송배전계통과 적절한 융합으로 분산전원 이점 살려야
분산전원 관련 기술개발, 규제·시장기반 정책이 좌우

■ 새로운 전력산업 환경에서 투자 위험 최소화 대안으로 분산전원 관심고조

몇 년 전까지 만 해도 일부 전문가들 만에 의해 사용돼 왔던 분산전원은 이제 전력산업에서의 키워드가 됐다. 그 이유는 무엇일까 ?
이는 1980년 후반부터 일부국가에서 시작된 전력산업에서의 경쟁도입에서 찾아야 될 듯하다. 이러한 국가들에서 전력설비 확충은 정부중심에서 투자자 중심으로 이동하였고 규제돼 왔던 전력요금은 전력시장 도입으로 인해 변동성이 높은 전력시장 가격으로 대체됐다.
이와 함께 환경규제 강화 및 대형발전설비 건설에 대한 사회적 관심증대는 설비투자에 대한 패러다임의 변화를 가져왔다.
설비투자자들은 그만큼 많은 경제적 위험에 노출되는 결과를 가져왔으며 이로 인해 분산전원이 경우에 따라서는 투자위험을 최소화하는 대안이 될 수 있다는 것이다.
지난 한 세기를 통해 새로이 건설되는 발전설비의 평균용량은 1920년부터 1980년까지는 점차 증가하다가 이후 급격히 감소하는 추세를 보이고 있다. 이는 보다 작은 용량의 많은 발전설비들이 전력계통에 연계되고 있음을 나타낸다.
송배전 비용은 전력요금을 결정하는 중요한 부분 중 하나이다. 본 비용을 어떻게 절감할 것인가가 송배전망을 구성하는 중요한 고려사항이 되고 있다.
이러한 측면에서 분산전원은 비용절감에 일정부분 기여할 것으로 예상되고 있으나 분산전원이 전력계통에 어떠한 영향을 미치고 전원구성을 어떻게 할 것인가에 대해서는 아직까지도 논의의 대상이다.
그럼에도 불구하고 송배전망 설비건설이 어려운 외딴지역이나 설비확충이 어려운 인구밀집지역의 전력공급 신뢰도 확보에는 분산전원의 효용성이 높을 것이다.

■ 세계각국의 분산전원 정책
·유럽 : 에너지원의 50%를 외국에서 수입하고 있는 EU는 에너지 안보확보, 유럽전력시장 강화, 기후변화 및 지속가능 자원개발을 기본전략으로 설정, 추진 중에 있으며 그 일환으로 분산전원은 전력생산비용 절감, CO2 배출저감, 도서 및 비전화지역의 전력공급이라는 측면에서 투자를 확대할 전망이다.
·미국 : 크고 작은 정전을 자주 경험한 미국의 경우 정전으로 인한 손실은 연 790억 달러에 달하는 것으로 추정되고 있다. 낡은 전력설비 및 투자부진이 주요원인으로 알려진 가운데 2005년에 발표된 에너지법(EPACT)을 기점으로 송배전망에 대한 현대화와 함께 전력계통 신뢰도 향상, 전력수송설비 건설비 절감, 전력생산 비용절감이라는 측면에서 분산전원 및 재생에너지에 대한 투자를 확대할 전망이다.

■ 분산전원 확산에 따른 기술적 과제
분산전원이 확산됨으로 인해 송배전망 계획 및 운용에 많은 영향을 미칠 것으로 예상된다. 또한 기존 전력판매회사(특히 배전회사) 수지에도 직간접적으로 영향을 미치게 될 것이다.
분산전원은 일반적으로 기존 전원에 비해 소비자와 근접, 위치하기 때문에 분산전원의 확산은 기존 전력사의 전력판매에 영향을 주기 때문이다. 분산전원은 송배전계통과 적절히 융합되었을 때 많은 이점을 가진다.
전력공급 신뢰도 향상, 송배전 설비 비용 및 전력손실 감소, 송전혼잡 감소, 전력설비 투자회피가 대표적인 것이다. 부하지역 인근에 소규모 분산전원 설비가 위치하는 경우 추가적인 송배전 설비건설을 하지 않거나 지연시키는 효과를 기대할 수 있다.
또한 일부설비는 무효전력공급, 전압 및 주파수유지와 같은 부가적인 서비스(이를 전문용어로는 보조서비스 함)를 제공할 수 있다. 그러나 이러한 기능들은 분산전원이 어디에 위치하느냐에 따라 달라진다. 그러나 분산전원이 반드시 이점만이 있는 것은 아니다. 예를들면 분산전원 연계를 전제로 설계되지 않은 배전계통에 분산전원이 연계되는 경우 전력품질 및 안정도와 같은 문제를 야기할 수 있다.
약한(Weak) 배전계통에 대규모 분산전원이 연계된 경우는 더욱 그러할 것이다.
또한 풍력과 같은 간헐적 특성을 가진 자원을 이용하는 풍력발전의 경우 전력수급 유지라는 부가적인 요소도 고려해야 한다.
배전계통에 연계되는 분산전원의 종류가 다양할수록 기술적 난제들은 그만큼 증가하게 된다.
분산전원 확대에 따른 기술적 난제들을 극복하고 분산전원 연계에 따른 이점을 최대화하기 위해서는 기존의 분산전원 자체의 기술개발 단계를 넘어 전력시스템 설계 및 운용 엔지니어와의 긴밀한 기술협력 및 상호이해를 통한 전력계통 수용성 제고 노력이 필요할 것이다.

■ 향후 해결되어야 할 기술개발 분야
?송배전망 운용제어 기술개발
송배전망에 연계, 운전되는 분산전원 확산 및 재생에너지원들에 의한 불규칙한 출력특성은 송배전계통 계획 및 운용시 해결해야할 요소중 하나가 됐으며 이를 해결하기 위해 분산전원 출력의 가제어성(可制御性) 향상, 송배전계통 강화, 1차 에너지 예측기법 개발, 불규칙한 전원특성을 가진 분산전원의 출력제한, 송배전계통 제어에 있어서의 분산전원의 역할개선이 수반돼한다. 이와 함께 다양한 종류의 분산전원이 공존하는 경우 각각의 특성을 고려한 효율적 상호협조 운전, 제어연구도 필요할 것이다.
?분산전원 연계 프로토콜, 데이터 통신 표준화
분산전원을 가진 송배전계통의 효율적 실시간 감시 및 상태추정, 실시간 제어를 위한 필수기술이다. 분산전원이 다수 설치된 새로운 전력공급 체제에서 안정적이고도 효율적인 전력공급과 품질유지를 위해서는 발전 및 수요, 저장장치들과의 협조제어가 수반되어야 한다.
또한 배전계통의 안정도는 분산전원에 의한 보조서비스에 의하여 유지될 수 있다.
이러한 미래의 제어개념 구현을 위해서는 고속, 고신뢰, 무결점, 가변성, 비용 효용성을 가지는 연계 프로토콜 및 데이터 통신 표준화 기술개발이 요구된다.
?기술개발과 연계한 규제 및 시장정책 개발
분산전원에 대한 규제 및 시장정책에 따라 관련 기술개발이 크게 영향을 받을 것이다. 규제 및 시장기반 정책을 어떻게 적절히 조합할 것인가 또는 정책결정에서의 기술적 수준을 어떻게 고려할 것인가도 고민하여야 할 사항중 하나이다.

필자 약력 : 부산대 전기공학과 학사(’84),
서울대 전기공학과 석사(’86), 박사(’95)
현재 전력연구원 전력경영연구센타 책임연구원