대규모의 해상풍력단지 조성이 추진되면서 생산된 전력을 기존 전력망에 맞물리는 계통연계가 핫이슈로 등장했다.
기존의 전력망은 화석연료나 원자력 위주의 대용량 발전설비에서 생산되는 전력 위주로 설계돼 있기 때문에 해상풍력 등 신재생에너지 발전에 의해 생산된 전력을 그대로 계통연계하는 데는 기술적으로나 제도적으로 모두 무리가 따른다.
신재생에너지 설비는 불안정 전원으로서 배전계통에 불특정 다수로 도입되기 때문에 계통에 연계해 운전될 때 기존 계통 상태에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
◇전력, 생산보다 계통이 더 중요하다=서해안 해상풍력사업이 계획대로 진행되면 1,2단계에 1GW, 3단계사업에서 1.5GW, 총 2.5GW와의 발전설비가 설치된다.
역사상 유례없는 대규모의신재생에너지 발전설비가 생겨나게 되는데 특히 3단계 사업은 육지와의 거리가 멀기 때문에 계통 연계에 있어 세계적으로도 관심이 집중되고 있다.
아무리 생산되는 전력이 대규모여도 이를 기존 전력망과 안정적으로 연계시키지 못하면 사업의 의미가 없다. 더욱이 기존의 처리지침이나 기준은 모두 송전계통에 연결하는 대용량 발전설비를 기준으로 마련돼 있어, 이에 관한 업무처리절차와 지침 및 기술기준 등을 배전계통에 그대로 적용할 수 없다.
분산형 전원을 계통에 연계할 때 이에 관한 영향을 최소화 시킬 수 있는 연계 기준이 필요한 이유다.
풍력발전설비 등이 기존 전력계통에 연계해서 운전할 때 효율적인 계통연계운전실현을 위해 안정적인 계통연계 시스템이 필요한 까닭은 기존의 전력품질과 공급신뢰도를 유지하기 위해서다.
또 불필요한 기동정지 없이 전력계통과 협조운전을 할 수 있는 안정성을 확보하는 것도 중요하다.
하지만 현재의 전력시스템은 신재생에너지에 의한 발전이 전체 발전의 20%를 넘어서면 그 기능을 유지하지 못한다는 것이 전문가들의 의견이다.
특히 우리나라는 전력을 저장할 수 있는 대용량의 저장시설이 아직까지 제대로 갖춰지지 않아 전력수요에 따라 발전량을 맞춰 나가는 상황이기 때문에 신재생에너지발전과 계통연계는 따로 생각할 수 없는 문제다.
현재 대규모의 해상풍력단지를 조성하고 있는 해외 사례에도 눈길이 쏠리고 있다. 독일은 현재 북해지역에 건설 중인 총 16개의 풍력단지의 계통연계를 추진하고 있다. 약 13GW규모의 이 단지는 육지에서 최대 129㎞나 떨어져 있어 우리에게도 중요한 참고사례가 될 전망이다.
◇서해안 계통 연계 어떻게 할까=서해안 2.5GW 해상풍력 단지 조성과 관련해 계통연계방식 선정 역시 주요 관심사로 떠오르고 있다. 최초로 실시되는 대규모의 계통연계 사업인 것도 그렇지만 이와 관련해 송전기술을 개발하고 있는 기업들의 희비도 엇갈릴 전망이다.
정부는 서해안 해상풍력 단지에서 생산된 전력을 육지의 전력망과 연결하는 계통방식의 선정을 두고 경제성검토를 진행했다.
3단계 사업부지인 부안·영광 해역이 육지와 거리가 멀기 때문에 가장 경제성 있는 송전방식을 찾는 것이 주요과제였다. 고압직류송전(HVDC)방식이 가장 유력한 대안으로 손꼽히고 있는 가운데 이중에서도 전류형 HVDC기술과 전압형 HVDC기술의 경제성을 따져보자는 것이었다.
정부는 앞으로도 지속적으로 경제성 분석을 통해 최적의 방안을 찾겠다는 계획이다.
계통연계 기술을 개발하고 있는 기업들도 촉각을 곤두세우고 있다. 지난해 국내 최초로 전류형 HVDC 생산기지를 구축하고 한국전력과 이 기술의 국산화를 추진하고 있는 LS산전은 서해안 해상 풍력 사업에 자신들의 기술이 도입되기를 희망하고 있다. 양사가 최초로 HVDC 국산화 사업에 뛰어든 데다 3단계 해상풍력 사업이 실시되는 2016년 께면 기술개발이 완료돼 적용하는데 무리가 없을 것으로 예상하고 있다.
효성은 전압형 HVDC 기술에 관심을 보이고 있다. 이미 보유하고 있는 스태콤(STATCOM)기술을 기반으로 전압형 HVDC 기술 개발에 뛰어들 경우 국산화가 어렵지 않다는 판단이다. 효성은 전압형 기술이 컨트롤하기 쉬운데다 송전 용량이 작은 단점 또한 곧 보완할 수 있을 것으로 판단하고 있다.
정부는 HVDC 관련 기술이 하루가 다르게 발전하고 있어 사업이 본격화되는 2016년까지 추이를 살펴보자는 입장이다.
지식경제부의 한 관계자는 “두 기술 모두 각각 장단점이 있어 현재로서는 객관적인 경제성 검토가 무엇보다 중요한 상황”이라면서 “HVDC 기술의 진화 속도가 빠르게 진행되고 있어 3단계 사업이 시작되는 상황에서 가장 우리 실정에 맞도록 진화된 기술을 선택할 것”이라고 말했다.
이와 함께 계통시스템 구축에 필요한 비용을 누가 부담하느냐도 주요 관심사다.
현재 국내법에 따르면 계통연계시스템, 즉 송배전 설비에 대한 비용은 발전사업자 부담으로 되어 있다. 하지만 해상풍력사업처럼 대규모의 발생전력을 계통연계하는데는 큰 비용이 투입된다.
최근 제주도 계통연계 사례만 보더라도 600㎿의 전력을 계통연계하는데 약 6000억원이 투입된 것으로 알려졌다. 단순히 수치적으로 비교하면 서해안 사업의 경우 계통 연계 비용에만 조단위의 비용이 투입된다.
해외에서도 계통비용을 발전사업자가 부담하는 경우(오스트리아)와 접속설비 건설비용은 발전사업자가 부담하고 계통 보강비용은 송전사업자가 부담하는 경우(프랑스·독일·영국) 등 국가마다 차이가 있다.
◇계통연계 기술과 제도 모두 완성돼야=신재생에너지발전원의 계통연계 증가는 세계적인 추세다. 우리 또한 앞으로 대규모의 신재생에너지 발전단지를 조성할 예정이기 때문에 이에 대한 기술 및 제도적인 기반을 마련하는 것이 시급하다는 지적이다.
우선 대규모의 해상풍력단지 계통연계를 위한 제반규정 및 정책적 지원 필요하다는 것이 전문가들의 의견이다.
국내 산업체의 육성과 산업활성화, 국제적 경쟁력 제고 측면을 종합적으로 고려한 기준이 필요하다는 것이다.
또한 우리나라는 국가 간 연계 등이 없고 송전 계통이 상대적으로 취약하기 때문에 HVDC 등 대규모 풍력단지 연계를 위한 계통 보강 노력이 지속돼야 한다.
특히 불안정한 풍력발전의 특성상 풍력 발전 예측 시스템과 제어센터 등을 구축해 풍력발전 변동성에 대비한 충분한 예비력 확보 기준도 마련돼야 한다.
이밖에도 풍력사업자의 경우 계통 해석용 모델을 구축하고 전력계통 친화적인 기술 개발 등이 요구된다.
최호기자 snoop@etnews.co.kr
