[풍차만 늘린 돈키호테의 재앙… 스페인 대정전.. ] ....

[풍차만 늘린 돈키호테의 재앙… 스페인 대정전, 전력망 투자 부족이 큰 원인]

[탈원전 원조국 독일에서 벌어지고 있는 일들]

[원전 1기 포기, 아직도 탈원전 망령에 붙들린 나라] 

 

 

 

풍차만 늘린 돈키호테의 재앙… 스페인 대정전, 전력망 투자 부족이 큰 원인

 

[최준영의 Energy 지정학]

스페인 전력, 최대 비중은 풍력
재생에너지 비율 유럽서 독일 다음
문제는 이런 확대 속도에 비해
전력망 현대화 밀린 '불균형 투자'

 

스페인이라 하면 우리는 열정적 플라멩코 춤과 강렬한 태양 아래 서 있는 돈키호테를 떠올린다. 돈키호테가 괴물로 착각하고 돌진했던 그 풍차들이 이제는 스페인의 미래를 약속하는 존재가 됐다. 풍부한 바람과 햇살의 축복을 받은 스페인은 2024년 전체 전력 생산의 56.8%를 재생에너지로 충당하는 친환경 국가로 탈바꿈했다. 어느 순간 스페인이 유럽에서도 손꼽히는 재생에너지 강국으로 부상한 것이다.

 

스페인 전력 생산에서 풍력(23.2%)이 가장 큰 비율을 차지한다. 그 뒤를 원자력(20%)과 태양광(17%)이 뒤따른다. 재생에너지 발전 시설 용량은 85GW(기가와트)로 유럽에서 독일에 이어 둘째다. 풍부한 재생에너지 덕분에 스페인의 전력 요금은 MWh(메가와트시)당 76.3유로로 유럽에서 북유럽 연합(36유로)과 프랑스(58유로)에 이어 셋째로 저렴하다. 2030년까지 재생에너지 비율을 81%까지 높이겠다는 야심 찬 계획을 추진해온 스페인은 재생에너지만으로도 미래 전력 수요를 충분히 감당할 수 있다는 자신감에 2035년까지 모든 원자력발전소를 폐쇄하기로 2023년에 결정했다. 세르반테스의 소설 속에서 돈키호테의 ‘적’이었던 풍차가 이제는 스페인의 ‘희망’이 되었다.

 

지난 4월 16일 재생에너지만으로 24시간 국가 전력 수요를 충당하면서 스페인의 목표는 조기 달성된 듯 보였다. 그러나 불과 일주일 후 예상치 못한 위기가 찾아왔다. 4월 22일 마드리드 인근에서 정전으로 고속열차 운행이 중단됐다. 교통부 장관은 “송전망의 전압 초과”로 고장이 발생했다며 전력망 관리 부실을 지적했다. 같은 날 남동부 카르타헤나에 있는 정유 공장도 전력 공급 문제로 가동이 중단됐다. 전문가들 사이에서는 전력망의 불안정성에 대한 경고의 목소리가 나오기 시작했다.

 

‘녹색 전환’의 환희는 오래가지 못했다. 지난 4월 28일 스페인 전력 생산은 태양광 59%, 풍력 12%, 원자력 11%, 가스 5%의 구성비를 보이고 있었다. 이날 하늘은 맑았고 태양광 발전이 전체 전력 생산의 절반 이상을 담당하던 순간이었다. 하지만 정오가 막 지난 12시 33분 스페인의 전력 주파수가 갑자기 50Hz(헤르츠)에서 49Hz로 급락했다. 단 5초 만에 원자력발전소 10기에 해당하는 15GW 규모의 전력 공급이 중단됐고, 전체 전력 공급이 27GW에서 12GW로 급감하면서 전국적 대정전이 발생했다. 다행히 예상보다 빠르게 전력 공급이 재개되었지만, 스페인의 전력 안정성에 대한 믿음은 크게 흔들렸다.

 

전력망은 수요와 공급이 매 순간 일치해야 하는 정밀한 리듬을 가진 시스템이다. 우리가 쓰는 전기는 국가별로 1초에 50번 또는 60번 위상이 바뀌는 전력 주파수를 가진다. 전력 주파수는 전력망의 안정성을 평가하는 핵심 지표다. 전력 공급이 수요에 비해 부족하면 주파수가 낮아지고 과도하면 올라간다. 일반적인 전력망에서는 주파수 하락 시 화력발전소나 원자력발전소의 터빈이 2초 이내에 속도를 변화시켜 송전망에 가해진 충격을 수 초에서 수 분 동안 완화시킨다. 이것으로 충분하지 않을 경우 사전에 준비된 예비력이 단계적으로 동원돼 주파수를 정상으로 회복시킨다.

 

거대한 물체가 회전하면서 발생시키는 물리적 관성이 전력 계통에 제공하는 안정성을 ‘계통 관성’이라 부른다. 회전하는 터빈을 기반으로 구축된 전력망은 계통 관성이 충분하다. 그러나 태양광은 회전 없이 전력을 생산해 계통 관성을 제공하지 못한다. 전력망에서 태양광 비중이 높아지면 안정성 유지가 어렵다고 하는 이유가 여기에 있다. 태양광 비중이 높아지면 전력망의 안정성을 위해서는 별도의 투자가 수반되어야 한다.

 

스페인의 실패는 ‘불균형 투자’에 있었다. 재생에너지 확대 속도에 비해 전력망 현대화는 뒤처졌던 것이다. 지난 5년간 스페인은 재생에너지에 1달러를 투자할 때 전력망에는 겨우 30센트만 투자했다. 유럽 대부분 국가들이 70센트를 투자한 것과 비교하면 현저히 낮은 수준이다. 전력망 운영사인 레드 일렉트리카는 전력망 강화를 위해 2023~24년에 걸쳐 25억유로(약 4조원)를 투자해 487km의 신규 송전망을 구축했고 변압기 용량도 2.4% 증가시켰다. 하지만 재생에너지의 급속한 확대를 따라잡기에는 역부족이었다.

 

주변국과의 전력망 연결이 부족한 것도 심각한 문제였다. 스페인 전력망은 포르투갈, 프랑스, 안도라, 모로코와 연결되어 있지만 그 용량은 고작 3GW로 전체 전력 생산 용량의 3%에도 미치지 못하는 빈약한 수준이었다. 이는 비상시 외부로부터 전력을 공급받을 가능성이 극히 제한적이라는 걸 의미한다. 양수 발전소 및 대용량 배터리를 통한 전력 저장 시스템 역시 전체 전력 생산 용량의 2.5%에 불과해 유사시 대처 능력에 한계가 있었다. 투자 부족의 배경에는 전력 요금 인상에 대한 정치적 부담이 있었다. 송전망에 대한 투자로 인해 전력 요금이 과도하게 오를 것을 우려한 스페인 정부는 전력망에 지출하는 금액을 제한했고, 그 결과 인프라가 새로운 에너지원의 특성을 감당하지 못하는 상황이 초래된 것이다.

 

연료가 필요하지 않은 태양광·풍력과 같은 재생에너지의 발전 비용은 이제 매우 저렴해졌다. 하지만 변동성이 높은 재생에너지를 감당할 수 있는 전력망에 대한 적극적인 투자 없이는 전력망 붕괴라는 큰 사태를 겪을 수 있다는 걸 스페인 대정전은 명확히 보여줬다. 이번 스페인의 사태는 우리나라에도 중요한 교훈을 준다. 우리나라는 최근 확정된 제11차 전력수급기본계획에서 2038년까지 재생에너지 발전 설비 용량을 현재의 4배에 이르는 121GW로 확대하는 것을 목표로 하고 있다. 당연히 이에 상응하는 대규모 전력망 투자가 필요하다. 그러나 205조원에 이르는 막대한 부채를 지고 있는 한전이 이에 필요한 충분한 여력을 갖고 있는지는 의문이다.

 

재생에너지의 장밋빛 미래를 많은 이가 이야기한다. 그러나 반드시 필요한 전력망 투자에 대한 논의는 부족하다. 미래 전력망 구축에 필요한 재원을 어떻게 마련할 것인지, 그 비용은 누가 부담할 것인지에 대한 사회적 합의가 시급하다. 아무리 좋은 재생에너지라도 그것을 안정적으로 공급할 수 있는 전력망 없이는 국가적 재앙을 초래할 수 있다. 돈키호테가 풍차와 싸우듯 우리도 현실을 직시하지 않는다면 우리의 도전은 언제든 좌절될 수 있음을 명심해야 할 것이다.

 

한국, 재생에너지 과잉공급으로 전력망 불안 우려

대용량 ESS 시급하지만 화재·비용 문제로 주춤

 

재생에너지 확대로 인한 전력망 불안 문제는 먼 나라의 이야기로 여겨지지만 우리나라에서도 점점 가능성이 높아지고 있다. 다양한 규모의 재생에너지 발전 시설이 증가하고 있지만 수도권을 제외한 지역의 전력 수요는 제한적이다. 그래서 과잉 공급에 따른 전력망 불안이 우려되고 있다. 특히 냉난방 전력 수요는 크지 않지만 재생에너지 공급이 증가하는 봄철이 문제가 되고 있다.

 

전력 공급 과잉으로 인한 문제를 막기 위해 전력거래소는 재생에너지에 대한 출력 제한을 통해 발전량을 통제하고 있다. 또한 재생에너지에 대한 출력 제어로 부족할 경우 원자력발전까지 출력을 조절하도록 하고 있다. 올해 1분기에만 33GW 규모의 출력 제어가 실시됐다. 시설 용량만큼 발전을 하지 못하는 발전 사업자들은 수익에 타격을 입어 불만이 커지고 있다.

 

산업부는 3월 1일부터 석 달을 2025년 봄철 경부하기(전력 수요가 낮은 기간)로 지정하고 관리에 나서고 있지만 갈등과 불안은 커지고 있다. 2023년 감사원은 당시 제주도에서 시행되고 있던 출력 제한 조치가 2026년부터 제주도 이외의 지역에서 실시될 것으로 전망했다. 하지만 그보다 앞선 2024년 4월 전남 지역에 출력 제한이 시작됐고, 올해에는 강원·충남 지역으로 범위가 넓어지고 있다.

 

송전망을 책임지고 있는 한국전력은 재생에너지로 인한 광역 정전 발생 예방에 주력하고 있다. 주파수 하락 시 태양광 발전소 대다수가 발전을 중단해 광역 전력망 붕괴가 나타나는 것을 막기 위해 인버터 성능 개선 사업을 진행하고 있다. 인버터는 태양광 패널에서 만들어진 직류를 전력망에 맞춰 교류로 바꿔주는 장치다. 인버터는 전력망 주파수가 일정 범위에 있을 때만 작동하고 주파수 급변동 시에는 가동을 멈춤으로써 전력망 붕괴를 가속화시킬 우려가 있다.

 

성능 개선 사업은 저주파수 상황에서도 계속 발전을 할 수 있도록 인버터 소프트웨어를 개량하는 것이다. 태양광을 비롯한 재생에너지 확대로 인한 전력망 불안을 근본적으로 막기 위해서는 대용량 배터리 저장 시스템(ESS) 도입이 필요하지만 국내에서는 화재와 비용 문제로 주춤한 상태다.

 

-최준영 법무법인 율촌 수석전문위원, 조선일보(25-05-07)-

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탈원전 원조국 독일에서 벌어지고 있는 일들 

 

[한삼희의 환경칼럼]

풍력·태양광 56%의 나라
지난달 전력 요금 한국의 10배까지 치솟아
제조업은 구조조정 중
경제는 2년 연속 마이너스
17기 원전 폐로가 결정적 실책 

 

2024년 12월 울산 울주군 새울원자력발전소의 모습. /뉴시스

 

‘원전 4기 추가 건설’을 내용으로 했던 정부의 전력계획안이 국회 심의에서 건설 물량 축소 쪽으로 바뀌는 분위기다. 사실은 ‘원전 4기 추가’도 상당히 부족하다. 그런데 산업부가 민주당이 칼자루 쥔 현재의 정국 상황을 감안해 ‘원전 감축, 태양광 증설’의 대안을 제시했다는 것이다. AI, 전기차 등으로 전력 수요 폭증이 너무 뻔한데 또 한번 탈원전, 반원전이란 집단 착각의 길로 방향을 잘못 잡는 건 아닌지 걱정이다. 판단 착오를 막기 위해 탈원전 원조국 독일에서 무슨 일이 벌어지고 있는지 볼 필요가 있다. 독일은 냉전 시절 미국·소련의 핵무기가 집결해 핵전쟁 시의 국가 파멸 공포에 짓눌렸다. 거기에 핵무기와 원전의 근본 차이를 식별 못하는 대중 착시가 겹쳐 1979년 ‘10만명 하노버 반(反)원전 시위’ 등으로 이어졌다. 17기의 원전 폐쇄는 그런 역사적 축적으로 형성된 원자력 배척의 집단적 감성 구조가 반영된 것이다.

 

지난달 12일 독일의 전력 공급 도매가가 오후 한때 kWh당 0.936유로를 기록했다. 작년 한국전력 1~10월 평균 판매 단가의 8.7배다. 하루 뒤 13일 스팟 거래가는 10배를 넘었다. 독일은 태양광·풍력의 재생 전력 비율이 56%에 달한다. 그런데 지난달 11~13일 사흘간 태양광·풍력이 맥을 못 췄다. 바람은 희미했고 구름이 하늘을 덮었다. 독일에서 ‘어둡고 고요하다’는 뜻의 ‘둥켈플라우테(Dunkelflaute)’라고 부르는 상황은 9월, 11월에도 벌어졌다.

 

태양광·풍력이 전기를 못 만들 경우의 이상적 대체 수단으로는 배터리와 수소가 있다. 그러나 독일이 10일분 전력(16TWh, 1TWh는 10억kWh)을 저장할 배터리 설비를 갖추려면 대략 1조6000억달러(약 2300조원)가 필요하다. 배터리 가격이 많이 떨어졌는데도 그렇다. 2021년 문재인 정부도 탄소 중립에 소요되는 배터리 비용을 780조~1200조원으로 계산했다. 게다가 배터리는 방전 때문에 전기를 오래 저장해둘 수 없다. 뭣보다 2023년까지 생산된 전 세계 전력 저장용 배터리(ESS)를 다 끌어모아도 0.19 TWh밖에 안 된다. 배터리 저장 장치는 먼 미래 얘기다.

 

수소는 에너지 장기 저장이 가능하다. 그러나 수전해기(electrolyser)를 이용해 전기를 수소로 만들면 30% 에너지가 소실된다. 수소로 다시 전기를 생산할 때 남은 에너지 중 40%가 또 없어진다. 송전 손실(5%)까지 감안하면 ‘전기→송전→수소→전기’ 과정을 거치면서 60% 에너지가 사라진다. 호주, 중동의 태양광을 이용해 만든 수소를 바다로 운반해오는 방법도 있다. 하지만 영하 253도 냉각 액화의 부담 때문에 최종 에너지 효율은 20~25%까지 떨어질 것이다. 합리적 대안이 아니다.

 

그래서 태양광·풍력의 변동성을 보완하는 현실적 대안으로 스위치를 켠 후 전력 생산까지 반응 시간이 짧은 가스발전을 백업용으로 쓰게 된다. 백업용 가스발전기는 평소엔 놀려 둔다. 태양광·풍력이 늘면 ‘노는 가스발전기’를 더 많이 갖춰놔야 한다. 가스는 원래 비싸기도 하지만 이런 이중(二重) 비용이 발전단가를 더 높이게 된다. 작년 3월 기준 독일의 산업용 전기 요금은 미국의 1.6배, 한국의 1.9배, 중국의 2.7배였다. 에너지 집약도가 높은 화학, 자동차 산업 주축의 독일 제조업이 허덕댈 수밖에 없다. 가정용 전력요금도 미국의 1.8배, 한국의 2.6배, 중국의 4.5배에 달했다. 게다가 가스는 온실가스를 배출하는 화석연료다.

 

독일에는 또 하나의 전력 보강 수단으로 ‘광역 전력망’이 있다. 전력이 부족하면 프랑스의 원자력 전기와 노르웨이·스웨덴의 수력 전기를 받아 쓴다. 이때 전력망 연결국 전기 요금도 ‘가격 전염’으로 덩달아 오른다. 지난달 12일 독일 전기가 kWh당 0.936유로까지 오르자 노르웨이 남부, 스웨덴 남부 지역도 0.7~0.9유로까지 따라 올랐다. 노르웨이 에너지장관은 “X 같은 상황(shitty situation)”이라고 짜증냈다. 스웨덴 장관은 “(독일 탈원전으로) 10분 샤워에 5달러를 내게 됐다”며 “독일에 분노한다”고 했다. 한국은 이런 광역 전력망의 도움도 받을 수 없는 고립된 ‘에너지 섬’이다.

 

독일 경제의 대표주자인 완성차 업계의 폴크스바겐과 철강 기업 티센크루프가 대대적 구조 조정에 나섰다. 독일 경제는 2023년, 2024년 연속 마이너스 성장이다. 과중한 에너지 비용이 제조업을 짓누르고 있다. 독일 탈원전에 대해 파티 비롤 국제에너지기구(IEA) 사무총장은 “역사적 실책(historical mistake)’이라고 했다. 한국이 독일이 밟아온 경로를 보면서도 원전 배척이라는 실책의 길로 따라 들어선다면, 그건 뇌가 없는 국가의 경제적 자해(自害) 행위일 뿐이다.

 

-한삼희 환경칼럼니스트, 조선일보(25-01-17)-

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원전 1기 포기, 아직도 탈원전 망령에 붙들린 나라 

 

인공지능 혁명 등으로 대규모 전력 공급이 필요해진 상황에서 산업부가 새로 짓기로 했던 원전 4기 가운데 1기 건설을 취소하는 수정안을 마련했다고 한다. 지난해 발표한 제11차 전력수급기본계획 초안에서는 대형 원전 3기, 소형 모듈 원전(SMR) 1기 등 원전 4기를 신규 건설하기로 했다. 하지만 원전 건설에 반대하는 민주당에 막혀 1기를 줄이는 수정안을 마련한 것이다.

 

1년여의 전문가 숙의 과정과 시뮬레이션을 거쳐 2년마다 수립되는 전력수급기본계획은 모든 에너지 수급의 기초가 되는 국가 에너지 최상위 계획이다. 11차 계획은 오는 2038년까지의 전력 수요를 예측해서 발전소 건설안을 짜고 지난해 5월 실무안을 발표해서 9월 공청회까지 마쳤다. 국회 보고와 산업부 산하 전력정책심의위원회 의결을 거쳐 작년 말까지 확정지어야 했지만 민주당이 신규 원전 건설 등을 문제 삼아 국회 보고 일정을 잡지 않는 방식으로 정부를 압박해 안건 상정조차 못한 채 해를 넘겼다.

 

일부 야당 의원들이 원전 축소와 재생에너지 확대를 요구하자 산업부는 1.4GW급 대형 원전 1기를 건설하지 않고 대신 2038년까지 태양광 발전량을 확대하겠다고 수정했다. 원전 건설엔 10년 이상이 소요되기 때문에 야당이 발목을 잡아 일정이 계속 지연된다면 나머지 신규 원전 계획 전체가 흔들릴 수 있어 고육지책으로 원전 1기 축소안을 제시한 것이다. 하지만 이것마저 민주당이 계속 어깃장을 놓는다면 확정되지 못한다.

 

문재인 정부 시절 탈원전을 강행하면서 신규 원전 건설 계획을 백지화하고 원전 산업 경쟁력을 무너뜨렸다. 하지만 우리보다 앞서 탈원전 정책에 주력했던 주요 국가의 에너지 정책은 처참한 실패로 끝났다. 인공지능 시대가 펼쳐져 전기 수요가 폭증하자 오히려 원전 르네상스가 도래했다. 온실가스를 배출하지 않으면서도 안정적으로 전력을 생산하는 원전 재개로 각국이 방향을 틀고 있다. 그런데도 민주당은 세계 흐름에 역행하면서 실패한 탈원전에만 매달리고 있다. 에너지 안보가 국가 경쟁력의 핵심이 된 시대에 원전 없이 어떻게 질 좋고 안정적인 전력을 공급하겠다는 건가. 문재인 정권이 끝난 지 3년이 돼가는데 아직도 나라가 탈원전 망령에 붙들려 있다는 사실이 개탄스러울 뿐이다.

 

-조선일보(25-01-09)-

 

 

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