제5장
2. 동북아지역에 주는 시사점
추진경험이 많아서 ENTSO-E와 개별국의 TSO들을 중심으로 비용편익 분석방법론 이 지속적으로 개발･개선되고 있다. 이러한 분석방법론을 활용해서 도출된 에너지･
환경･사회경제적 조사결과가 재생에너지 개발 및 송전망 확충 관련 최종 투자사업 을 확정하는데 결정적인 역할을 한다. 따라서 동북아 지역에서도 ENTSO-E 및 TSO들의 비용편익 분석방법을 벤치마킹하여 동북아 지역에 맞는 방법론을 역내 TSO 간에 합의･도출하기 위한 노력이 필요할 것이다.
둘째, 대부분의 유럽 국가들에서 송전선 건설에 주민들의 반대가 커서 사업 추진 이 어려운 상황이다. 이는 일본과 한국도 마찬가지이다. 자국 내에서 송전선 확충이 여러 가지 비경제적 요인으로 인해 제대로 이루어지지 어려우면, 다른 방안으로 국 경과 인접한 개발지역을 대상으로 주변국과의 전력망 연계 및 생산된 전력의 공동 사용도 가능할 것이다. 앞서 설명했듯이 유럽은 전력시장 자유화, 재생에너지 지원 정책, 대규모 풍력발전단지 개발 등을 토대로 변동적 재생에너지 비중이 빠르게 확 대될 수 있었고, 이 과정에서 나타난 출력제한 문제를 국가 간 전력시장 연계 및 연 계선로의 확충을 통해 부분적으로 해결할 수 있었다.
풍력발전 비중이 일정 수준을 넘어서게 되면 출력제한 문제가 나타날 수 있다. 유 럽에서 풍력발전 출력제한 문제가 심각하게 발생한 시점은 풍력발전 비중이 약 10%를 상회하면서였다. 동북아 한･중･일 3국의 풍력발전 비중은 2019년에 중국 5.6%, 일본 0.8%, 한국 0.5%로 매우 낮은 수준이고, 이는 유럽의 2000년대 초반에 재생에너지 보급정책의 초기단계와 비슷하다. 동북아 국가들도 풍력발전 비중을 높 이기 위한 지원정책들을 추진하고 있는데, 최근 들어 송전망 확충이 적기에 충분하 게 이루어지지 못해 출력제한 문제가 나타나고 있다. 특히 현재 대규모 해상풍력단 지 개발사업이 활발히 계획･추진되고 있어서 향후에 동북아 3국의 출력제한 문제는 심화될 가능성이 높다. 그래서 풍력발전 비중이 증가해도 출력제한율을 계속 낮은 수준으로 유지하기 위한 방안들이 동북아 국가들에서도 다양하게 강구될 필요가 있 다. 그 중에서 역내 국가 간 전력망 연계는 앞장에서 살펴보았듯이 계통 유연성을 확보하기 위한 여러 가지 수단 중에서 비용이 상대적으로 적게 되는 방안이라고 할 수 있으며, 그리고 유럽에서는 EU와 ENTSO-E 차원에서 최우선적인 방안으로 사 용되고 있다.
[그림 5-1] 중국과 유럽 6개국의 풍력발전 비중 및 출력제한율 변화추이 비교
자료: Yasuda et al.(2022), pp.4-5
셋째, 앞서 제2장에서 언급했듯이, 최근 북해 연안 10개국(아일랜드, 영국, 프랑스, 베네룩스 3국, 독일, 덴마크, 스웨덴, 노르웨이)이 대규모 해상풍력 발전단지를 건설 하여 여기서 생산되는 전력을 연안국 간에 HVDC 연계를 통해 상호 융통하는 NSCOGI(North Seas Countries’ Offshore Grid Initiative)을 추진하고 있다. 특 히, 덴마크가 주변국가들과 다국간 형태로 추진하고 있는 해상풍력개발사업은 동북아 3국이 공동으로 추진할 수 있는 사업의 좋은 원형(prototype)으로 생각해 볼 수 있다.76) 아래 [그림 5-2]는 현재 덴마크(DK1)와 독일 북부지역 간의 해상풍력 연계 사업인 Kriegers Flak 사업의 사례를 보여준다.77) Kriegers Flak 사업과 해상에서 상호 연계되어 있는 발틱 1, 2 사업은 독일의 기존 발전사업자가 운영하던 400MW 규모의 해상풍력이다. 독일 북부지역에 HVDC 백투백이 설치되어 있어서 이것이 주 파수를 동기화하는 역할을 한다. 다른 한편으로 덴마크의 송전망 운영자(TSO)인 에 너지넷(Energinet)은 대규모 해상풍력발전을 HVDC 연계선로를 이용해서 여러 국가 들이 공동으로 사용하는 경우에 진동(oscillation)과 컨버터 상호작용(converter
76) 현재 덴마크 전력망의 경우, DK1(서부)은 독일, DK2(동부)는 노르딕(nordic) 국가들과 각각 동기화되어 있으며, DK1과 DK2는 상호 동기화 되어 있지 않지만, 600MW 규모의 연결선로가 설치･운영 중임. 그리고 덴마크는 스웨덴과 AC케이블(DK2) 및 HVDC(DK1), 노르웨이와 HVDC(DK1), 네덜란드와 HVDC 연계(DK1)로 연계되어 있고, 영국과는 해상케이블 연계공사(DK1) 가 진행 중임. 에너지전환포럼, “탄소중립을 위한 재생에너지 중심 전력망 구축방안” 세미나 발표자료, 2022.5.23. 참조.
https://www.youtube.com/watch?v=kdP178RvP-g&t=5394s (최종검색일 2022년 5월 23일) 77) 세계 최초의 국가간 연계된 해상풍력 시스템으로 알려져 있음.
interaction)이 자주 발생하고 계통이 약화(weak grid)되는 문제가 있기 때문에 이러 한 유형의 개발 사례들을 다양하게 수집하여 면밀한 분석을 통해 시행착오를 줄여야 한다고 주장한다.78)
[그림 5-2] 덴마크 Kriegers Flak 해상풍력사업과 북유럽 국가 간 연계 송전선로 사업
주) 실선은 운영 중인 연계선(1. DK1-DE/LU AC grid, 2. Kontek, 3. SwePol, 4. COBRAcable), 점선은 계획 중인 연계선(5.
NorNed, 6. NordLink, 7. Baltic Cable, 8. Kriegers Flak CGS)임.
자료: 50hertz(Dec. 16, 2020), “Kriegers Flak – Combined Grid Solution”,
https://www.50hertz.com/en/Grid/Griddevelopement/Offshoreprojects/CombinedGridSolution (검색일: 2022.
3. 21.)
현재 동북아 국가들도 개별국가 차원에서 대규모 해상풍력단지 개발사업을 활발 히 계획･추진하고 있다. 중국 정부는 ‘14.5경제계획(2021~2025년)에서 대규모 해 상풍력 단지 조성 계획을 밝혔는데, 톈진, 저장, 장쑤, 하이난, 광시, 산둥, 푸젠, 광 둥 등 연안지역 8개 省에서 2025년까지 100GW 이상의 해상풍력 발전설비를 건설 하는 것으로 되어 있다.79) 일본 정부도 민관협의체인 일본풍력발전협회(Japan Wind Power Association, JWPA)를 중심으로 중장기 개발 계획 및 지원책을 마 련･추진하고 있는데, 해상풍력 도입 목표를 2030년에 10GW, 2040년 30~45GW, 2050년 90GW으로 제시하였고(2019년 3월 현재 3.7GW), 유망 개발지역으로 아 키타현의 노시로市･미타네町･오가市 해상, 아키타현의 유리혼조市 해상, 나가사키현
78) 에너지전환포럼(2022.5.23.)의 발표내용 참조.
79) 北京星碳管家網(2022.1.14.), 에너지경제연구원(2022.1.28.), ｢세계에너지시장 인사이트｣ 22-2호, pp.58-59에서 재인용.
의 고토市 해상, 지바현의 조시市 해상 등을 선정했다.80)
자료 : China Dialogue(2020.9.9.), “Offshore wind takes off in China”, 日本経済新聞(2020.5.29.). 에너지경제연구원,
『세계에너지시장 인사이트』, 22-2호, 2022.1.28, pp.58-59 및 20-12호, 2020.6.15., p.55 에서 재인용
[그림 5-3] 중국과 일본의 해상풍력발전 개발 현황
유럽의 풍력발전 개발 경우에도 초기에 개별국가 차원에서 육상풍력을 중심으로 사업이 추진되다가 풍력발전 비중을 크게 높이려는 단계에서 대규모 해상풍력단지 개발사업이 계획･추진되었고, 이후에 사업의 경제성과 자금조달 능력을 높이기 위 해 개발지역 부근의 국가들을 중심으로 다자 형태로 사업이 계획･추진되었다. 이에 동북아 지역에서도 대규모 해상풍력발전 개발사업의 경우에 먼저 3자간에 컨소시엄 을 구성해서 역내에 유망한 해상풍력개발 지역을 선정하기 위한 조사사업을 추진하 고, 공동 예비타당성 조사를 실행하고 비즈니스 모델을 도출하는 방법이 효과적일 것이다. 또한, 향후에 역내에 대규모 해상풍력 개발사업들이 양자 및 다자 형태로 활발히 추진되면, 국가신뢰가 낮은 국가들 간의 사업에 조정자 역할을 하는 제3의 기관 참여, 그리고 투자자금의 원활한 조성 등을 위해 ADB 또는 AIIB와 같은 국제 금융기관을 참여시키는 방안도 생각할 수 있을 것이다.
마지막으로 국가 간 전력망 연계가 이루어지게 되면 필연적으로 인접국의 전력 수급 및 송전 위험도 전력과 함께 수입될 가능성이 있다. 앞장에서도 설명되었듯이, 독일의 북부지역이 주변국에 수출하는 전력은 대부분 재생에너지의 잉여 발전량인
80) 日本経済新聞(2020.5.29.). 에너지경제연구원(2020.6.15.), 『세계에너지시장 인사이트』, 제20-12호 p.55에서 재인용.
데, 이로 인해 주변국인 폴란드와 체코에 수출되는 전력량은 불규칙하고, 높은 변동 성을 보인다. 2015년 8월에 폴란드에서 정전사태가 발생했는데, 그 원인 중의 하나 가 독일로부터의 재생에너지 전력 유입 때문이었다. 이로 인해 폴란드는 2016년에 독일로부터의 과도한 송전을 막기 위해 전력의 흐름을 제한하는 설비인 위상변화기 (phase shifter)를 설치하기도 했다. 체코에서도 독일의 잉여 풍력발전 전력이 자국 으로 송전되어 송전혼잡 현상이 발생했는데, 이에 체코 정부는 외교채널을 통해 독 일정부에 항의하기도 했고, 이후 양국 정부 및 계통운영 기업 간에 협정이 체결되었 다. 스위스의 도매전력시장에서는 독일로부터의 전력수입으로 전력가격이 하락하는 긍정적인 효과를 얻었지만, 그 부작용으로 가격변동성이 증가하기도 했다. 스위스에 서는 양수발전이 이러한 수급 불안을 일정부분 해소시키는데 역할을 했다. 프랑스 도매시장에서도 독일에서 풍력발전에서 생산된 잉여전력이 대거 유입되는 기간에는 가격변동성이 증가했다. 그래서 독일 및 주변국의 정부와 TSO들은 국가간 전력거 래를 지속적으로 유지･증대시킨다는 기본적인 합의 하에서 국가간 마찰을 최소화하 기 위해 변동적 재생에너지 개발 및 지원정책의 추진속도를 조정하고, 연계 송전선 로의 확충을 적기에 할 수 있는 방안을 공동으로 마련･추진하고 있다.81) 또한, 각국 정부와 TSO들은 재생에너지 확대, 변동성 해소, 전력망 안정성 제고 등의 내용을 포함한 송전협력 협정을 체결하기도 했다. 이에 동북아 지역 내 정부, TSO, 연구기 관 등이 국가간 전력망 연계 및 전력거래로 인해 발생할 수 있는 문제점들과 이를 해결할 수 있는 방법들을 찾아내는 공동 연구사업도 활발히 추진할 필요가 있다. 이 러한 연구결과는 추후에 동북아 지역 정부 및 TSO들이 수송협력 협정 내용을 마 련･확정할 때에 유용하게 활용될 것이다.
81) 이상호(2021), 「독일 송전산업 최근 이슈와 현황」, 『KEMRI 전력경제 REVIEW』, 2021년 제7호, 한전경영연구원, p.27.