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재생에너지 전력망 연결에
팔 걷어붙인다

글 김현중 재생e대책실TF 차장

탄소중립을 위한 재생에너지 확대

최근 세계는 급변하는 물결 속에 다양한 생존법을 제시하고 있다. 이 중 가장 뜨거운 이슈는 기후변화 등 자연재해에 대응하기 위한 탄소중립이다.
IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)는 2100년까지 지구 평균온도 상승폭을 1.5℃ 이내로 제한하기 위해서 전지구적으로 2030년까지 이산화탄소 배출량을 2010년 대비 최소 45% 이상 감축하여야 하고, 2050년경에는 탄소중립을 달성하여야 한다는 경로를 제시했다. 우리나라에서도 이에따라 ‘2050 탄소중립 추진전략’을 발표했고, ‘2050 장기저탄소발전전략(LEDS)’과 ‘2030 국가온실가스감축목표(NDC)’ 정부안이 확정됐다.
이러한 탄소중립을 실현하기 위해서 다양한 재생에너지 확대전략이 추진되고 있다. 기존 화석연료 발전 중심의 전력공급 체계를 태양광과 풍력 등 재생에너지를 중심으로 전환하고 있다. 이를 통해 재생에너지 발전비중을 2019년 기준 7.6%에서 2030년까지 20%로 상향하고 2040년까지 30~35%를 달성한다는 전략이다. 최종적으로 탄소중립이 실현되는 2050년까지 65~80%까지 재생에너지 발전비중을 상향할 예정이다.

재생에너지 보급 추이

이러한 재생에너지 확대를 위해 2016년 10월 1MW 이하 소규모 신재생발전사업자가 전력계통 접속요청 시 한전 부담으로 변전소의 변압기 등 공용전력망을 보강하여 전력망 접속을 보장하는 강력한 대책을 내놓는다. 그동안 접속비용 부담으로 재생에너지 발전사업을 포기하던 사업자들이 많았지만, 이러한 대책으로 인해 재생에너지 발전사업에 경제성이 확보되면서 전력계통에 연계 신청된 재생에너지 양이 기하급수적으로 늘어나게 된다.

이러한 노력 덕분에 2020년 정부의 재생에너지 보급목표를 달성하는 데는 성공하였으나, 한전의 변전소, 주변압기, 배전선로와 같은 전력계통 설비의 연계용량 부족이 심화되게 되었다. 이러한 전력설비 연계용량 부족이 발생하게 되는 경우, 새로운 설비의 신설이 필요하다. 이 경우 주변압기와 배전선로의 경우 건설기간이 약 1년이 소요되고 있으며, 변전소의 용량이 부족한 경우는 6년 이상 대기해야 하기 때문이다. 또한 현장에서의 다양한 민원으로 인해 전력설비 설치부지 및 선로 경과지 확보가 어렵고 지자체 인허가 비협조로 공사여건이 악화되어 실제로 소요되는 공사기간은 표준공정 이상 걸리는 경우가 대다수이다. 이로 인해 같은 지역 내에서도 후순위로 재생에너지 연계신청을 한 경우 한전의 설비보강이 이루어질 때까지 대기해야 하는 경우가 계속해서 발생하게 되었다.

재생에너지 계통연계 현황

그동안 우리 회사는 송배전설비 증설, 배전선로 접속 허용용량 상향(10MW→12MW), 기준·절차 정비, 전담조직 신설 등 다양한 방면으로 이러한 계통접속 지연문제에 지속 대응하여 접속완료율*을 꾸준히 증가시켰다.
* 접속완료율(완료/신청, 용량기준) : ’18년(47%)→’19(58%)→’20(76%)→’21.5(80%)
그러나 이와 같은 노력에도 불구하고 재생E 확대 정부 정책 가속화와 호남·경북 등 특정지역으로 재생에너지 신청이 편중되어 현재 1MW 이하 재생에너지 접속신청으로 인한 계통접속 대기는 여전히 3GW (약 1.4만 건) 이상 남아있다. 이로 인해 매년 국감이나 언론을 통해 전달되는 국민들의 감정은 아직도 우리 회사에 많은 노력을 요구하고 있는 상황이다.

재생에너지 접속대기 해소 노력

이러한 접속대기 문제를 해결하기 위해 ’21년 4월부터 우리 회사는 산업부 및 유관기관들과 ‘재생e계통접속 특별점검단’을 구성하여 지난 ’21년 4월부터 속도감 있는 방안을 모색하고 있다. 이를 위해 재생e 접속 애로사항을 원인별 분류하고 총괄·제도개선반 및 현장점검반을 구성하였다. 총괄·제도개선반에서는 6가지 재생에너지 주요 현안을 재생e 업계와 소통·협력 강화로 실질적 애로사항 해결방안을 마련하였으며, 현장점검반은 2개반을 구성하여 영암, 신안, 무안 등 재생e 관련 건설민원이 발생하거나, 전력계통 문제 등으로 인한 태양광발전소 출력제어가 이루어지는 현장에 대한 점검(4회)을 통해 개선사항을 마련하였다. 또한 우리 회사 자체적으로도 관련 부서 간 협업을 통한 실효성 있는 재생e 접속지연 해소방안 마련을 목적으로 전력그리드부사장 주관 ‘재생e특별대책T/F’를 구성하였다.
이렇게 구성된 ‘재생e 특별대책 수립 T/F’는 중요도·시급성·협업 필요성을 고려하여, 부서 협업 필요성이 높고, 재생e 계통수용 현안, 해결 시급한 4가지를 중점과제로 선정하였으며, 부서 협업 필요성이 상대적으로 낮고, 주관부서 전담추진 가능한 8가지를 자체과제로 선정하였다. 이렇게 선정된 추진과제들에는 각 전담 처를 배치하고, 과제에 관련된 유관부서를 모아서 분과를 조직하였으며, 이렇게 조직된 분과를 통해 과제를 협업하여 추진하였다.

재생에너지 접속지연 해소 방법

정부의 정책(재생E 3020 이행계획, 2050 탄소중립 등)에 의한 재생에너지 보급확대 가속화로 인해 우리 회사에서 ’34년까지 이행해야 할 배전선로 신설 회선수는 약 1,221회선에 이를 전망이다. 이는 선로신설 비용만 약 2.3조 원이 수반되는 대규모 공사가 필요하다. 게다가 본격적인 탄소중립이 이루어지는 ’50년까지를 고려하면 배전선로 신설해야 하는 회선수가 약 16,800회선(32조 원)이 될 전망이다. 배전선로뿐만 아니라 변전소 및 주변압기의 신설까지 고려하면 천문학적인 비용이 발생하게 됨으로 인해 기존의 설비보강 방식만을 고수하기는 어려우며, 추가적인 대책이 필요하다.
‘재생e 특별대책 수립 T/F’의 주요성과 중의 하나인 재생에너지 접속기준용량 상향은 이렇게 과도한 비용이 소요되는 설비보강을 최소화하기 위한 조치의 일환이다. 이 방법은 기존 설비 활용도 극대화로 재생에너지 수용력을 확대시키는 접속제도로서, 과거에도 배전계획처의 배전선로 재생에너지 접속허용기준 20% 확대 시행(’20.3)으로 설비보강 없이 재생에너지 3,565건(735MW)를 즉시 접속한 이력이 있다. 이 방법은 태양광 재생에너지 발전소의 설비용량 대비 최대출력·빈도, 전선의 열적 허용용량을 고려하여 도출해낸 방법이었다. 이러한 접속용량 기준 상향 대책은 설비보강 및 신설비용 722억 원이 절감되는 효과를 불러왔다.

배전선로 최소부하 활용 접속용량 상향

이러한 성과를 감안하여 배전계획처에서는 다시 배전선로 접속용량 상향방법을 모색하였으며, 이번에는 배전선로에 상시 존재하는 최소부하를 활용하여 재생에너지 접속용량을 확대하는 방안을 수립하였다. 최소부하란 일상생활 중 주택, 상업시설에서 매일 사용하는 전력으로서 배전선로에 상시 존재하는 최소한의 부하량을 의미한다. 이러한 최소부하가 존재하기 때문에 재생에너지 발전소에서 발생하는 발전량은 인근 (최소)부하를 우선 공급하여 감소되고, 남은 발전량은 전력계통 22.9kV 모선 측으로 유입이 된다. 즉, 이렇게 부하와 상쇄되어 남은 발전량이 선로 상시 운전용량(12MW)을 초과하지 않는다면, 부하 크기만큼 재생E 추가접속이 가능하다.

이러한 최소부하를 계산하기 위하여 전국의 공용 배전선로 10,886회선에 대하여 직전 1년(’20.1~12) 배전선로 부하를 분석하였다. 재생에너지 연계선로 4,565회선의 경우 표준 태양광 발전곡선을 산출하여, 선로 총 부하 산출을 통해 최소부하를 선정하였고, 재생에너지 미연계선로 6,321회선의 경우 SOMAS 계측부하를 활용해 선로 총 부하를 산출하여 최소부하를 선정하였다. 그 결과 전체 10,886회선 중 최소부하 1MW 초과 선로는 7,428회선(68%)으로 도출하였고, 재생에너지가 연계된 4,565회선 중에서는 3,180회선(70%)이 1MW 초과 최소부하가 있음이 확인되었다. 이 3,180회선 중 연계용량이 초과하여 접속을 대기하고 있는 1,555고객(317MW)에 대하여 즉시 연계를 시행할 예정이다. 이를 통해 배전선로 보강 및 신설비용 502억 원이 절감될 예정이다.

변전소 접속용량 상향

현재 변전소 재생에너지 연계가능 기준용량 초과로 인해 접속지연이 발생하고 있는 변전소는 전국에 16개소 존재하고 있다. 변전소 신설을 통해 이를 해소하기 위해 노력하고 있지만, 표준공기가 6년이 필요한 만큼 단시간 내에 이를 해결하기는 어려운 실정이다. 계통계획처에서는 이러한 장기간 접속대기로 인한 재생에너지 사업자의 불편을 최소화하기 위해 접속신청용량이 변전소 최종규모에서 접속가능한 용량을 초과하는 경우 발전기 이용률, 변전소 부하 등을 고려하여 변전소별 접속용량기준을 상향 적용토록 하였다.

이 조치에 적용되는 12개 변전소는 기존 200MW까지 접속할 수 있었던 변전소 재생에너지 연계용량은 평균 215MW까지 확대토록 적용하였다. 이를 위해 요금기획처에서는 지난 9월 10일 전기위원회에 송배전용전기설비이용규정 개정안을 회부하여 심의 통과되었고, 9월 15일부터 이러한 확대방안이 적용되게 되었다. 이러한 개선방안으로 인해 접속대기용량 186MW가 즉시해소가 될 전망이다.

다 함께 이루어낸 재생에너지 접속 대기 해소 특별대책

본사, 사업소, 전력연구원 등 다수의 구성원이 참여하고, 산업부의 ‘재생e 특별점검단’과 연계한 전력그리드부사장 주관 ‘재생e특별대책T/F’의 노력으로 이전 대비 접속 대기 물량을 2022년까지 624MW 추가로 감소시킬 예정이다. 이뿐만 아니라 발전사업자들의 애로사항 및 사업지연 원인해소를 위한 제도개선 등 방안을 마련하여 실효적 대책수립에 기반한 T/F를 마무리 할 수 있었다.
이렇게 수행된 T/F 업무는 전력그리드본부 직속 T/F인 ‘재생e대책실’이 인계받아 성과가 실제 현장에 반영될 수 있도록 후속조치를 수행할 예정이다. 이렇게 재생에너지 연계에 대한 전 직원의 관심과 노력 하나하나가 쌓여서 우리 회사가 앞으로 탄소중립을 선도할 수 있기를 기대해 본다.