가을철 태양광 잉여 전력 폭증…장기 저장 대안은 ‘수소’

▲부산 강변하수처리장에 설치된 태양광 발전 시설. 사진= 연합뉴스

가을철을 맞아 태양광 발전량이 확대되는 반면, 냉방 전력 수요는 줄어들면서 남는 전력이 늘고 있다. 이는 전력 계통에 부담을 주어 출력제어를 늘리는 요인으로 작용한다. 계통 부담을 줄이려면 남는 재생에너지를 저장하기 위해 에너지저장장치(ESS)뿐만 아니라 수소 활용도 적극 고려해야 한다는 분석이 나온다.

8일 전력거래소 전력통계정보시스템에 따르면, 이날 태양광 발전 전력 수급량은 오후 12시 25분 기준 28.5기가와트(GW)로 전체의 35%를 차지했다. 전날(7일) 오후 12시 30분 기준 27.6GW를 기록한 데 이어 이날 2만8000MW대까지 오른 것이다. 이는 전력시장 거래량과 직접계약(PPA), 자가발전(BTM)을 합산한 수치다.

전국적으로 날씨가 맑아 태양광 패널이 충분한 햇빛을 받은 결과다. 가을철은 일조량이 줄고 태양 입사각이 커져 발전량이 감소하는 시기지만, 기온이 높지 않아 발전 효율 자체는 오히려 높아진다.

문제는 9월 들어 날씨가 선선해지면서 전력 수요가 급감한다는 점이다. 폭염이 한창이던 지난 8월 6~7일 전력 수요가 95GW대까지 치솟을 때 전력공급 예비율은 9~10%까지 떨어졌다. 반면 이달 7일과 8일 태양광 발전량이 최고치를 찍은 12시대의 전력공급 예비율은 60%를 넘어섰으며, 12시 30분 기준으로는 69%까지 상승했다.

10월로 넘어가면 해가 짧아져 출력제어 부담이 다소 줄지만 완전히 사라지지는 않는다. 지난해부터 올해 상반기까지 출력제어 일수와 규모는 △2025년 상반기 57일(164.4GWh) △2025년 하반기 27일(5.4GWh) △2026년 상반기 59일(164GWh)이다. 출력제어가 발동되면 발전할 수 있는 전력을 버리게 되어 자원 낭비로 이어진다.

태양광 등 재생에너지의 간헐성 문제를 해결하려면 예비율이 높은 시기의 전력을 저장해 두었다가 필요할 때 꺼내 쓰는 설비가 필수적이다.

현재 주요 대안으로는 장주기 ESS 확충이 꼽힌다. ESS는 수 시간에서 하루, 길게는 며칠 동안 전력을 저장할 수 있다. 정부도 지난해 5월과 11월 각각 500MW 규모의 ESS 사업자를 모집했으며, 이달 중 장수명·장주기 성능을 우대한 3차 공고를 낼 예정이다.

하지만 ESS만으로는 부족하며 1개월~수개월 단위의 초장기 전력 저장 수단이 필요하다는 지적이 나온다. 이에 대한 해결책으로 수소가 주목받고 있다. 수소는 연료전지를 통해 전력을 생산할 뿐만 아니라 에너지 저장 매체로서도 유용하다.

재생에너지 잉여 전력으로 수소를 생산해 초저온 액체 상태로 보관하거나, 상온·상압 보관이 쉬운 암모니아 등으로 변환해 저장하면 전력을 장기간 저장하는 효과를 얻을 수 있다. 암모니아 변환 방식은 배터리 방식보다 수개월 더 오랫동안 에너지를 보존할 수 있어 간헐성 보완에 유리하다.

다만 수소 생산·운반·저장 인프라 구축과 상용화까지는 시간이 더 필요하다. 현재 에너지 정책이 전력망 확충, 원전 추가 건설, 재생에너지 보급에 집중되다 보니 수소 기반 저장 기술은 상대적으로 정책적 주목을 덜 받고 있다.

박종배 건국대 전기전자공학부 교수(대한전기학회 회장)는 지난달 31일 국회수소경제포럼과 한국수소연합이 주최한 세미나에서 “일간 전력 유연성을 확보하기 위해 ESS와 수소 변환을 사용하는 방안이 있다"며 “1차 재생에너지 기본계획과 12차 전력수급기본계획의 목표를 고려할 때, 초장기 전력 저장을 위해 수소를 활용한 전력계통 유연성 확보 장치를 조속히 마련해야 한다"고 강조했다.

정승현 기자 jrn72benec@ekn.kr