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말했다. 따랐다. 언니? 지경이다. 했어. 도대체① 재생에너지의 '잃어버린 세월'
② 갈수록 좁아지는 '원자력 기회의 창'
③ 재생도 원자력도 필요한 '전력망과 유연성 자원'

기후에너지정책의 지향점은 결국 '지속가능성'일 수밖에 없습니다. 기후변화를 최대한 억제해 인류라는 종 자체의 지속가능을 추구하고, 이런 와중에 지속가능한 에너지를 생산하여 그 에너지를 지속가능하게 이용하고, 이를 통해 부가가치의 생산 또한 지속가능하게 만들어야 하는 것이죠. 이러한 지속가능성에 대한 추구와 함께 쌍(Pair)으로 거론되는 것이 있으니, 바로 비용입니다. 전기를 예로 들어보자면, 이전까진 연료비 중심의 고민과 논의가 이뤄졌던 것과 달리 이젠 LCOE(Levelized Cost of 차트의신
Electricity, 균등화발전비용) 차원에서의 고민과 논의가 이뤄지고 있죠. 연료비의 많고 적음만을 따지기엔 '연료비 0원'인 햇빛과 바람을 여타 발전원과 객관적으로 비교하기 어렵다는 이유에섭니다.

마치 지난 20대 대선후보 토론을 통해 RE100이라는 키워드가 대중에 회자됐던 것과 같이, 지난 21대 대선후개미지킴이
보 토론 당시, 한 후보가 'LCOE'를 자주 언급하면서, LCOE는 국내 대중들에게도 알려졌습니다. 물론, 당시 언급된 숫자 대부분이 오류라는 문제가 남았지만요. 2021년, 95번째 연재였던 〈[박상욱의 기후 1.5] 탄소중립, 한국만 유별? 재생에너지는 비싼 에너지?〉를 통해 세계적으로 재생에너지의 LCOE가 이미 화석연료의 LCOE보다 저렴해졌다는 동부하이텍 주식
소식을 전해드린 바 있습니다. OECD 산하의 NEA(Nuclear Energy Agency, 원자력기구)에 따르더라도, LCOE는 석탄(114달러/MWh), 가스(92달러/MWh), 원자력(68원/MWh), 태양광(54달러/MWh), 육상풍력(50달러/MWh) 순이었죠. 원자력기구의 집계로도 태양광과 육상풍력은 원전보다 저렴한 것으로 나타났던 겁니다. 이jw홀딩스 주식
는 당시 한국의 LCOE와는 거의 정반대일 만큼 '딴판'이었습니다. 당시 우리나라에선 육상풍력(113.3달러/MWh), 태양광(96.6달러/MWh), 가스(76.4달러/MWh), 원자력(53.3달러/MWh), 석탄(52달러/MWh) 순이었습니다.





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세월이 흐르며 국내에서도 재생에너지의 LCOE는 점차 떨어지기 시작했습니다. 세계 평균 대비 한참 더디긴 하지만, 그래도 조금씩 시장이 커지며 보다 우수한 효율의 발전설비를, 보다 저렴한 가격에 공급할 수 있게 된 덕분입니다. 미국의 LBNL(Lawrence Berkeley National Laboratory, 로렌스 버클리 국립 연구소) 연구진은 우리나라의 발전원별 LCOE를 분석, 전망한 결과를 공개했습니다. 2030년을 전후로 원전(50달러/MWh)과 20MW급 이상의 태양광(47~48달러/MWh)의 LCOE가 역전되고, 2035년엔 용량과 상관없이 태양광의 LCOE가 모든 발전원 가운데 가장 저렴해진다는 전망입니다.

연구진은 발전소의 건설비용 등이 포함된 OCC(Overnight Capital Cost)에 따른 결과라고 설명했습니다. 국내 태양광 발전의 OCC가 점차 줄어드는 것과 달리, 원전의 OCC는 자본비용의 증가로 연평균 2.6% 늘어난다는 분석입니다. 해상풍력의 경우, 2030년 고정식 해상풍력의 LCOE가 MWh당 100달러 수준으로 떨어지면서 이후엔 국내에서도 VRE(Variable Renewable Energy, 변동성 재생에너지)가 화석연료보다 저렴해지게 될 걸로 예측됐습니다.







한편, 연구진은 기성 발전원들의 LCOE에 사회적 비용을 포함할 경우의 LCOE에 대해서도 분석했습니다. 사회적 비용이란, 지금의 정책에 포함되어있지 않지만 지속가능성을 위해 필요한 비용을 의미합니다. 화석연료를 이용하는 발전원의 경우엔 탄소 비용, 대기오염 비용 등이 사회적 비용에 해당하고, 원자력발전의 경우엔 사고 위험 비용, 향후 고준위 방사성 폐기물 영구처분장 건설 시 처분장 지역 주민들에게 제공되어야 하는 비용 등이 포함됩니다. 그 결과, 석탄화력발전소엔 MWh당 10달러, 원자력발전소엔 8.7달러, 가스화력발전소엔 3달러의 비용이 더해졌습니다.

그 결과, 원전의 LCOE는 14~20% 가량 늘어날 것으로 나타났습니다. 또 다른 무탄소 발전원인 VRE와의 LCOE 역전 시점은 더욱 당겨지고요. 대규모 태양광발전의 경우엔 2030년이 채 되기 전 역전이 발생하고, 소규모 태양광발전 또한 2030년대 초반에 역전되는 겁니다. 또한, 2050년 전후로는 고정식 해상풍력발전의 LCOE와 원전의 LCOE가 비슷해질 것으로 나타났습니다. 그간 '비용 감축'이 우리나라 원전 수출의 핵심이었다면, 이젠 국내 전력시장에서의 지속가능성을 위해서도 더욱 효율을 높이고, 이를 통해 비용을 줄이기 위한 노력이 신속하게 진행되고, 그 성과가 현실로 나타나야 하는 상황이 된 셈입니다.







재생에너지의 발전단가를 낮추고, 원전을 포함한 무탄소 발전원 전반의 비중을 높이기 위해선 그저 발전설비만 늘리기만 하면 되는 것이 아닙니다. 이미 하루 중 태양광발전은 일시적으로나마 37.6%까지 그 비중이 커졌습니다. 이는 한낮이라는 본래의 전력수요 피크시점을 일몰 이후로 옮길 정도입니다. 여기서 전력시장 내의 대규모 태양광발전은 늘지 않고, 시장 외의 자가용 또는 PPA를 통해 가동되는 태양광 발전비만 50% 늘어나면 어떻게 될까. 단순 용량만 따졌을 때, 정오를 전후로 2시간 넘게 전국의 모든 석탄화력발전소가 발전을 멈춰야 합니다. 만약 이들 시장 외 발전량이 100% 증가할 경우, 석탄뿐 아니라 가스화력발전소 역시 대부분 일시정지를 면치 못 하게 되죠. 그럼, 전력시장에서 거래되는 태양광발전설비까지 지금보다 배가 된다면 어떻게 될까. 양수발전설비의 용량을 크게 늘리지 않는 한, 원전마저도 출력을 제한해야 하는 지경에 이릅니다.







원전은 발전설비의 특성상, 출력을 시시각각 자유롭게 조절하기 어렵습니다. 우리가 이를 '경직성 전원'이라 부르는 이유입니다. 때문에 BESS나 연계된 양수 등 기타 에너지 저장 시스템이 없이는 하루중 수급 그래프의 '최저점'을 넘어설 정도로 그 비중을 높이기 어렵죠. 다른 화력발전설비들의 계약 관계나 경제성 등을 고려하지 않은채, 그저 '전력의 탈탄소화'만 따져 본다면, 현재 원전의 하루 중 비중은 배가 되어도 감당 가능한 수준입니다. 전력시장 외 태양광 발전량만 50% 증가할 경우, 지금의 발전량에 기존 석탄화력발전량을 더한 수준까지도 원전은 비중을 높일 수 있습니다.

시장 안팎의 태양광이 배가 되면 어떻게 될까. 발전출력을 유연히 조절하지 못하는 원전으로서는 지금의 절반 수준으로 출력을 줄이는 수밖에 없습니다. 이는 일부 사람들이 원전과 재생에너지간의 대결구도를 만들어 갈등을 격화시키는 배경이기도 합니다. 하지만 이들은 발전설비가 시시각각 변하는 수요에 대응하여 출력을 조절해야 한다는 점은 거론하지 않습니다. 의도적이든, 의도적이지 않든 말이죠. 재생에너지의 간헐성도, 원전의 경직성도 모두 이러한 유연한 대응엔 결정적인 약점입니다. 결국, 무탄소 발전원의 확대를 위해선 재생에너지뿐 아니라 원전에 있어서도 '유연성 확보'가 관건인 셈입니다.







새정부의 출범과 함께, 공약이 실제 정책으로 추진되는 과정에 모두의 관심이 쏠리고 있습니다. 에너지전환에 있어선 '에너지 고속도로'가 대표적입니다. 민주연구원의 〈에너지 고속도로 10문 10답〉엔 이에 대한 나름의 설명이 담겨있습니다. 1단계로 서해안 에너지 고속도로를 통해 호남지역의 태양광발전과 한빛원전, 그리고 서남해와 서해의 해상풍력발전을 전력의 주요 수요지역으로 보내겠다는 계획입니다. 내륙에 건설하는 고압 송전탑이 아닌, 해저의 HVDC망을 활용하는 것을 골자로 합니다. 2단계로는 마찬가지로 해안선을 따라 서남해와 부울경 지역의 무탄소 발전원을 연결하고, 3단계로 동해안에도 마찬가지의 송전망을 구축하는 것으로 에너지 고속도로는 완성됩니다.







문제는, 공약과 정책 이행에 있어 중요한 요소인 '속도'입니다. 주요 고압 송전망이 구축되기까지 지금까지 소요된 시간을 보면, 우리나라의 대통령 임기를 아득히 넘어섭니다. 앞서 260번째 연재 〈[박상욱의 기후 1.5] 에너지전환? 이래도 망(網), 저래도 망(網), 그러면 망(亡)〉에서 전해드렸던 것처럼, 입지 선정부터 사업 인허가, 그리고 송전선로의 시공에 이르기까지 각 단계별로 지연을 부르는 사유는 집권여당이 어디든 공통적으로 경험하는 일입니다.







이재명 대통령은 최근 정부 부처의 '공급자 마인드'에 대한 강도 높은 비판을 한 바 있습니다. 그러나 공교롭게도 '에너지 고속도로'에서도 이와 비슷한 점이 드러납니다. 수요의 수도권 집중, 공급의 남부권 집중에 대한 완화책은 상대적으로 부족한 겁니다. AI에 대한 관심도, 재생에너지에 대한 관심도 그 어느 때보다 높아졌습니다. 그런데 전국 데이터센터의 전기공급 및 사용신청의 대부분이 수도권에 집중되고, 전국 신재생에너지 발전설비의 대부분이 호남과 영남에 집중된 현실에 대한 타개책은 잘 보이지 않습니다. 고속도로 건설에 드는 시간과 비용을 결정짓는 '가장 중요한 요소'인데 말이죠.

한편, 일각에선 '망 부족'이 재생에너지만의 문제라고 주장하나, 이는 사실이 아닙니다. 최근 5년간 전력거래소는 총 23회에 걸쳐 원전에도 출력제한을 요청했습니다. 때문에, 단계별 에너지 고속도로의 완공에 따라 지금처럼 '망 부족'을 이유로 발전설비의 허가조차 나오기 어려운 현실은, 이미 가동중인 재생에너지 또는 원전마저 출력을 제한하게 되는 현실은 일부 나아질지 모릅니다. 다만, 유연성 문제에 대한 대책 없이 무탄소 전력이 흘러가는 '도로'만으로는 에너지전환을 이행할 수 없습니다.

공약 속 에너지 고속도로에선 '5대 설계요소'로 ① 에너지 기초공사(계통안정화 설비), ② 서해안 해상고속도로(HVDC 기반 해상 그리드), ③ 에너지 휴게소(망 혼잡 제어용 ESS), ④ 지역간 에너지 고속도로 연결(장거리 송전망), ⑤ 지역 내 에너지 확보(분산에너지를 통한 지역생산, 지역소비) 총 5가지를 꼽았습니다. ESS가 언급되긴 했지만 '망 혼잡 제어용'이라면, 이는 전력의 공급자와 수요자에게 ESS 보유 의무를 부과하는 것 대비 소극적인 역할을 기대할 수밖에 없습니다. 유권자들을 매료시키고, 공감을 사야 하는 공약집에 '정부의 전적인 책임'이 아닌, '의무 부과'에 해당하는 내용을 담긴 어려울 수도 있겠지만, 주요 공급자와 수요자가 직접 유연성을 챙기는 일은 '남의 일'이 아닌, 스스로의 이익 극대화를 위해 필수적인 일입니다.







지금의 에너지 고속도로 공약은 '지역 내 에너지 확보'라는 이름으로 에너지의 지역생산-지역소비 구조를 구축해 효율화와 지역균형성장을 추구하겠다고 강조합니다. 그러나 구체적인 정책 없이는 그저 '듣기 좋은 선언'에 그칠 수밖에 없습니다. '분산형 전원'이라며 재생에너지가 수평적인 에너지 구조를 만들 거라는 학술적인 정의나 설명과 달리, 재생에너지의 공급지역과 수요지역이 여전히 분리되어 기존의 중앙집중형으로 확산된 우리의 현실이 그 방증입니다. 그럼에도 이를 타개하는 데 필요한 정책은 보이지 않습니다. 이에 대한 강력한 정책적 노력 없이는 수요지역은 더욱 수요지역으로, 공급지역은 공급지역으로 고착화될 것입니다.

재생전력의 공급 과정에서 장거리에 걸쳐 건설된 송전망에 대한 비용을 지불하게 하는 정책은 대표적인 수급 분산 방법입니다. 이 또한, 얼핏 의무나 규제처럼 보일 수 있습니만, 이는 가장 '시장주의적'인 접근이기도 합니다. 원재료 공급이 용이한 곳에 공장을 짓는 것처럼, 그래서 그 지역에 원청부터 하청에 이르기까지 '밸류체인 전반'이 모이는 것처럼, 이는 재생전력 수요기업이 시장의 원리에 따라 재생전력의 생산이 많은 지역으로 이전하는, 재생전력의 생산자가 수요가 큰 지역에서 발전사업을 꾀하려는 결과로 이어지기 때문입니다. 공급자와 수요자가 직접 이동하기에 에너지 고속도로에 투입될 자원과 재정은 자연스레 최소화될 것이고요.

글로벌 기후에너지 싱크탱크인 엠버는 최근, 우리가 1년 365일 내내 무탄소 전력을 사용하기 위한 9가지 방법을 정리해 공개했습니다. 이는 에너지를 저장하고, 옮기고, 공유하고, 공급하는 각 분야에서의 방법입니다. 저장의 방법으론 ① 양수 및 최신 수력발전, ② 배터리(BESS), ③ 장주기 에너지저장(LDES), ④ 녹색수소가 꼽혔습니다. 단순히 '이런 방법이 있다'는 데에 그치지 않고, 엠버는 실제 사례도 함께 소개했습니다. 이중 양수와 BESS는 이미 한 국가 내 GW 단위로 그 규모가 커지면서 미국과 중국의 전력 수급에 있어 큰 역할을 하고 있습니다. 일 단위가 아닌 주 단위를 감당할 수 있는 에너지 저장 방법에 대한 연구 또한 R&D 단계를 넘어 실증이나 상용화 직전 단계에 진입한 상태입니다. 상대적으로 국토 면적이 작은 곳에서 중력을 이용해 전기를 위치에너지로 전환·저장하기 위한 대안으로 고층 건물을 활용하는 방법에 대해서도 곳곳에서 연구가 진행 중이기도 합니다.







한편, 공급이 과잉일 때엔 저장을 해두었다가 공급이 부족할 때엔 이를 꺼내어 쓰는 저장 시스템 못지않게 수요를 활용하는 방법도 중요합니다. ⑤ 일시 결제/피크 저감, ⑥ 변동 요금제/스마트 전기화 등이 대표적인 방법입니다. 인도에서 문자 알림 서비스에 가입한 소비자들은 수요가 급증할 때 알림을 받고 자신의 사용량을 줄이면 그에 대한 리워드를 지급받고 있습니다. 이는 소비자로 하여금 능동적으로 전력시장의 수요 변화에 따라 자신의 전력 사용량을 조절하도록 유도함으로써 첨두 부하 상황에서의 불가피한 화석연료 발전설비의 이용을 최소화합니다. 또, 날로 발전하는 디지털 기술을 활용해 소비자가 굳이 고민하고, 행동에 나서지 않더라도 전자제품이 스스로 전력시장의 수급 상황에 맞춰 전력 소비를 조절하는 방법도 있습니다. 엠버는 지난해 전기차 판매비중 92%를 기록한 노르웨이의 스마트 요금제를 그 예로 들었습니다. 전력 수급 상황에 따라 전기차 충전요금에 차등을 두는데, 이 시간에 맞춰 전기차의 충전을 진행함으로써 전기차 운전자의 편익과 효율적인 전력 시스템의 운영이라는 두 마리 토끼를 잡는 겁니다.

기존의 전력망과 발전설비를 더욱 효율적으로 활용하는 것 또한 필요합니다. 엠버가 ⑦ 전력망의 공유, ⑧ 화력발전설비의 저이용률 대응 강화, ⑨ 더욱 스마트한 풍력 및 태양광발전을 꼽은 이유입니다. 송전망과 연계망을 활용해 지역이나 국가간 수요의 차이나 공급의 차이에 대응해 생산된 에너지를 최대한 활용하는 것은 전체 9가지 방법 가운데 가장 '비용 효율적'인 방법이라고 볼 수 있습니다. 엠버는 39개국이 연결된 세계 최대 규모의 송전연계망을 구축한 유럽의 사례를 예로 들었습니다. 우리의 경우, 전력망 차원에선 섬나라와 같기에 쉽지 않은 일이지만, 3면의 바다를 둘러싼 에너지 고속도로를 꾀하는 만큼, 해저의 HVDC를 일본과의 연계망 구축에 활용하는 것도 고민해봄직한 방법입니다.

또, 앞서 재생에너지 발전량의 증가시에 국내에서도 화석연료 발전설비의 한낮 발전 중단이 불가피하다는 전망을 전해드렸던 것처럼, 현존하는 화석연료 기반 발전사업자들은 낮은 이용률에서도 안전하게, 그리고 안정적으로 사업을 이어갈 수 있는 방법을 강구해야만 할 것입니다. 인도의 경우, 절반가량의 이용률에도 정상적인 운영이 가능하도록 설비를 개선함으로써 연간 3억달러 넘는 비용을 절감한 것으로 추정됐습니다. 이런 노력은 재생에너지 사업자에게도 마찬가지로 요구됩니다. 전력거래소의 요청에 갑작스레 설비의 발전을 멈출 것이 아니라, 자체적으로 전력 수급 상황에 대응해 발전량을 능동적으로 조절하는 겁니다. 엠버는 올들어 재생에너지 발전량이 주내 전체 전력 수요를 충족시키는 날이 수개월째 이어지고 있는 미국 캘리포니아 주를 예시로 꼽았습니다. 태양광 발전사업자가 설비 규모의 10%에 해당하는 발전량을 자체적으로 조절함으로써 장기적인 설비의 이용률 자체를 높여 편익을 극대화했다는 설명입니다.

이처럼 효율적인 에너지믹스를 현실화하기 위해선, 발전과 송배전, 저장과 전력소비, 전기에너지의 타 에너지로의 전환 등 다양한 측면에서의 변화와 행동, 그리고 정책이 필요합니다. 에너지 고속도로는 정치적으로 매력적인 캐치프레이즈일 수 있지만, 에너지전환 정책이 이 틀 안에 갇히거나 그 자체를 의미해서는 안 됩니다. 우리가 집중해야 할 요소들은 그보다 더 많기 때문입니다.

박상욱 기자 park.lepremier@jtbc.co.k