 개발과 함께 기상 변화에 신속히 대응할 수 있는 송전망 확충과 유연성 자원 확보가 필수적이다.
발전업계 관계자는 "과거에는 한여름 낮 시간대 '최대수요(피크)' 관리가 전력 수급의 핵심이었다면 앞으로는 시시각각 변하는 재생에너지의 '출력 변동성'을 어떻게 제어하고 보완하느냐가 안정적인 전력 공급을 위한 관건이 될 것"이라고 강조했다.
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