일본 기업들이 자국 정부에 재생에너지 확대를 촉구하는 정책 권고안을 발표했습니다. 지난 6월 25일, RE100에 가입한 일본 기업들은 정부에 2035년까지 재생에너지 3배 확대, 전력망의 확충 등을 촉구했습니다. 2020년 11월, 요시다 켄이치로 소니 회장이 일본 기후변화 이니셔티브의 대표로서 고노 다로 당시 행정개혁상을 만난 자리에서 “국내에서 재생에너지를 조달하기 어렵다. 정부가 무언가를 해주지 않는다면, 일본을 떠날 수밖에 없다”고 강한 메시지를 전달한지 3년여가 지나 다시금 기업들의 강력한 권고가 나온 것입니다.

기업들이 권고한 정책은 크게 5가지로 구분될 수 있습니다. 첫째, 재생에너지 발전 및 가격 책정의 비용 효율성을 위해 투명하고 공정한 전가 가격을 장려하는 정책을 시행할 것. 둘째, 국내 재생에너지 산업의 성장과 재생에너지 공급 확대를 위해 재생에너지 발전 용량을 현재(2022년)의 121GW에서 늦어도 2035년까지 363GW로 3배 늘리는 목표를 수립할 것. 셋째, 절차를 간소화하고, 전력 구매자와 공급자간 장벽을 없애 물리적 PPA(Power Purchase Agreement, 전력구매계약)와 가상 PPA에 대한 접근성을 개선할 것. 넷째, 전력망 보강 및 전력망 운영 개선에 우선순위를 두고, 신규 재생에너지 프로젝트의 망 연결 시간을 단축하고, 기존 재생에너지의 사용량을 극대화하여 커테일먼트(발전소의 출력 제한)를 방지할 것. 다섯째, 2025~2030년까지 17조~18조 1천억엔의 공공 및 민간 투자를 재생에너지 및 관련 기술에 쏟아부을 것.

일본 기업이 일본 정부에게 권고한 내용이지만, 이는 우리 기업에게도 절실한 것들입니다. 다만, 이런 움직임에 공감하더라도 공개적으로 메시지를 내지 않는다는 점이 다를 뿐이죠. 일본의 경우, 단순히 단체 명의의 권고안 발표를 넘어 기업 관계자들이 직접 이에 대한 코멘트를 내놨습니다. 후지카와히로시기린홀딩스 부사장은 “기린 그룹은 RE100의 정책 메시지를 지지한다”며 “온실가스 배출의 넷 제로를 달성하기 위해선 전력 소비의 100%를 재생에너지로 전환하는 것이 필수적”이라고 강조했습니다. LY Corporation의 니시다슈이치 실장도 “이번 정책 제안을 통해 재생에너지 발전용량 확대와 기술 투자 확대 등 일본의 재생에너지 관련 노력이 가속화하기를 바란다”고 밝혔습니다.

일본 기업들은 단순히 재생에너지의 확대를 넘어 전력 가격과 전력망, 관련 기술에 대한 투자에 이르기까지 전력 시스템 전반에 대해 폭넓은 요구를 했습니다. 발전설비만 늘려서 될 일이 아니라는 현실을 직시한 결과입니다. 이는 우리나라라고 다르지 않습니다. 재생에너지 확대도 아직인데, 이미 일부 지역의 송전망은 그 지역에 설치된 석탄 및 원자력 등 기성 발전원으로부터 만들어진 전력을 감당하지 못 하는 상태입니다. 송전망의 부족으로 발전에 제약을 겪고 있는 동해안 일대 발전소들이 대표적인 사례입니다.

지금 우리의 상황은 어떨까요. 지난 6월 14일 금요일, 우리나라의 전력수급현황을 아래의 그래프로 정리해봤습니다. 이날은 낮 최고기온이 서울 33℃, 춘천과 대전 33.1℃, 광주 32.6℃, 대구 35.1℃ 까지 오른 무더운 평일이었습니다. 전력시장 내에서 관리 하에 가동된 발전원별 발전량을 살펴보면, 밤사이 떨어진 전력수요는 아침이 되며 가파르게 늘어납니다. 이에 대응하기 위해 일출 전까지 13,000MW 대의 발전을 하던 가스화력발전은 오전 7시 16,655MW, 오전 9시 21,083MW, 오전 11시엔 21,693MW까지 양을 늘립니다. 가스화력발전과 더불어 양수발전 역시 수요와 공급의 균형을 맞추기 위해 바쁘게 움직입니다. 가스화력발전이발전량을 늘리거나 줄이며 대응한다면, 양수발전은 아예 전력을 저장하는 수준으로 보다 적극적인 대응에 나섭니다. 공급이 넘칠 때엔 충전을 했다가, 달릴 때엔 이를 방전하는 것이죠.

이날 주력 발전원으로 많은 양의 전력을 공급하면서 별다른 출력 변동 없이 24시간 가동된 발전원은 원자력과 석탄화력발전이었습니다. 저렴한 연료비 때문에 최대한 가동하는 것이 주된 이유지만, 가스화력발전이나 양수발전처럼 시시각각 출력을 높였다 줄였다 할 수 없는 것도 사실입니다. '경직성 전원'이라 부르는 이유이죠. 이런 가운데, 발전량이 변하긴 변하는데, 그 변화가 우리의 의지와 상관없이 일어나는 발전원도 있습니다. 태양광발전이 대표적입니다. 일출과 함께 발전을 시작해 한낮 최대 출력을 찍고, 일몰과 함께 발전을 멈추죠. 시간대에 따라 달라지는 우리의 전력 수요를 맞추기 위해선 경직성도, 간헐성도 모두 도움이 되지 않습니다. 이들의 비중이 커지면 커질수록, 살아있는 수요에 대응하기 위한 유연성 자원의 용량 또한 커져야 하는 것입니다.

이날 태양광발전은 일시적으로나마 전력시장 내에서 거래된 발전량의 8.5%를 차지했습니다. 우리나라의 연평균 신재생에너지 발전비중과도 비슷한 수준으로, 오후 12시 10분 최대 5,731MW의 출력을 냈죠. 이 시점의 전체 신재생에너지 발전비중은 11.7%에 달했습니다. 그런데, 위의 그래프는 실제 우리의 수요와 그에 따른 공급을 모두 반영하지 못 합니다. 대부분의 전력이 전력시장을 통해 거래되지만, 자가용으로 설치된 태양광의 경우 시장을 거치지 않기 때문입니다. 그래서 실제 수요는 어떤지, 그런 상황에서 태양광의 비중은 얼마나 되는지를 나타내는 추계통계도 함께 살펴봤습니다.

이날 실질적인 최대 수요는 85,414MW에 달했습니다. 아침이 되자마자 급격히 치솟은 수요 그래프는 일과시간 내내 8만MW선을 웃돌았고, 일과 이후에야 줄어들기 시작했죠. 이처럼 시장에서 거래되지 않은 '자가소비' 등의 태양광 발전량은 한낮 수요를 최대 13,807MW까지 낮춰주는 효과를 냈습니다. 이를 포함할 경우, 2024년 6월 14일의 순간적인 태양광 발전의 발전비중은 최대 23.6%까지도 올라갔습니다. 전체 재생에너지의 비중이 아니라, 태양광 단일 발전원만으로 이렇게 높은 숫자가 기록된 것입니다.

평일이 아닌 주말의 경우엔 태양광의 영향이 더욱 커집니다. 평일 대비 일과 시간의 전력 수요가 그리 높아지지 않기 때문입니다.

위의 그래프에서 볼 수 있듯, 6월 16일 전력수급현황 그래프의 기울기 변화는 평일과 그 양상이 크게 달랐습니다. 시장에서 거래된 전력량을 보면, 0시 이래로 오전 11시까지 줄곧 줄어들기만 했죠. 이런 상황에서도 원자력발전은 평일과 비슷한 수준의 전력을 생산했고, 달라진 수요에 대응하는 몫은 다른 발전원들의 몫이었습니다. 양수발전은 남는 발전량을 소화하기 위해 평일보다 일찍 충전을 시작했고, 평일보다 늦게 방전을 시작했습니다. LNG를 이용한 가스화력발전의 경우, 하루새 발전 출력을 최저 10,564MW에서 최대 22,434MW로 대폭 조절해야만 했습니다. 이날 시장에서 거래된 전력 가운데 태양광발전의 몫이 가장 컸던 때는 정오였습니다. 최대 6,276MW로, 이 시간 전체 신재생에너지의 비중은 18.6%를 기록했습니다.

아무리 평일 대비 늦잠도 자고, 하루를 늦게 시작한다 하더라도, 0시 이래로 11시까지 실제 전력 수요가 이렇게 줄어들었던 것일까요? 마찬가지로 실제 수요 그래프를 보면 그 답을 알 수 있습니다.

이날 실제 수요가 증가하기 시작한 것은 새벽 5시 이후부터였습니다. 증가폭은 평일보다 낮았던 것이 맞지만, 실수요가 해가 뜨고 나서도 줄곧 줄어들었던 것은 아니었던 것이죠. 시장 내 수요가 정오 직전까지 계속 감소세를 이어나갔던 것은 태양광발전 덕분이었습니다. 수요의 피크를 낮추는 것을 넘어, 그래프의 기울기를 '음의 기울기'로까지 바꾼 것입니다. 결국 6월 16일 일요일, 한국에서 태양광발전은 전체 발전비중의 최대 33.6%를 기록했습니다. 태양광발전이 낮춘 한낮 수요는 최대 15,107MW에 달했고요.

이는 비단 6월만의 일이 아닙니다. 석 달 전엔 평일에도 이와 같은 일이 벌어졌습니다. 아래의 그래프는 2024년 3월 15일 금요일의 전력수급현황을 담은 그래프입니다.

6월 14일 금요일과 달리, 3월 15일 금요일엔 일출 전 전력 수요가 더 많았습니다. 상대적으로 기온이 더 낮았기 때문으로 풀이됩니다. 그런데, 일과 시작과 함께 줄곧 늘어야 할 발전량이 웬일인지 9시 이후 뚝 떨어지기 시작합니다. 한낮이 새벽녘보다도 발전량이 적을 정도입니다. 이러한 시장 상황에도 여전히 경직성 전원은 아무런 대응을 하지 못하는 모습입니다. 이날 전력시장을 거친 태양광발전의 최대 비중은 11.7%(12시 10분)로, 이때 전체 신재생 비중은 17%를 기록했습니다. 6월 14일(태양광 비중 최대 8.5%, 전체 신재생 비중 최대 11.7%) 대비 더 큰 몫을 해낸 것입니다.

이날의 실수요 상황을 보면, 전력 수요는 새벽 3시를 기점으로 줄곧 늘어났습니다. 오전 8시 70,500MW로 정점을 찍고 급감을 시작한 전력시장 내 최대 수요와 달리, 실수요는 오전 9시 78,215MW의 피크를 기록하고, 완만한 감소세를 보였습니다. 오전 9시 이후 수요가 줄었다곤 하지만, 일과 내내 실수요는 7만MW를 웃돌았습니다. 태양광발전으로 전력시장 내 수요가 6만MW를 밑돌게 된 것입니다. 이날 태양광발전의 실제 발전비중은 최대 31.9%까지 올랐습니다. 이는 최대 16,313MW의 수요를 낮추는 효과로, 동시간대 석탄화력발전만큼 전력을 생산한 셈입니다.

이처럼 달마다, 날마다, 시간마다, 매 순간 달라지는 전력수요에 대응하는 데에 있어 위의 그래프에서 눈여겨봐야 할 것이 하나 있습니다. 바로, 그래프 속 모든 발전원 가운데 유일하게 충전과 방전이 가능한 발전원, 양수발전입니다. LNG 또한 수요에 맞춰 매우 적극적으로 발전량을 조절하고 있지만, 그래서 발전사업자의 수익성 자체가 우려스러울 정도이긴 하지만, 근본적으로 온실가스 배출이라는 문제를 피할 수 없는 화석연료 기반의 발전원입니다. 또한, 양수처럼 남는 전력을 저장해주는 역할까진 할 수 없습니다.

무탄소 발전원, 그 중에서도 재생에너지에 대한 시장의 수요가 거세지고 있는 오늘입니다. 전기의 소비자가 발전원에 관심 갖지 않던 것은 어제였고요. 그저 값싸고, 정전만 없으면 됐던 시장에서 상품의 출신을 묻고, 특정 출신을 선호하는 시장으로 변화한 것입니다. 제아무리 큰 덩치에 느릿하게 움직이는, 거의 국영기업에 가까운 형태로 전기의 생산과 유통이 이뤄졌던 시장이라 하더라도, 더는 수요자의 요구를 무시하기 어려운 것이 현실이고요.

연간 재생에너지의 발전비중이 10%도 채 되지 않는 지금도 '유연성 자원'의 중요성이 이미 매우 커진 상태이다 보니, 재생에너지가 확대될 앞으로는 그 중요성과 시급성이 더욱 커질 수밖에 없습니다. 아래의 그래프는 기후에너지 싱크탱크인 사단법인 넥스트가 석탄화력발전의 조기 퇴진에 대한 연구 결과를 담은 〈탈석탄 감시자 보고서〉에 나온 그래프를 재구성한 것입니다. 이는 2035년 3월, 재생에너지 최적 증가 시나리오에 따른 3일간의 발전원별 발전량을 나타낸 그래프인데, 재생에너지가 증가하면 석탄화력발전소의 가동률이 급격히 떨어지기에 수익을 기대할 수 없음을 보여주는 사례로 활용됐습니다. 재생에너지의 비중이 더 늘어나게 되면, 지금처럼 하루종일 꾸준히 전기를 생산하는 것이 아니라 2~3일에 한 번, 그것도 12시간 남짓 밖에 가동할 수밖에 없기 때문입니다.

그런데, 이 그래프는 비단 석탄화력발전의 불투명한 미래를 시사하는 것에만 그치지 않습니다. 이는 낮 시간 실제 전력 수요의 배에 달할 정도로 생산되는 전기를 담아둘, 일몰 후 수요를 감당하기 어려울 만큼 부족해지는 전기를 공급해 줄 ESS(Energy Storage System, 에너지저장시스템)가 필수적이라는 것 또한 보여줍니다. 태양광 32.6%, 원자력 23.9%, 풍력 20.1%, 석탄 10.2%, LNG 7.4% 등의 연간 발전비중을 보이는 상황에서, 한낮 잠시나마 50GW 규모의 전력을 품어줄 ESS가 필요한 것이죠.

50GW 용량의 버퍼를 전량 배터리를 이용한 BESS로 감당하려는 것도 해결책일 수는 있겠습니다만, 기술적으로나 경제적으로나 효율적이지 않을 수도 있습니다. 에너지를 저장할 수 있는 방법은 배터리만 있는 것이 아니니까요. 또, 배터리가 아닌 다른 형태로 저장했을 때, 보다 더 많은 일들을 할 수도 있기 때문입니다. 초과 공급량을 감당하기 위한 용도만으로 수많은 배터리를 활용하기보다, 당장 전국을 돌아다니는 전기차를 함께 활용하는 것도 방법 중 하나입니다. 바로, 앞선 연재들에서 종종 소개해드렸던 V2G(Vehicle to Grid)라는 기술입니다. 오늘날 국내에선 국산 전기차의 V2L(Vehicle to Load) 기능이 각광을 받으면서 '차박 여행을 떠나기에 좋다', '해외는 못 하는 것을 우리가 해냈다'는 호평을 듣곤 했습니다.

그런데 해외에선 V2L보다 V2G에우선적으로 집중하곤 했습니다. 단기적으로는 잦은 정전에 대응해 집에 전력을 공급하는 용도로, 장기적으로는 국가의 전력망에 접속해 전기를 내어주는 용도로 말이죠. 어쩌면, 세계에서 가장 안정적으로 전기를 공급받으며 정전 걱정 없이 사는 대한민국인 만큼, V2G보다V2L에 집중했던 것이 당연한 의식의 흐름이었을지도 모릅니다. 하지만 대대적인 에너지전환을 마주한 상황에선 V2G라는, 전기차가 가진 잠재력을 십분 활용할 수 있는 일은 앞으로 전기차가 갖춰야 할 기본 덕목이 될 것입니다. 전기차가 전기를 소비하는 제품이자 공급하는 제품이 되고, 전기차 사용자는 충전을 위해 돈을 지불하기도 하지만 그리드에 방전하면서 돈을 벌기도 하는 것이 '뉴노멀'이 되는 것이죠.

수소 또한 그 자체의 다양한 쓰임에 더해 유연성 자원으로 활용될 주요 에너지원 중 하나입니다. IEA(International Energy Agency, 국제에너지기구)는 청정 수소의 주요 쓰임 중 하나가 바로 '발전'이 될 것으로 내다봤습니다. 당장 가까운 미래인 2030년, 전 세계 청정 수소의 수요 중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 발전(22Mt)일 전망입니다. 우리가 오랜 시간 공들여 온 수송부문의 수요는 이 때에도 4Mt에 그칠 전망이고요. 발전부문의 수소 수요는 2040년 68Mt, 2050년 75Mt으로 늘어날 것으로 예상됩니다. 위의 그래프를 통해서도 알 수 있듯, 수소의 수요는 매우 다양한 분야에 걸쳐 급증하게 됩니다. 그저 수소를 소비하는 제품에만 몰두할 것이 아니라, 전기와 물을 이용해 수소를 얻는 수전해 설비의 국내 자체 상용화에 인력과 재원을 아낌없이 투입해야 하는 이유이기도 하고요. 수요를 훌쩍 넘어서 생산되는 전력을 저장하는 수단으로써도, 초과 생산된 전력인 만큼 저렴한 가격으로 다른 용도에 쓰일 그린수소를 생산하는 수단으로써도 반드시 필요한 것이기 때문입니다.

이렇게 오늘 살펴본 내용은 결국, 일본 기업들이 자국 정부에 제안한 5가지의 주요 정책안 가운데 2번(국내 재생에너지 산업의 성장과 재생에너지 공급 확대를 위해 재생에너지 발전 용량을 2022년의 121GW에서 늦어도 2035년까지 363GW로 3배 늘리는 목표를 수립할 것)과 5번(2025~2030년까지 17조~18조 1천억엔의 공공 및 민간 투자를 재생에너지 및 관련 기술에 동원할 것)에 해당하는 내용이기도 합니다.

나머지 1번(재생에너지 발전 및 가격 책정의 비용 효율성을 개선하기 위해 투명하고 공정한 전기 가격을 장려하는 정책을 시행할 것)과 3번(절차를 간소화하고, 전력 구매자와 공급자 사이 장벽을 없애 물리적 PPA와 가상 PPA에 대한 접근성을 개선할 것), 그리고 4번(전력망 보강 및 전력망 운영 개선에 우선순위를 둠으로써 신규 재생에너지 프로젝트의 망 연결 시간을 단축하고, 기존 재생에너지의 사용량을 극대화하여 커테일먼트를 방지할 것)에 해당하는 내용 또한 우리나라에도 많은 고민과 숙제를 남깁니다. 이에 대해선 다음 주 연재에서 이어서 살펴보겠습니다.

박상욱 기자 park.lepremier@jtbc.co.kr