국내 전력계통은 원전, 화력 등의 기저발전과 디젤, 가스, 열병합 등의 첨두형 발전이 규모 면에서 주류를 이루고 있다. 여기에 태양광, 풍력, 태양열 등의 소규모 신재생에너지 등이 포함돼 있고, 보다 소규모 발전자원으로는 전기발전보일러와 앞으로 크게 확대될 것으로 예상되는 ESS, 전기자동차 등이 열거될 수 있다.

산업부는 소규모로 분산되어 있는 발전자원이 지금보다 전력거래 면에서 활성되도록 하는 방안을 계획하고 있다.

 

글 / 서강석 편집장

 

지난 10월 15일, 서울 코엑스에서 산업부 에너지자원실장, 전력거래소 이사장 등 산학연 관계자가 100여명이 참석한 가운데, 산업부, 전력거래소, 한국전력공사가 소용량 신재생에너지, 미니발전기, ESS 등 소규모 분산자원이 보다 쉽게 전력시장에 참여할 수 있는 방안을 모색하기 위해 ‘소규모 분산자원 전력거래 활성화’ 컨퍼런스를 개최했다.

이번 행사에 대해 산업부는 컨퍼런스를 통해 기존 소규모 분산자원 거래제도의 성과와 한계를 짚어보고, 해외의 분산자원 중개시장 사례 분석을 통해 우리나라 분산자원의 전력거래 참여 활성화 방안을 논의하기 위함이라고 밝혔다.

 

“자가발전 50% 사용하고 나머지는 한전과 거래소에 판매”

산업부 발표 자료에 따르면, 최근에 들어 태양광, 풍력 등 신재생에너지가 확대되면서 기존의 대형발전기와 전력회사에서 전력을 공급받았던 소비자가 스스로 전기를 생산해 사용하고 남는 전력을 판매하는 사례가 늘어나고 있다.

신재생에너지 신규 발전설비 용량은 2011년 288MW, 2012년 396MW, 2013년 1,273MW였고, 작년에는 1,064MW로 전년보다 다소 감소했지만, 해마나 증가하고 있고 앞으로는 더욱 늘어날 것으로 예상되고 있다.

특히, 자가용의 소규모 발전설비는 자체적으로 전력을 소비하고도 남은 절반 가량의 전력량을 한전과 전력거래소를 통해 판매하고 있는 것으로 나타났다.

이에 더해 향후에는 ESS, 전기자동차, 전기발전보일러 등의 성능이 대폭 향상돼 새로운 분산자원으로 떠오를 전망이고, 자체적인 소비 이외의 더욱 많은 전력량을 판매할 것으로 예상되고 있어 보다 효과적인 활용을 위해 정부 차원의 대책이 필요한 시점이 됐다.

 

“소규모 분산자원, 계통연계 기술적 과제 해결 필요”

산업부는 소규모 분산자원의 활용을 기대하면서도, 기술적 문제를 해결해야 된다고 밝혔다. 이와 관련해 산업부는 “주로 배전망에 연결돼 전력시장에 참여하는 소규모 분산자원의 증가로 전력계통에 미치는 영향이 크게 증가할 것이며, 일부 지역에 분산자원이 집중될 경우, 특정시간 동안 국지적 전압 상승 등의 문제도 발생할 가능성이 있다.”라고 설명했다.

또한, 전력계통에 대한 악영향 요인으로는 “전통적 부하패턴 변화, 부하의 변동성 증가, 발전량예측 오차 증가, 과다 전력생산, 이종 분산자원간 연관성 증가, 신재생의 불규칙한 출력 증가, 배전망내 혼잡 등”을 언급하고, 전압 상승에 대해서는 “예측이 어려운 전력 유입으로 국지적으로 고전압이 발생해 전기품질을 저하시킬 수 있다.”라고 설명했다.

 

그림 1. 분산자원 증가로 인한 국지적 전압 상승 사례(자료 제공 : 산업부)

“현재는 소규모 분산자원 활용 확대에 한계있다”

우리나라에서는 주로 신재생에너지와 같은 소규모 분산자원에는 요금상계와 한전구매계약(PPA, Power Purchase Agreement) 제도가 적용되고 있다.

요금상계는 10kW 이하의 발전자원에 해당되고, 생산한 전력량과 한전에서 공급받은 전력량을 서로 상계해 요금을 정산하며 현재 115,583호가 352MW를 상계하고 있다.

한전구매계약은 1,000kW 이하에 해당되고, 자체 생산한 전력량 중에 자가용의 경우는 50%이내를 한전에 판매하고 있으며, 현재 15,588개의 사업자가 1,587MW를 판매하고 있다.

이에 따라 자가 발전의 경우, 요금상계를 통해서는 전기소비 누진제의 단계를 낮춰 전기요금을 절감할 수 있고, 한전과 PPA를 체결할 경우에는 전력거래소를 통하지 않고서도 생산된 전력량을 한전에 판매해 수익을 올릴 수 있다.

반면, 산업부는 현재 나타난 문제와 관련해 “요금상계의 경우에는 상계에 충당하고도 남는 전력이 생기는 경우, 남는 전력을 한전과 전력시장에 판매할 수 없고, PPA의 경우는 정보탐색과 계약을 위한 행정비용, 낮은 판매 수익 등의 문제가 발생하고 있다.”라고 밝혔다.

산업부 발표 자료에 따르면, 누적 잉여 전력량이 해마다 늘어 2011년 926MW, 2012년 3,357MW, 2013년 6,482MW, 2014년 26,421MW에 달하고 있다.

또한, 산업부는 “소규모 자원이어서 매시간 시장가격(SMP)보다 낮은 월가중평균 시장가격(SMP)으로 정산 받고 있고, 소규모 자원의 경우에는 발전사의 RPS 의무이행 구매량에서 소외되는 경향이 있으며, 특히, 소규모 분산자원의 경우에는 시설물의 관리 책임이 사용자에게 있어 설비 파급고장 등 전기품질 저하와 안전사고 등의 위험에 노출될 가능성이 있다.”라고 밝혔다.

이에 따라 산업부는 “기존 전력거래제도는 소규모 분산자원 확대에 나름대로 기여를 해왔으나 새로운 분산자원 수용과 효율적인 활용에는 한계가 있다.”라면서, “분산자원이 보다 더 쉽게 전력시장에 참여하고 효율적인 관리로 전력 계통 영향을 최소화되도록 해외의 분산자원 모집 및 중개시장의 사례를 분석하고, 우리 실정에 맞는 도입 방안을 모색할 필요가 있다.”라고 밝혔다.

 

“해외사례 연구 분석 필요”

이번 컨퍼런스에서는 국내의 소규모 분산자원의 활용도를 높이기 위한 해결 방안을 찾기 위해 소규모 분산자원 중계사업자를 운영하는 해외 사례를 집중적으로 살펴봤다.

호주의 경우에는 소규모 분산자원의 전력시장 진입 장벽을 해소해 능동적 참여할 수 있도록 중개사업자 제도를 도입하고 있는데, 이른바 소규모 발전 중개사업자(SGA, Small Generation Aggregator)가 30MW 미만의 소규모 발전자원을 모집해 전력시장에 판매하고 있다.

특히, 이를 통해 모집된 발전자원은 발전기 등록의무 면제, 중개사업자에게는 온실가스 배출규제 면제 등의 특혜가 있다.

미국 캘리포니아의 경우는 ESS와 모집된 분산자원이 전력시장에 적극적으로 참여하도록 분산자원공급자(DERP, Distributed Energy Resource Provider)와 스케줄관리자(SC, Scheduling Coordinator) 도입을 추진하고 있다.

분산자원공급자는 분산자원을 모집하고, 모집된 자원에 대한 전력시장 거래를 담당하고, 개별 자원의 용량, 운영특성 등을 전력시장 운영자와 공유한다. 스케줄관리자는 분산자원을 제어해 실제 시장에 참여할 수 있도록 활동하며, 전력시장에 대한 입찰을 실시하고, 계량데이터를 검증하고 관리한다. 또한, 분산자원공급자는 스케줄관리자 역할도 할 수 있다.

독일의 경우는 신재생에너지에 대한 발전차액지원제도(FIT) 실시로 인해 소비자의 부담이 크게 늘자, 신재생에너지 발전사업자가 스스로 도매시장에 전력을 판매하도록 의무화해 소규모 발전자원도 거래시장에 참여하게 됐다.

이에 따라 중개사업자는 소규모 발전자원을 대신해 도매시장 참여에 필요한 행정 절차를 전문적으로 대행해 거래 비용을 절감해주고 있으며, 이러한 중개사업자에게는 소규모 분산자원 모집 활성화와 중개시장 형성 촉진을 위해 매니지먼트 프리미엄이라는 인센티브가 제공되고 있다.

 

“정부에서 분산자원 활성화 정책 지원 아끼지 않겠다”

산업부 정양호 에너지실장은 “분산자원이 잠재력을 극대화하기 위해서는 분산자원이 생산한 전기가 보다 쉽게 전력시장에서 거래될 수 있도록 제도적 방안을 마련하는 것이 필요하다.”라면서, “정부에서도 분산자원이 효과적으로 시장에서 거래될 수 있도록 정책적 지원을 아끼지 않겠다고 약속한다.”라고 밝혔다.

한편, 이날 소규모 분산자원과 해외 중개시장 사례와 관련해, 삼정KPMG의 장현국 상무는 소규모 발전 설비 상용화, IoT 등 정보통신 기술 발전, CO2 저감 등 환경적 요구 등의 영향으로 향후 전력시장에 분산형 전력공급체계가 구성될 것을 전망하고, 현재에는 태양광, 풍력 등이 주요 분산자원이지만, 향후 제어가 가능한 분산자원인 전기자동차, 전기자장장치가 확대되면 보조서비스 시장 등 다양한 분야에서 활용이 가능할 것이라고 밝혔다.

이어 전기연구원의 정구형 박사는 미국, 호주, 독일, 덴마크 등 분산자원의 효율적 관리와 전력시장에 참여를 지원하기 위해 도입 또는 검토 중인 해외의 중개사업자 사례를 발표했다.

미국 PNLL 국립연구소의 John Hammerly 전문위원은 캘리포니아의 계통운영자(CASIO, California Independent System Operator)가 추진 중인 분산자원공급자 제도에 대해 발표하면서, 분산자원을 모집하는 분산자원공급자와 발전량 관리 등을 위한 스케줄관리자에 대해 언급했다.

또한, 분산자원 전력거래 활성화를 위한 제도와 관련해, 한국전력의 이현빈 전력시장처장은 현재 우리나라에 소규모 분산자원을 위한 요금상계제도와 PPA의 성과와 이에 제기되는 문제점에 대해 설명하고, 분산자원 시장 참여 확대를 위해서는 편리한 거래 참여 절차뿐만 아니라 효율적인 분산자원의 사후 관리체계가 필요하다고 밝혔다.

전력거래소의 김홍근 전력경제연구실장은 해외 사례를 바탕으로 연구한 국내에 도입 가능한 중개사업 모델로 분산자원을 모집할 수 있는 분산자원 중개시장과 모집된 자원을 전력시장에 판매하는 중개사업자와 수익모델 등에 대해 발표했다.

서강대학교 김홍석 교수는 미국 벨연구소에서 연구된 분산자원 중개 2단계 시장모델에 대해서 발표하고, 분산자원 구매 비용 최소화 전략, 중개사업자의 이익 극대화 전략, 중개사업자와 분산자원의 이익 구조 등 수익모델을 소개했다.

가천대학교 손성용 교수는 분산자원을 모집해 전력시장에 참여하기 위한 중개사업자의 자원에 대한 실시간 모니터링 및 제어 기능, 실적 검증 체계, 발전자원화를 위해 필요한 예측가능성, 복수 분산자원 보유시 시스템 구축 문제 등 기술적 및 제도적 고려사항에 대해 발표했다.