안정적 전력계통 구축 최우선…3대 방향 설정
차기 수급계획 위한 전력망 보강 로드맵 제시
[에너지신문] 최근 한전은 제10차 전력수급기본계획의 송변전설비 확충기준에 따라 장기 송변전설비계획을 수립했다. 2022~2036년까지 총 15년간 전력수요 증가에 따른 송변전설비 신설 및 보강, 원전과 재생에너지 발전소 계통연계, 탄소중립 당성을 위한 국가 기간망 보강 등의 내용이 담겨 있다.
이변 설비계획은 국가 에너지안보 확립을 위한 안정적 전력계통 구축을 목표로 △국가 에너지믹스 적기 이행을 위한 계통 수용능력 확보 △미래 불확실성에 대응할 수 있는 유연한 전력망 구축 △송변선설비의 적기 건설을 위한 혁신방안 마련의 3대 방향을 설정했다.
에너지믹스 이행, 계통 수용능력이 관건
먼저 ‘국가 에너지믹스 적기 이행을 위한 계통 수용능력 확보’를 위해 신규 원전의 적기 접속을 위한 설비계획 수립, 지역 단위 재생에너지 예측기반의 지역망 보강계획 사전 수립, 재생에너지 집중지역의 생산전력 활용을 위한 국가 기간망 보강, 지역별 전력수요와 공급의 균형 제고를 통한 전력망 보강 최적화 등을 추진한다.
제10차 전력수급기본계획에서 원전이 68% 증가함에 따라 신규 및 계속운전 원전의 전력계통 수용이 최우선 과제가 됐다. 영동권은 신규 2기(신한울 3,4호기) 및 계속운전 2기(한울 1,2호기) 등 원전과 화력발전 집중에 따른 송전능력 부족 해소가 시급하다. 또 영남권의 경우 계속운전 6기(고리 2~4호기, 월성 2~4호기), 운영개시 2기(신고리 5,6호기)가 예정돼 있어 광역시, 공업단지 등 지역 내 수요와 수급균형을 고려했다. 호남권은 계속운전 3기(한빛 1~3호기)와 함께 지역내 재생에너지 발전도 증가하는 추세를 반영했다.
이와 함께 지역 단위 소규모 재생에너지 예측을 통한 선제적인 지역 전력망 구축에 나선다. 각 지역 특성을 고려, 소규모 재생에너지 공급물량 산출 및 재생에너지 시장 잠재량 달성을 위한 지역요소 기반의 상관관계를 분석, 예측한다. 주기적 예측자료 재조사 및 건설 심의위원회 운영을 통해 설비계획 적정성 검토 후 확정된다.
재생에너지 변동성 대응을 위한 ‘계통안정화 전용 플랫폼’을 최초로 도입한다. 원전 확대, 재생에너지 증가로 계통 안정화 설비의 역할이 커짐에 따라 추진되는 전용 플랫폼은 안정화 설비 필요 개소에 최적 배치가 가능하고, 공간 확보가 용이하다는 장점이 있다.
재생에너지 집적화단지 등 전력망 최적화를 위한 공동접속설비 선투자도 이뤄진다. 앞서 산업부는 지난해 1월 해상풍력 보급 활성화와 함께 개별 접속에 따른 국토 난개발 방지를 위해 ‘대규모 해상풍력 집적화 단지+공동접속설비’ 제도를 마련한 바 있다. 공동접속설비는 다수의 발전사업자가 접속설비를 공동 구성해 공용망에 연계하는 방식으로 집적화단지 지정 후 산업부 요청이 있을 경우 송전사업자(한전)는 공동접속설비를 선투자하고 추후 발전사업자로부터 비용을 회수한다.
수급 불균형으로 재생에너지 출력제어가 증가하는 제주지역에 대한 특별대책도 마련된다. 2030년까지 재생에너지 약 4.1GW, 발전비중으로는 72%까지 증가가 예상되는 제주지역의 경우 육지-제주 간 제3연계선 준공 후 효율적 운전전략을 수립하고, 계통 관성 보강을 위한 동기조상기 도입, 재생에너지 발전량 예측 및 제어를 위한 관제시스템(LRMS) 구축이 이뤄진다.
서해안-수도권 연결 HVDC 기간망 구축도 포함됐다. 현재 서해·호남지역은 해상풍력과 태양광 등 재생에너지 집중 및 원전 수명연장으로 역내 전력수요 대비 발전력이 과다할 것으로 예측된다.
따라서 이 지역의 잉여 발전력을 재생에너지가 부족한 수도권으로 송전하기 위해 대규모 지역 간 융통선로가 필요한 상황이다. 한전에 따르면 건설여건을 고려, 일부는 서해안지역에서 수도권으로 전력을 직접 수송하는 HVDC 방식이 도입된다. 이는 장기적으로 서인천, 영흥화력 등 수도권 발전력 감소에도 대비하는 한편 서해안-수도권을 잇는 HVDC 기간망 구축을 통해 종축 및 횡축 전력흐름 제어로 유연하고 효율적인 계통운영이 가능할 것으로 기대된다.
아울러 재생에너지 잠재량, 주민수용성, 계통 여유도 등을 종합적으로 고려해 속도와 질서를 중시한 공공주도의 균형감 있는 재생에너지 보급제도인 ‘에너지 계획입지제도’가 도입된다. 그간 무질서한 재생에너지 보급으로 국토 난개발 문제가 대두되고, 특정지역 재생에너지 편중으로 송전혼잡이 발생했으나 계획입지 도입을 통해 재생에너지 집적화를 유도하고 공급 분산화로 지역간 전력수급 불균형 완화 등의 개선이 기대된다.
정부 주도로 계획지구가 지정되면 지자체는 지구 내의 계획단지를 선정한 후 계통접속 가능용량 내에서 발전사업자 공모를 진행한다.
이번 10차 설비계획에서는 계통여유지역으로 전력수요의 분산화를 추진한다. 전력수요의 수도권 집중은 장거리 송전선로 건설 및 수도권 내 공급능력 확충을 필요로 하며, 그에 따른 사회적 갈등과 비용이 유발된다.
이에 정부는 고시·법령의 제·개정을 통한 수요분산을 추진한다. 신규 수요 공급 신청 시 계통 신뢰도 유지가 곤란할 경우 전기공급을 유예 및 거부, 전력수요 분산을 유도한다는 전략이다. 또 ‘전력계통 영향평가’ 제도를 도입, 적극적인 수요분산을 추진한다. 이는 사업자가 해당 사업의 인허가를 득하기 전 시행하며, 사업자에게 개선 필요사항을 통보하고 이행 의무를 부과한다. 이를 통해 수요분산 신호를 능동적으로 제공, 계통 최적화가 이뤄질 것으로 전망된다.
‘유연한 전력망’으로 미래 불확실성 대응
다음으로 ‘미래 불확실성에 대응할 수 있는 유연한 전력망 구축’이다. 이를 위해 계절 및 시간대별 시나리오 기반의 전력망 보강방안을 검토하고 EMT(Electro Magnetic Transient) 기반 동특성 분석으로 계통해석 정밀도를 제고한다. 또 전력망 건설 대안기술(NWAs) 적용을 통한 계통 안정화, 재생에너지 확산 및 인버터 설비 증가에 대비한 거버넌스 강화에 나선다.
기상영향에 따른 출력 변화, 총수요-순수요 간 편차 등 재생에너지 확대로 인한 계통 불확실성에 대응할 수 있도록 시나리오 기반이 설비계획이 추진된다.
공급 측면에서는 재생에너지의 출력 변동성이 반영된 계통영향 분석을 위해 계절별, 시간대별로 세분화된 계통해석 DB를 구축하고, 수요 측면에서는 변전소별 수요배분 시 실제 수요를 반영하는 총부하 예측방식을 적용, 재생에너지의 영향으로 발생한 부하 오차를 최소화한다.
EMT의 경우 재생에너지, HVDC 등 인버터 기반 설비 증가에 따른 상호영향 분석을 위해 도입된다. 전국 계통에 대한 EMT 해석모델 구축을 통해 특수설비 도입 및 검증, 재생에너지 계통영향 분석과 더불어 계통 불안정 시 대책 수립 등에 활용될 예정이다.
재생에너지 집중 보급지역의 계통안정화를 위한 유연성 자원 확보도 추진된다. 재생에너지 증가 및 동기발전기 운전 감소로 계통안정도가 저하될 전망인 가운데 계통 강건도 저하에 따른 관성 감소 등에 대응, 동기조상기와 ESS 등 계통안정화 설비 보감 필요성이 대두되고 있다. 이에 계통안정화 설비를 확대, 전압 및 주파수 안정도 문제를 해소한다는 계획이다.
전력망 건설 장기화에 대비하기 위한 대안기술(NWAs) 적용도 관심을 모은다. 전력망 보강물량 급증과 건설 장기화에 따른 계통제약 증가에 대비해 전력망 건설 대안기술의 확대 적용이 필요하다는 게 정부의 판단이다. 이에 따라 계통안정도 향상을 위한 그리드 포밍(Grid Firming) 기능의 STATCOM, 인버터 기반 직렬보상장치(SSSC, Static Synchronous Series Compen
sator), 모바일형 FACTS 등 신기술이 적용된 전력망 건설 대안기술 도입이 검토되고 있다.
또 동기조상기, FACTS 등 계통안정화 설비 통합 제어기술 개발이 추진, 설비 운영 통합관리로 상호영향 방지 및 최적 운전전략 수립이 기대된다.
이밖에 재생에너지 확대 및 인버터 기술 급변에 따른 계통연계 기준(그리드 코드)의 지속적인 관리체계도 마련된다. 그리드 코드 상설연구 워킹그룹 구성 등 계통이슈에 선제적으로 대응하는 한편 재생에너지 대규모 탈락 예방을 위한 계통연계 유지기능 강화 추진, 인버터 신기술 개발·도입에 따른 국내 계통연계 기준 마련 등이 골자다.
송변전설비 건설 촉진을 위한 혁신방안은?
마지막으로 이번 계획에서는 설비건설 촉진을 위한 혁신방안이 포함됐다.
이를 위해 먼저 설비건설 중점 추진사업의 공정관리를 강화한다. 공정회의 주기를 반기에서 분기로 단축, 집중관리한다. 공정관리 체계(마일스톤)을 세분화하고 주요 지연사업에 대해 1:1 전담책임제 도입 등 사업관리 거버넌스를 강화한다.
또한 지중화 확대, 시공 효율성 제도를 위한 신기술 및 신공법을 적용키로 했다. 가공송전선로 경과지 선정 시 지중송전선로 적용여부를 통시 검토, 가능지역 지중송전선로 건설 확대를 통한 주민수용성을 확보한다는 계획이다. 또 기설철탑 내부공간을 활용한 지지물 설치 및 전선설치 지상화 공법, 대용량·고효율 설비 건설을 통해 시공기간 단축을 추진한다.
송전망 혼잡지역 발전제약 완화를 위한 특별대책도 수립한다. 전력계통 신뢰도 유지 및 발전제약 완화를 위한 ESS 적기 확충에 나설 예정인데, 계통 고장으로 발전기 정지 시 계통 최저주파수 하락을 방지하기 위해 상시 충전상태에서 신속한 방전으로 전력을 공급한다.
또한 동해안 지역 제약발전 완화를 위한 지속적인 FACTS 설비보강에 나선다. 신한울, 삼척블루파워 등 동해안지역의 대규모 신규발전기와 재생에너지 발전원 계통연계에 따라 발전제약이 불가피한 상황에서, FACTS 적용을 통한 계통안정도 향상으로 발전제약을 완화한다는 구상이다.
한전은 향후 송변전설비계획 이행체계 강화를 위해 지역별 택지·산단 개발추이와 발전사업 개발 현황 등을 반영해 기 수립된 설비계획의 적정성을 검토할 예정이다.
주요 지역 간 융통선로 보강 및 국가첨단전략산업 전력공급 사업의 경우 주민 갈등요인 등 사업 리스크를 선제적으로 검토하고 대책을 마련한다는 방침이다.
아울러 차기 전력수급기본계획 수립을 위한 전력망 보강 로드맵을 제시할 계획이다. 수요·공급의 지역 분산을 고려한 지역별 수급 시나리오 도출과 함께 전력망 소요 및 간선망 구축방안을 선제적으로 제시, 계통계획과 발전설비계획 간 연계성 및 정합성을 제고한다는 전략을 세웠다.