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8차 전력수급기본계획상의 우리나라 전기에너지 미래상황

8차 전력수급기본계획상의 우리나라 전기에너지 미래상황

성원기 교수(강원대학교)

1. 여는 글

전력수급기본계획은 전기사업법 제25조 및 시행령 제15조에 따라 2년 주기로 수립되는 중장기 전력수요 전망 및 이에 따른 전력설비 확충 계획으로 15년 장기계획이며, 8차 전력수급기본계획 기간은 ‘17~’31년이다.
8차 전력수급기본계획은 전력소비량 기준수요, 최대전력 기준 수요를 결정하고 전력소비량 절감계획, 최대전력 절감 계획에 따라 전력소비량 목표수요, 최대전력 목표수요를 결정하였다. 이 최대전력 목표수요에 예비율을 반영하여 적정 발전설비용량을 결정하고 이 발전설비용량을 전원별로 정격전원 기준과 피크기여도 기준의 발전설비계획을 수립하였다.
8차 계획에서는 국내외 에너지 환경의 변화에 따라 안정성과 경제성 중심의 기존 정책에서 환경과 국민안전을 고려한 정책조화를 강조하였다.
그리고, 국내외 에너지 환경은 후쿠시마 핵사고, 경주지진, 포항지진 등으로 다수호기가 밀집한 국내핵발전소의 안전에 대한 국민의 우려가 증가하고 있으며, 고농도 미세먼지가 사회문제화 되고 있다.
또한, 기후위기에 따른 이산화탄소 배출은 지구적인 문제이며, 전 세계 핵발전소와 석탄화력은 감소하고 재생에너지는 확대되는 추세이다.
그러나, 6차 계획과 7차 계획에서 전력소비량과 최대전력 증가율을 과다 계상하여 핵발전소와 석탄화력이 발전설비계획에 과다하게 책정되었음에도 8차 계획에서 그대로 수용하여 취지와는 상반되게 핵발전소와 석탄화력은 계속 증가하도록 기본계획이 수립되었다.
전력수급 중장기 계획을 세우는 기본 취지는 장기적으로 수요를 예측하고 그 수요를 충족할 수 있는 적정한 발전설비를 구축하는데 있다.
발전설비가 과다하면 가동율이 떨어져 전력산업의 부실을 초래하며 과잉투자는 국가 재원의 낭비이므로 적정 예비율은 지켜져야 한다.
그리고 발전설비는 안정적으로 전력을 공급하며 안전하며 친환경적인 요소를 만족할 수 있어야 한다.
그러므로 위험한 핵발전소와 각종 위해물질과 미세먼지와 지구 온난화의 주범인 이산화탄소를 배출할 뿐만 아니라 발전소 건설에 따른 환경파괴와 주민 건강을 악화시키며 원거리 송전탑 문제를 기본적으로 안고 있는 석탄화력발전소는 배제시키고 신규로 건설하는 발전소는 재생에너지와 LNG화력으로 계획을 세우는 것이 중장기 방향일 것이다.
그러나, 8차 전력수급기본계획에서는 핵발전소인 신고리 5.6호기, 삼척석탄화력, 강릉안인석탄화력이 수급계획에 포함되어 탈핵과 탈석탄의 정부 공약을 충실히 반영하지 못하였다.
신규 핵발전소와 신규 석탄화력이 어떻게 포함되었으며 적정 예비율의 관점에서 국가의 유한한 재원이 어떻게 낭비되었는지 전력수급기본계획의 표를 중심으로 수급계획의 실상을 살펴보고자 한다.

2. 전력수급계획

전력수급계획은 전력수요 전망을 통하여 최대전력 목표수요를 결정하고 최대전력목표수요에 예비율을 곱하여 발전설비용량을 결정한다. 그리고 발전설비용량을 충족시키기 위한 전원구성을 한다.

1) 전력수요 전망

가. 기준수요

전력소비량은 계획기간(’17~’31년) 연평균 2.1% 증가하여 ‘30년 기준수요는 667.0TWh 일 것으로 전망하며, 최대전력은 연평균 2.1% 증가하여 ‘30년(동계)기준 113.4GW로 전망하였다.

기준수요

나. 목표수요

목표수요는 기준수요에서 절감된 값을 차감하고 기타 요인을 더하여 결정한다. 절감은 최종년도에 최대전력은 14.2GW(기준수요의 12.3%), 전력소비량은 98.1TWh (기준 수요의 14.5%) 절감을 추진하며 아래표와 같다.

목표수요는 전력소비량은 ’30년 기준으로 기준수요 667TWh에서 절감값 90.3TWh을 뺀 576.7TWh에 전기자동차 추가소요 2.8TWh를 더한 579.5TWh이며, 계획기간(’17~’31년) 연평균 1.0% 증가가 전망된다.
최대전력은 ’30년(동계) 기준으로 기준수요 113.4GW에서 절감값 13.2GW를 뺀 100.2GW에 전기자동차 추가소요 0.3GW를 더한 100.5GW이며, 계획기간 (’17~’31년) 연평균 1.3% 증가가 전망된다.

목표수요

2) 발전설비 계획
적정 설비용량은 ‘30년 기준 122.6GW으로 하며 ’30년 기준 최대전력 목표수요 100.5GW에 예비율 22%(1.22)를 곱하여 구한다.
예비율은 최소 예비율 13%와 불확실성 대응 예비율 9%를 더한 값 22%이다. 예비율 22%에 해당하는 발전설비용량은 22.1GW이다.
➊ 최소 예비율 : 발전원 구성, 발전기별 특성, 석탄화력발전 성능개선, 재생에너지 변동성 대응 등을 고려하여 수리적으로 13% 산정
➋ 불확실성 대응 예비율 : 연도별 수요 불확실성, 발전설비 건설시 발생할 수 있는 공급지연 등을 고려한 예비율로 9% 수준

가. 정격용량 기준

나. 피크기여도 기준

다. 발전설비 건설계획표

<연도별 전력수급 전망 (단위: GW) >

<연도별 전력설비 예상 평균가동율 (단위 : GW)>

3. 맺는 글

8차 전력수급기본계획에서 기준수요, 목표수요를 표로 살펴보았다. 목표수요는 기준수요에서 절감된 값을 차감하고 기타 요인을 더하여 결정하며, ‘30년(동계) 기준으로 최대전력 기준수요 113.4GW에서 절감값 13.2GW를 뺀 100.2GW에 전기자동차 추가소요 0.3GW를 더한 100.5GW가 최대전력 목표수요이다.
기존의 핵발전소 1기의 발전용량이 1GW(100만KW)이며 삼척그린석탄화력은 1.022GW이다. 그러므로 ‘30년에 최대전력은 1GW급 발전소로 환산하면 1GW급 발전소 100기가 필요한 것이다.
그러나 최대전력에 100기가 필요하다고 하여 100기만 건설하여 전력을 수급할 수는 없다. 여러 변동 상황에 대처하려면 여유를 두어야 한다.
여유인 예비율을 얼마로 두어야 적정한지에 대한 결정은 전력수급계획의 핵심이다.
많은 전문가들은 설비예비율이 15% 정도가 적정하다고 의견을 제시하였지만, 8차 전력수급기본계획에서는 최소예비율 13%에 불확실성 대응 예비율 9%를 더하여 22%(1GW급 발전소 22기)로 결정하였으며, ‘30년에 필요한 설비용량을 122.6GW (1GW급 발전소 122.6기)로 결정하였다.
그러나, 설비예비율 관점에서 8차 전력수급기본계획을 살펴보면 계획 시작년도인 ‘17년 26.5%, ’18년 27.1%, ‘19년 28%, ’20년 29.4%, ‘21년 30.2%, ’22년 31.4%, ‘23년 29%, ’24년 27.7%로 과도하다고 평가되는 예비율 22%도 상회하는 과다한 발전소 건설계획이라는 것을 알 수 있다.
발전소 종류별 관점에서 살펴보면 8차 계획에서는 7차 수급계획의 핵발전소와 석탄화력을 대부분 설비계획에 포함시킴으로써 탈핵, 탈석탄의 정부공약을 반영시키지 않았다.
핵발전소와 석탄화력의 발전용량이 ‘16년 23.1GW 31.2GW, ’17년 22.5GW 36.1GW, ‘18년 24.7GW 36.4GW, ’19년 26.1GW 35.1 GW, ‘20년 26.1GW 36.2GW, ’21년 26.1GW 38.9GW, ‘22년 27.5GW 41GW, ’23년 28.2GW 41 GW로 계속 증가하여 공약과는 거꾸로 가는 수급계획이 되었다.
최종연도인 ‘31년에는 20.4GW 38.7GW로 핵발전소 발전용량은 다소 줄어들었으나 석탄화력의 용량은 거의 그대로 유지되어 미세먼지 저감과 온실가스 저감을 통하여 지구온난화에 대응한다는 8차 계획의 목표가 의문시되고 있다.
또한, 연도별 전력설비 예상 평균가동율을 살펴보면 과다한 발전설비로 인하여 ‘17년 53.7%, ’18년 53.5%이며, 최저 가동율인 ‘22년 51.8%, 최고 가동율인 ’26년 54.7%으로 나타나 발전산업의 수익성이 떨어질 우려가 있다.
전력수급기본계획은 기본적으로 안정적 전력 공급이 목적이지만 그 수단까지도 안전과 환경을 고려해야 할 국가의 중요 계획이다.
앞에서 살펴 본 바와 같이 8차 전력수급기본계획은 발전설비가 과다하게 책정되었을 뿐만 아니라 그 대부분이 핵발전소와 석탄화력발전소에 집중된 것은 안전과 환경에 대한 반영이 미흡한 계획으로 평가된다.
재생에너지 출력변동성 문제를 해결하기 위하여 독일, 스페인, 미국 등 재생에너지 비중이 높은 국가들에서는 통합관제시스템을 운영하고 있다. 통합관제시스템은 사전발전량 예측기능, 실시간 발전량 계측기능, 출력급변시 제어기능을 가지고 있으며 8차 계획에서 운영을 계획하고 있다. 재생에너지 출력변동성 보완을 위한 백업설비로 빠른 출력조절이 가능한 ESS, 양수발전, 가스터빈 단독운전이 가능한 LNG복합등을 활용할 계획이다. 이에 따라 ‘29년 0.8GW, ’30년 0.6GW, ‘31년 0.6GW의 양수발전소가 계획되어 있다.
그러나, 재생에너지 출력변동성 보완을 위한 백업설비로 ESS와 LNG화력으로 충분히 구성할 수 있으며, 환경파괴가 심하고 지역수용성이 낮으며 효율이 떨어지는 양수발전소는 배제하는 것이 반드시 필요하다.
또한, 연도별 신재생에너지 발전량 전망(2017-2031)에서 ‘30년에 태양광 42,322GWh, 풍력 42,566GWh, 수력 4,021GWh, 해양 49GWh, 바이오 15,896GWh, 폐기물소각 2,267GWh, 부생가스 7,657GWh, 연료전지 5,404GWh, IGCC 5,067GWh 합계 125,795GWh로 총전력량의 20%를 달성하는 것으로 계획하였다.
국제에너지기구(IEA)는 재생에너지를 태양광, 풍력, 수력, 지열, 바이오가스 등 자연현상에서 발생하는 에너지로 지속적으로 보충이 가능한 에너지로 정의하여 단일체계로 관리하고 있다.
폐기물소각, 부생가스, 연료전지, IGCC를 재생에너지에 포함시키는 것은 재생에너지의 국제적 기준에 맞지 않으므로 수정하는 것이 필요하다.
설비예비율을 15%정도로 기본계획을 세우면 7GW의 여유가 생기며 공사중인 신고리5.6호기 2.8GW, 삼척석탄화력 2.1GW와 계획 중인 양수발전 2GW을 설비를 제외시킬 수 있다.
향후 9차 전력수급기본계획은 보다 합리적이며 안전과 환경이 담보될 수 있는 국가에너지 정책을 담아낼 수 있어야 할 것이다.

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