◆신재생에너지 시대의 효용성 증강의 Super Grid
이동일 CIGRE 한국위원회 사무총장(서울대 전력연구소 연구위원)
                                     
인류가 탄소물질문명에서 탄소와 단절하는 탄소중립 2050 명제를 세계가 공동으로 선언하고 2050 명제를 달성키위한 대 항해 출항을 하고 있다. 이러한 항해 시작에서 이미 2021년 세계 신규 발전설비건설용량의 80%이상이 신재생으로 구축되는 급격한 신재생에너지 물 결속에 세계는 흘러가고 있다.

세계에서 에너지를 가장 많이 사용하는 미국의 경우 미국내에서 조차 전력연계에 소홀히 한 결과 독자 고립계통을 운영해온 Texas주가 작년 기상이변 한파에 대정전으로 전기공급이 끊기면서 산업계는 물론 일반가정에서 동사사건까지 일어난 것을 반면교사 삼으면서, 세계적인 Covid-19제한으로 각대륙의 전력연계 현황의 발표에서 천연에너지 대표국가인 남미의 Brazil이 아마존 지역부근의 대단위 수력자원과 풍력자원의 신재생 전력에너지를 부하중심지인 남쪽지역으로 HVDC를 이용한 대단위 수송과 주변 국가들과 전력연계의 동향을, 그리고 유럽의 중심으로 국제 Global 전력사업을 가장 활발하게 추진하는 프랑스 EDF의 유럽 38개국 전력연계 운영연계로 예비율이 거의 없이 5%이하로 운영되는 발표와 달리, 우리나라는 전력연계 고립섬으로 세계에서 가장 높은군의 22% 예비율로 운영하면서, 심야에는 많을시 발전량의 거의 50%정도까지도 여유전력으로 잠재우는 안타까운 현실이다.

또한 신재생에너지가 기존 화석 연료발전소처럼 대용량화 되면서 계통운용에 영향을 줄정도로 간헐성과 Duck Curve 현상 등이 야기되면서 이를 보완하면서 활용의 극대화 방안을 강구하는 대응책 연구에서 기존의 양수, 근래에 ESS등의 대책들이 토론 되었다. 하지만 전 세계적으로 HVDC기술과 해저케이블 기술이 발달되면서 주변국가와의 전력연계에 이러한 신기술의 활용으로 난제를 해소하는 Super Grid가 대안으로 부상하고 있다.

우리보다 미래 산업인 HVDC의 앞선 기술의 국산화에 성공한 중국은 야심차게 추진하고 있는 GEI(Global Energy Interconnection)라는 국가적 목표로 자국의 적용 활용을 거쳐 이제는 동남아는 물론, 아프리카 그리고 남미 브라질의 심장 아마존에서 남부 상파울로까지 2,450km의 대장정 +/- 800kV HVDC 송전선로 건설을 주도하고 있다.

이러한 세계적 추세에 잠자고 있는 동북아국가들을 위하여 ADB가 최근 3년 동안 우리나라를 포함한 동북아 5개국과 공동으로 추진한 NAPSI(Northeast Asia Power System Interconnection)사업과 동남아 국가들의 IBRD의 Mecon강 6개국 연계사업등의 해외사업등을 통한 동북아 각국 정부에 전력연계를 추진할 것을 추천하고 있다.

우리나라는 345kV 송전기술까지 해외기술수입을 거쳐, 세계 최초 765kV 2회선 국산화로 국내에 사업설계,건설,운용을 성공적으로 한후 최근에 EDCF사업으로 방글라데시에 정부 원조성 수출하는 것에 더 나가 가전산업, 조선 산업처럼 우리의 주변국가와의 우리나라의 장점인 해저케이블, 신사업 HVDC를 활용한 전력연계 추진으로, Blue Ocean으로 부각되고 있는 Super Grid 세계 시장에 진출하여야 겠다.

이러한 성공적인 사업으로 송배전분야 선진기술을 바탕을 기반으로 이미 건설포화에 접어든 우리나라를 벗어나 세계시장에서 타 선진 외국의 건설사처럼 기술을 펼치는 것을 정부주도하에, 전력사와 산업계가 나서야 하겠다.

공사업체들도 국내 안주에서 벗어나 세계시장으로 나가야 하는 시기를 놓치고 있어 안타까움에서, 본 Super Grid Colloquium에서 아시아에서는 중국과 한국 그리고 유럽의 프랑스와 우리의 동북아 및 남북전력연계의 벤치모델인 독일의 분단 전후의 전력연계 성공사례에 대해서 베르린대의 국제정치학으로 교편을 오래하신 이 분야 전문가이신 Mark Suh 교수의 현실감있는 Super Grid를 짚어 보았다.

◆주변국가와 전력연계로 한반도 Super Grid 적용을 넘어 세계시장으로 진출을 위한 우리의 정책방향

전세계적으로 관심분야로 떠오른 Super Grid의 세계적 동향을 각 대륙의 전문가들의 발표를 종합해 보면 우리 한반도의 주변국가와의 전력연계는 물론 탄소중립 2050년까지 세계시장이 1,100B＄이 예상되는 것에 우리의 Super Grid분야가 세계시장에 나가도록, 전력분야 Super Grid 분야 전기 건설공사사업 분야도 국내전력공사 분야 포화를 맞아, 그동안 국내 안주에서 더 나가 해외 진출 채비를 추진도록 해야겠다.
 
특히 신재생에너지분야에 국내는 물론 세계적 정보와 기술로 정부 리드하에 중장기 계획을 세우고 전략적으로 국내 전기공사분야 등 관련분야가 힘을 합쳐 세계시장 진출에 대한 추진하여야 이분야 세계 선진국들과 어깨를 겨룰수 있겠다.

현재는 물론 향후 2050 탄소중립으로 목표를 정한 에너지변환의 신재생자원의 대표적인 바람과 태양자원의 아래와 같은 세계적 분포 및 우리나라 상황을 분석하여, 국내 적용은 물론 세계시장 진출에 합리적 방향을 신속히 정립하여야 하겠다.

2021년 11월 2일, 영국 그래스고의 제 26차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP26) 에서 우리나라는 세계 9위의 경제선진국의 의무를 다하는 탄소중립에 부응하기위해, 재생발전 비중을 대폭 향상하는 최대 2018년 대비 NDC (국가 온실감축목표)를 2030년 40%로, 석탄비중을 50%수준으로 축소하는 한국의 모범적인 정책추진을 목표를 공표하였다. 

따라서 우리는 이러한 목표를 국내 한반도 지형을 잘 활용하여 신재생발전을 다양하게 개발하는 것이 우선 이겠지만, 이러한 목표를 주어진 2030년, 더 나가 탄소중립 2050년까지 중장기적으로 분석하고 전략적으로 이를 달성할수 있도록 관련분야가 힘을 합쳐 국가가 제시하는 방향에 합리적으로 접근하는 것이 필요하다. 이러한 전략적 접근은 효율적인 신재생 발전자원 개발로 효율적이고 경제적으로 추진 달성을 위한 것이다.

한반도는 물론 세계각국의 바람 원(Wind Source) Map과 태양광 조사밀도(Solar Irradiation Dendisity) Map을 <그림 A>와 같이 알 수 있다. 이러한 신재생 에너지 분포도를 보고 우리나라의 풍력 및 태양광 활용방안을 구축하고, 우리나라 목표에 부족한 부분은 EDCF 또는 ODA 해외 원조사업등으로 해외 신재생 에너지를 개발하여야 한다.

이러한 신재생 발전 자원 해외 개발 기본 개념적인 것에 한국정부, 공기업등 관련분야 체게적인 지원과 관련적인 시공 등에 전기공사협회나 관련 시공업체들이 정부와 함께 노력하여야 하겠다.

우리나라 현재의 공사관계자들은 현대건설 등 몇 개의 업체를 제외하고는 거의 국내 안주하는 단계이다. 1조원의 RD를 투자한 우리의 배전급 Smart Grid도 통신과 송변전과 연계된 종합된 실용적인 RD에 소홀한 나머지 Biz Model을 못찾고, 건설이 포화되는 최근에 이르러 Globalizing의 시기를 놓친 것에 안타까와 하고 있다. 중동과 더불어 동남아 Asean국가들에 대한 중국의 대규모 투자와 프랑스의 이러한 기술적인 선점에 우리나라도 관심을 갖고 이러한 Project에 EDCF와 ODA자금을 투입하여야 하겠다. 작금에 세계적으로 ADB, 러시아, 중국, 프랑스, 유럽 등에서 신재생발전을 추진키 위한 Global Super Grid 연계 (안)등을 아래와 같이 출시하고 있다.

세계적 태양광 조사밀도<그림A>와 같은 세계적 전력연계에 관심을 갖는 중국과 러시아의 Super Grid제안은 최근의 신재생발전의 활성화와 더불어 다시한번 관심이 집중되는 신재생 간헐성을 보완 하는 대안으로 부각되고 있다.

하지만 세계인구의 분포와 경제의 20%를 차지하는 동북아가 정치적 갈등으로 유럽의 38개국 연계로 누리는 여러장점을 놓치고 있는 와중에, 신재생발전 시대로 2050 탄소중립의 현실앞에 도입하는 신재생 발전시대에 동북아 전력연계가 숙명으로 필요성이 요청되고 있다. 신재생 발전시대에 특히 유럽은 북유럽의 신재생을 유럽전역에 500GW공급에, 남유럽의 470GW를 지중해연안으로 공급 그리고 그랜드 잉가지역의 이집트, 남아공에 수력 100GW공급에 북미지역에 카나다와 멕시코로부터 전력수입 75.8TWh, 전력수출 9.1TWh로 점차 늘려가는 세계적 추세에 계통섬탈피, 예비력 공유와 더불어 신재생 간헐성 대응에 유용한 방안으로 Super Grid가 부각되므로 이의 실현을 위한 국가적 전향적 정책 추진이 그 어느시대보다 필요성이 대두되고 있다.

아시아 개발은행(ADB)에서 세계 인구와 경제력이 20%나 되면서, 가장 발전하는 지역인 동북아 지역이 정치적 갈등으로 동북아지역 절력연계를 이루지 못하고 있는 것을 타결키위해 동북아 5개국(한국, 중국, 일본, 몽골, 러시아)이 참여하여 NAPSI(North Asia Power System Interconnection) Project를 몽골이 주관하고, ADB의 리드하에 프랑스 EDF가 수탁하여 2017년부터 3년동안 수행 후 최종 결과가 그림 24처럼 몽골에서 태양광과 풍력을 2036년까지 100GW를 개발하여 아시아 5개국이 연계하여 활용하자는 결과를 내었고, 한국에서는 기재부가 50만불을 투자하여 추진되었다. 이후 이것의 구체적인 활성화를 위한 2차 ADB과제가 2021년 1월마감으로 공고되어 있어, 5개국에서 참여키위한 각국의 물밑작업이 준비가 진행중에 있다.   
 
동북아 지역의 Super Grid 중요성에도 불구하고 Super Grid가 활성화 되지 못하는 것에 ADB가 NAPSI Project를 수행하였음에도 진척이 없자, ADB는 NAPSI Promotion이라는 NAPSI 2차 Project를 추진키위해 2022년 1월까지 착수키위한 공고가 게시되어 있다. 동북아아시아의 Hub인 한반도가 특히 전력연계의 고립섬이면서, 세계에서 가장 높은 22%의 예비율에, 2021년 겨울에 전력 최대 수요가 90GW를 넘기고 있는 현실에서 이의 주도를 못하는 한국의 전력인들은 다시한번 냉철히 고민을 하여야 할 필요성이 제기되고 있다.

지금까지 논거한 것에 덧붙여 향후 Super Grid 세계시장은 우리의 예상을 뛰어넘는 거대한 시장이다. 이미 한국의 전력 최대수요가 100GW를 넘나드는 시기에 탄소중립 2050의 실현으로 신재생으로의 에너지변환을 국내외에서 추진하면서, 점점 증대하는 거대 세계 Super Grid Market를 선점하기위해서는 정부의 리드하에, 한전을 중심으로 한 전력사, 국내 주도적 중전기 및 송배전 업체, 전기연구원을 중심으로 한 관련 연구기관등이 힘을 합쳐 이 기회를 선점하여야 하겠다.