[월간수소경제 성재경 기자] 분산에너지 활성화 특별법(이하 ‘분산에너지법’)이 5월 25일 국회 본회의 통과를 거쳐 6월 13일에 공포됐다. 분산에너지법은 1년의 유예기간을 거쳐 내년부터 효력을 갖게 된다.
분산에너지법은 전력을 필요로 하는 수요지 인근에서 전력을 생산해 소비할 수 있는 분산에너지 시스템 구축을 골자로 한다. 신재생에너지, 연료전지, 소형원자력 등 분산전원을 활용하기 위한 제도적인 기반으로 한국전력이 독점해온 중앙집중형 전력체계에 큰 틀의 변화를 예고하고 있다.
이 특별법은 분산에너지 중심 전력망으로 전환하기 위한 불필요한 규제 해소, 분산에너지 제도 수립·보급 기반 조성 등 분산에너지 확산 정책을 이행하고 관련 신산업 시장을 창출하기 위한 법적 근거가 된다는 점에서 매우 중요하다.
산업통상자원부는 내년 6월 13일 법 시행을 목표로 시행령·시행규칙 등 하위 법령을 제정할 계획이다. 산업부 관계자는 “내년 4월까지는 시행령과 시행규칙 제정 작업을 마무리하고 한 달 이상 논의하면서 관계 부처와도 협의를 이어가겠다”고 말했다.
전력 수급 불균형 해소의 출발점
분산에너지가 주목을 받은 계기가 있다. 대형 발전소 건설을 두고 지역 주민과 갈등을 빚었고, 지난 2012년에는 밀양 고압 송전선로 설치를 반대하던 70대 주민이 분신해 숨지면서 큰 파장이 일었다. 이 사건을 계기로 송배전 사업을 담당하는 한전의 송전선로 건설 의지도 크게 꺾였다.
국내 전체 전기의 40%는 수도권에서 소비된다. 하지만 인천을 제외하고는 대형 발전소를 찾기가 어렵다. 타 지역에서 생산된 전기를 초고압 송전선로와 송전탑을 통해 수도권으로 끌어오는 셈이다. 수도권에 전기를 보내기 위한 혐오시설이 들어선 지역은 불만이 클 수밖에 없다.
이 문제를 해결하기 위해 나온 대책이 분산형 전원 활성화였다. 최종 소비지 인근에 열병합발전, 연료전지, 소규모 가스터빈, 태양광 등 발전시설을 설치하자는 것이다. 송전탑, 장거리 송전선로를 설치하지 않아도 되고 한 해 2조 원에 이르는 송배전 손실도 줄일 수 있다.
정부는 지난 2019년 ‘제3차 에너지기본계획’을 통해 2040년까지 전체 발전량의 30%를 분산에너지로 채우겠다는 목표를 제시했다. 그로부터 2년 후인 2021년 6월에 산업부가 발표한 ‘분산에너지 활성화 추진전략’은 그 로드맵을 담고 있다.
분산에너지는 전력 수요지 인근에 설치해 송전선로 건설을 최소화하는 40MW 이하의 발전설비 또는 500MW 이하 집단에너지·구역전기·자가용 발전설비 등을 의미한다. 분산에너지 범주에는 태양광·풍력 등 재생에너지와 더불어 소형모듈원자로(SMR), 연료전지발전사업, 수소발전사업, 에너지저장장치(ESS) 등이 포함된다.
분산에너지법에는 전력계통 영향평가, 분산에너지 특화지역, 통합발전소(VPP), 지역별 전기요금제 도입 등의 내용이 담겨 있다. 이 중 통합발전소는 전국에 흩어져 있는 소규모 에너지 발전, 축전지, 연료전지 등 발전 설비와 시장의 전력 수요를 클라우드 기반의 소프트웨어를 통해 통합·관리하는 가상의 발전소(Virtual Power Plant)를 말한다.
2021년을 기준으로 광역지자체별 전력자급률을 보면 인천(243.0%), 충남(227.9%), 부산(191.5%), 전남(184.7%), 경북(183.9%), 강원(182.2%), 경남(122.8%) 등 대형 발전소가 많은 지역이 높게 나온다. 반면에 대전(1.9%), 광주(7.2%), 충북(7.8%), 서울(11.3%), 대구(18.2%)는 자급률이 채 20%도 안 된다.
전력자급률을 높이는 방안은 크게 두 가지다. 자급률이 낮은 인구밀집 지역에 발전소를 더 지어 전기공급을 늘리거나, 전력자급률이 높은 지역으로 수요를 분산하는 것이다.
첫 번째 방안은 주민 설득이 관건이다. 소형원전을 분산에너지 개념으로 접근하면 수요처 인근, 즉 수도권이나 공단에 건설하는 게 맞지만 주민 반발에 직면할 가능성이 매우 높다. 이 경우 수소 혼소를 적용한 소규모 가스터빈 방식으로 전기와 열을 함께 공급하는 방안이 더 유리하다.
두 번째 방안은 전력자급률이 높은 지방으로 수요를 분산하는 것이다. 큰 규모의 공장이나 데이터센터의 지방 이전을 유도하려면 유인책이 필요하다. 가장 효과적인 방법은 전기요금을 낮게 책정하는 것이다.
자급률이 높은 지역은 전기요금을 싸게, 자급률이 낮은 지역은 전기요금을 비싸게 책정해서 전기료에 민감한 업종의 지방 이전을 유도할 수 있다. 그러자면 지금과 같은 천편일률적인 전기 요금제로는 어렵다. 분산에너지 중심의 지역별 차등 요금제가 필요하다.
‘분산에너지 특화지역’ 지정에 쏠린 눈
분산에너지법이 국회 본회의를 통과하고 나서 목소리를 가장 크게 내고 있는 지역이 제주, 울산, 경북이다. 이들 지자체의 관심은 ‘분산에너지 특화지역’ 지정에 쏠려 있다. 특화지역의 경우 사업자가 직접 전기를 판매할 수 있고 전기 판매사업자와의 거래도 가능하다.
전기 판매사업자가 지역별로 전기요금을 다르게 책정할 수도 있다. 전력거래 특례가 적용돼 발전사업과 판매사업의 겸업이 허용되고, 전력생산자와 소비자 간 전력거래가 이전보다 훨씬 자유로워진다.
전력계통의 안정을 유지하기 위해 제주도에서는 재생에너지 설비의 발전을 멈추는 ‘출력제어(계통제한)’를 2015년부터 시행하고 있다. 태양광과 풍력의 발전량이 크게 늘어 송배전망이 이를 수용하지 못하는 경우 대규모 정전사태가 생길 수 있어 미연에 발전을 제한하는 것이다.
제주는 재생에너지 보급이 해마다 늘어 지난해 재생에너지 출력제어가 132회에 달했지만, 올해는 6월 4일 기준으로 133회를 기록해 지난해 출력제어 횟수를 이미 초과했다.
이는 제주만의 문제가 아니다. 정부는 전력 과다 생산에 따른 계통 부담을 줄이기 위해 올봄에 처음으로 호남, 경남 지역에서 지속운전 성능 미개선 태양광 설비를 대상으로 출력제어를 시행했다.
출력제한 이슈가 전국으로 확대되면 개별 발전사업자의 반발을 살 가능성이 높다. 제주에서는 이미 행정소송을 제기한 상태다.
현재 제주 행원에서는 ‘P2G 그린수소 실증사업’이 한창이다. 2MW 알칼라인, 300kW PEM 전해조를 현장에 설치해 지난 5월에 KGS 완성검사도 받았다. 풍력발전의 전기로 물을 전기분해해서 생산한 수소를 함덕 그린수소충전소로 보내 9대의 수소시내버스 운행에 활용할 예정이다.
제주에서 진행된 P2G 그린수소 실증사업에 빠지지 않고 참여해온 지필로스의 박가우 대표는 오래전부터 전력과 가스를 통합한 ‘섹터커플링(Sector Coupling)’ 기술에 주목해왔다.
“변동성이 큰 재생에너지를 전력망이 다 소화를 못합니다. 그렇다고 ESS(에너지저장장치)를 무한정 깔 수도 없죠. 이럴 때 수소가 큰 역할을 합니다. 잉여전력으로 수전해를 해서 수소로 만들어두고 필요할 때 쓰는 거죠. 제주에서 풍력과 연계한 그린수소 실증사업을 하면서 전력, 가스 부문이 함께 가야 한다는 확신을 얻었어요. 한전과 발전공기업, 가스공사가 수소사업을 매개로 함께 갈 겁니다.”
제주는 재생에너지와 그린수소를 연계한 분산발전의 선행학습장이다. 제주특별자치도는 지난해 10월 ‘제주형 분산에너지 추진협의체’를 출범했고, 최근에는 ‘글로벌 분산에너지 포럼’을 여는 등 분산에너지 특구 지정을 위한 분위기 조성에 앞장서고 있다.
산업부가 지난 2월 14일에 확정한 ‘제3차 지능형전력망 기본계획(2023~2027)’도 눈여겨봐야 한다. 지능형전력망(스마트그리드)이란 정보통신기술을 활용해 전기공급자와 소비자가 실시간으로 정보를 교환하고 에너지 이용 효율을 극대화하는 전력망을 뜻한다. 산업부는 전 세계 스마트그리드 시장의 성장을 예상하고 향후 5년간 이 분야에 3조7,000억 원을 투자하기로 했다.
울산도 분산에너지 특화지역 지정에 관심이 크다. 현재 울산시 의뢰로 울산연구원이 지역별 차등 전기요금제 시행에 대비한 지역별 전력 원가와 적정 단가 등을 분석하는 연구를 수행하고 있다. 산업부, 한국에너지공단 등과 공동연구 형태로 진행해 그 성과가 하위 법령 제정에 반영되도록 한다는 방침이다.
경북도는 분산에너지법을 투자유치 활동에 연계하는 전략을 취하고 있다. “지역별 전기요금제가 도입되면 전력자급률이 높은 우리 지역의 전기요금 부담이 줄고, 도내 원전지역 인근 산단의 기업유치가 활성화될 것으로 기대한다”는 것이 경상북도 관계자의 말이다.
경북은 울진군과 경주시에 각각 조성되는 원자력수소국가산단, SMR국가산단이 ‘값싼 전기료’의 수혜를 입을 것이라는 전망을 앞세워 반도체공장, 데이터센터 등 전력 다소비 기업을 유치하기 위해 힘쓰고 있다. 또 원전을 활용한 수소생산 등 관련 신산업 육성 전략도 내놨다.
전기와 가스의 섹터커플링
미국 캘리포니아 다우니에서 진행 중인 수소시범주택 사업을 예로 들어보자. 캘리포니아의 천연가스 공급업체인 소칼가스(SoCalGas: Southern California Gas)가 ‘H2 혁신 체험 프로젝트’의 일환으로 완성한 조립식 주택은 태양광 패널, 배터리, 수전해 설비, 연료전지를 두루 갖추고 있다.
맑은 날 태양광에서 나오는 잉여전력으로 수소를 생산해 저장하고, 필요할 때마다 이 수소로 연료전지를 돌려 전기를 만들어 쓴다. 또 수소를 천연가스에 최대 20%까지 혼합해 가정용 온수, 가스스토브, 벽난로, 바비큐그릴 등에 사용할 수 있다.
소칼가스가 구축한 수소주택은 태양광, 수소, 천연가스 시스템이 복합된 마이크로그리드에 속해 있다. 최소 100가구와 연계한 분산형 그리드 안에서 에너지 혁신을 체험할 수 있는 견본주택 역할을 한다.
미국은 지난해 8월에 제정된 인플레이션 감축법(IRA)으로 청정수소 생산에 대한 세액공제(0.6~3달러/kg) 지원 근거를 마련했다. 세부 규정을 보면 미국 안에서 생산된 청정수소(1kg 생산 시 이산화탄소가 4kg 이하로 배출되는 수소)에 대해 1kg당 최대 3달러의 세액공제 혜택을 제공한다.
이런 혁신 사업이 국내에서도 추진될 가능성이 높다. 내년에 분산에너지법이 본격 시행되고 청정수소발전의무화제도(CHPS)가 도입되면 전기와 가스의 구분은 모호해지고 탄소배출의 전주기 관점에서 분산에너지의 ‘청정성’을 평가할 가능성이 높다. 이에 따른 인센티브를 반영해 에너지 요금체계가 새롭게 산정될 수 있다.
재생에너지와 연계한 섹터커플링 기술도 시장에 속속 등장하고 있다. 아일랜드의 퓨전퓨얼(Fusion Fuel)이란 회사는 소형 PEM 전해조를 통합한 새로운 방식의 모듈형 태양광-수소 발전기인 ‘HEVO-Solar’를 개발했다. 태양광에 수전해 기술을 접목해 전기가 아닌 그린수소를 현장에서 생산한다.
퓨전퓨얼의 ‘HEVO-Solar’는 고효율 집광형 광전지(CPV) 추적기로 태양광을 최대한 활용해 전기화학 반응을 이끌어내고, 태양열을 통해 물을 85℃까지 데워 수전해 장치에 공급하는 방식으로 전기부하를 10%가량 절감했다. 여기에 연료전지를 붙여 해가 떨어진 야간에 저장된 수소로 전기를 공급하는 것도 가능해 보인다.
개별 분산자원을 통합·관리하는 VPP 기술도 중요하다. 유럽의 8개 나라와 일본에 있는 발전기 4,000기의 전력네트워크를 통합해서 운영하는 독일의 ‘넥스트 크라프트베어크(Next Kraftwerke)’가 이 부문을 대표하는 기업이다.
산업부는 넥스트 크라프트베어크가 운영 중인 전력거래 플랫폼인 넥스트라(NEXTRA) 같은 ‘한국형 통합발전소(VPP)’ 모델 개발을 본격 추진한다. 전력거래소의 급전지시와 통제를 받기 위해 분산형 전원 모집 용량이 일정 용량 이상이면 변동성을 완화하기 위해 에너지저장장치(ESS)를 설치하는 등 하나의 발전기처럼 운영할 방침이다. 또 분산자원이 전력도매시장은 물론 수요자원, 보조서비스 시장 등에서도 거래가 될 수 있도록 다양한 모델을 개발할 예정이다.
국내 통합발전소 사업으로는 전력중개사업과 전기차충전사업이 대표적이다. 재생에너지와 연관이 큰 전력중개사업의 경우 태양광, 풍력발전소를 최대 20MW까지 모아 전력거래소에 등록해 전력을 거래할 수 있도록 하고 있다.
또 전기차충전사업은 민간이 급속·완속 충전기를 설치해 전기차를 대상으로 충전용 전기를 팔 수 있도록 하고 있다. 태양광 발전량이 많은 낮 시간대에 정부에서 전기차 충전요금을 지원해 잉여전력 소비를 늘리는 식으로 운영될 수 있다.
산업부는 한국형 VPP 통합플랫폼 개발을 위해 올해 37억 원을 포함해 오는 2026년까지 260억 원의 국고보조금을 투입한다. 지역의 전력 수요와 공급을 일치시키는 분산에너지가 확대되면 대규모 송전망 투자가 절감되고 계통망 안정화에도 큰 도움이 될 전망이다.
분산에너지 시대, 수소의 역할
수소연료전지를 분산전원으로 활용하는 가장 대표적인 사업으로 ‘에너지 슈퍼스테이션’을 들 수 있다. 도심의 주유소나 LPG충전소에 태양광 등 재생에너지와 연료전지를 함께 설치해 발전하고 전기차 충전 수요에 활용하는 미래형 융복합 스테이션으로, 국내 기업 중 SK에너지가 주도적으로 참여하고 있다.
SK에너지는 규제샌드박스 실증 특례를 받아 서울의 직영주유소 2곳에서 연료전지 사업을 시범운영하고 있다. 최근에 클린에너지리츠와 ‘SK 친환경 복합스테이션 구조 고도화 사업’ 추진을 위한 합의서를 체결하는 등 관련 사업에 속도를 내고 있다. 클린에너지리츠는 2021년에 SK리츠가 SK에너지로부터 SK 직영주유소 116개 부지를 인수하면서 이를 관리하기 위해 설립한 부동산 전문기업이다.
SK에너지는 경기도 시흥에 있는 SK시화산업주유소를 복합스테이션 주유소로 개발할 예정으로 주유소 건물 옥상에 연료전지, 태양광 등 분산전원을 설치하게 된다.
최근까지도 연료전지로 생산한 전기를 한전에 판매하고 전기차 충전에 활용하는 일이 불가능했다. 전기사업법에서 두 종류 이상의 전기사업 겸업을 금하고 있어 전기차 충전에 바로 활용할 수 없었기 때문이다.
구역전기사업자가 공급권역 내에서 연료전지나 태양광 발전시설을 설치하면 자신의 계통에 연결할 수 없다. 따로 전선을 끌어 한전 계통에 연결해야만 SMP(계통한계가격)와 REC(신재생에너지 공급인증서)를 받을 수 있다. 분산에너지법은 이렇게 한전 중심으로 짜인 국내 전력산업의 구조개편을 알리는 신호탄이라 할 수 있다.
분산에너지 보급은 에너지원에 대한 선택권을 늘려준다. 가령 반도체공장을 추가로 짓는 수도권 도심 인근에 SMR이 들어가는 것도 가능하다(지역 주민의 반대는 넘어야 할 산이다). 또 충남 보령 등 석탄화력발전소 밀집 지역에 SMR사업 여부를 타진했다는 소식도 들린다. SMR을 석탄발전소 부지에 설치하면 기존 전력계통에 바로 연결해 시간과 비용을 크게 아낄 수 있다.
전기를 많이 쓰는 제철소나 공단 지역에 수소터빈을 넣는 것도 가능하다. 한화임팩트는 대산사업장에서 80MW급 중대형 가스터빈의 연소기를 개조해 수소 59.5% 혼소 발전에 성공했다. 수소를 섞으면 이산화탄소와 질소산화물 같은 대기오염물질 배출량을 일정 수준 줄일 수 있다. LNG발전소의 구형 가스터빈을 개조해서 쓸 수 있다는 것도 큰 장점이다.
분산에너지법은 전력사업에만 국한하지 않는다. 일본은 배전망단위 사업자가 전력과 가스를 동시에 판매하기도 한다. 국내에서도 분산에너지법 시행을 기점으로 전력과 가스 공급을 겸하는 사업자가 등장할 수 있다. 이 같은 내용이 하위 법령에 어떻게 반영되는지를 주의 깊게 살펴야 한다.
섹터커플링으로 전력을 담당하는 한전과 가스를 담당하는 한국가스공사의 역할 구분이 사라지면서 국내 에너지산업이 통합되는 방향으로 나아갈 수 있다. 그 자체로 가스이면서 전기에너지 저장매체인 수소는 섹터의 경계를 넘나들며 분산에너지 시대에 다양한 역할을 수행할 수 있다.
분산에너지법이 지역 특성과 발전 계획 등 주민과 기업의 요구에 맞는 에너지원에 대한 여러 선택지를 제공하게 되면서 새로운 기회를 창출할 가능성이 높아졌다. 에너지 시장의 이런 큰 변화에 대한 준비가 필요한 시점이다.
