▲전남 해남에 위치한 98MW 용량의 솔라시도 태양광발전소.
여름철 전력 수요가 계속 증가하면서 태양광 발전의 역할을 두고 다시 논쟁이 뜨겁다. 산업계와 재생에너지 각각의 진영에서는 “태양광 발전이 낮 시간대 전력피크 부담을 낮춰준다"는 주장과, “갑자기 사라질 수 있는 태양광 발전의 간헐성과 불확실성이 오히려 전력계통에 부담을 가중시킨다"는 주장이 상반되고 있다.
특히 흐린 날이나 비가 오는 날에는 태양광이 전력공급에 거의 기여하지 못하기 때문에 이에 대응하기 위한 유연한 발전설비 운영비용은 갈수록 늘어나는 실정이다.
태양광, 낮 시간 피크 완화에는 일부 기여...간헐성과 계통 불안은 여전
14일 한국전력거래소의 계통 운영 자료에 따르면 하늘이 맑고 무더운 날의 오후 시간대에 태양광 발전량은 15GW 안팎으로까지 올라가고 있다. 이는 전체 전력 수요의 약 15%에 달하는 수준으로, 특히 노후 석탄화력의 감축과 맞물려 재생에너지의 존재감은 커지고 있다.
전력 수요가 집중되는 여름철 오후 2~5시 사이, 태양광 발전이 최대 출력을 낼 경우 전력공급에 일정 수준의 도움을 주는 것은 사실이다. 전력당국 관계자는 “7~8월 무더위 시기에는 햇빛이 강해 태양광 발전량이 높아지고, 이는 한전의 공급 부담을 일정 부분 덜어주는 역할을 한다"고 밝혔다.
하지만 태양광 의존도가 커질 수록 우려감도 커지고 있다. 태양광 발전이 집중 배치된 남부지역에 갑작스럽게 구름이 끼게 되면 몇 분 사이에 수 GW의 태양광 출력이 줄어들게 된다. 이 같은 변화는 계통의 주파수와 전압 안정성을 위협할 수 있으며, 이를 막기 위해 다른 발전기들이 '대기 상태'로 상시 운영돼야 한다.
▲역대 최대 전력수요를 기록한 2024년 8월 20일 발전원별 실시간 전력수급 현황. 태양광 발전량이 크게 떨어진 것을 볼 수 있다. 사진=전력거래소
실제로 최대 전력수요를 기록한 2024년 8월 20일의 경우, 순간 최대 태양광 발전량은 오전 11시 20분에 기록한 4306MW에 불과했다.
한 발전업계 관계자는 “맑은 날엔 태양광이 도움 되지만, 흐린 날엔 갑자기 사라지는 전원이나 다름없다"며 “결국 태양광을 보조하기 위한 예비력 확보, LNG 발전기의 유연한 운영이 필수적이다. 이 비용을 누가 지불할 것인지에 대한 고민이 필요하다"고 말했다.
출력조절 비용, 결국 소비자 부담으로...대안 ESS는 아직 멀어
태양광 확대에 따라 기저발전의 출력 조정이 잦아지고 있다. 출력 조정은 발전기의 효율을 떨어뜨리고, 유지보수 비용까지 높인다. 이와 관련해 산업통상자원부가 매년 추계하는 '계통 운영 비용'은 최근 5년 사이 2배 이상 증가했다는 분석도 있다.
또한 '저녁 피크' 문제도 부각된다. 낮에는 태양광이 공급을 하더라도, 해가 진 이후부터 저녁 9시까지 전력 수요는 여전히 높다. 하지만 이 시간대에 태양광은 발전을 하지 못하기 때문에 쓸모가 없다. 결국 짧은 시간에 가동이 가능한 가스발전을 가동해야 한다. 가스발전은 태양광 발전량이 많은 낮 시간에는 발전량을 줄여놨다가 저녁 등 태양광 발전량이 없는 시간대에 다시 급속히 끌어올려야 하기 때문에 '급등 대응 비용'이 커질 수밖에 없다.
일각에서는 태양광의 간헐성을 보완할 대안으로 에너지저장장치(ESS)를 제시한다. 하지만 현재의 ESS는 비용과 효율 면에서 여전히 한계가 있다. 한국전기연구원 관계자는 “ESS는 정전 시 백업이나 태양광의 일부 단기 보완에는 도움이 되지만, 아직까지는 가격 대비 출력과 저장 용량이 부족해 기저전원을 대체하긴 어렵다"고 설명했다.
태양광이 여름철 낮 시간대 전력 수급에 기여하는 것은 사실이지만, 이는 '날씨가 좋을 때'에 한정된 이야기다. 그 외 시간대나 흐린 날, 돌발 기상 상황에서는 오히려 계통 안정성과 운영비용 측면에서 부담이 될 수 있다.
전문가들은 “태양광이 무조건 좋다거나, 반대로 무용하다는 이분법보다는, 어떤 기술적·경제적 조건에서 유의미하게 작동하는지를 분석해 효율적인 통합계획을 수립해야 한다"고 조언하고 있다.
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