[칼럼] 전력산업과 경제적 접근 - ④
[칼럼] 전력산업과 경제적 접근 - ④
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  • 승인 2020.01.17 08:29
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전원개발과 경제

이창호 / 한국전기연구원 연구위원(경제학박사)

에너지문제가 사회적 이슈로 등장하면서 전력수급계획에 대한 관심이 높아지고 있다. 정부가 전력수급계획을 수립하는 주된 목적은 전력수급의 안정이다. 즉, 미래 예상되는 전력수요에 맞추어 적기에 발전소 등 설비를 건설함으로써 전력공급에 차질이 없게 하는 것이다.

이처럼 수급안정을 위한 공급력 확보를 ‘전원개발’이라고 하며, 전력수급계획이란 용어가 사용되기 전까지는 전원개발계획이라고 하였다. 지금까지 전력수급계획은 앞으로 필요한 설비용량을 정하고 이를 언제 어디에 어떤 전원으로 공급할 것인가를 정하는 전원개발 과정이라 할 수 있다.

전원개발은 크게 기술적 요소와 경제적 요소로 이루어진다. 기술적 요소는 전력계통 및 발전기 특성을 고려하여 공급신뢰도를 확보하는데 초점을 맞추고 있으며, 경제적 요소는 공급비용 문제로 귀결된다.

수요전망에 상응하는 총 설비규모를 설비예비력을 포함하여 설정하고 이를 기준으로 필요한 설비규모와 전원기술을 정하는 것이 전원개발의 핵심이다. 이때 고장이나 정지에 대비하여 추가적으로 필요한 설비, 즉 설비예비율을 정하는 기준으로 흔히 LOLP(Loss of Load Probability)라고 하는 공급지장확률이 사용된다.

LOLP는 과거 연간 0.7일에서 1995년 이후 0.5일 그리고 2013년 6차계획 이후로는 0.3일로 점진적으로 낮아지고 있다. 설비예비율은 동일한 LOLP라 하더라도 계통규모, 부하율 등에 영향을 받으며, 대체로 계통규모가 커지거나 부하율이 높아지면 낮아진다. 6차계획 이후부터는 수급 불확실성 대응을 명목으로 LOLP 외에 7% 정도의 예비율을 추가로 반영하고 있다.

공급규모가 정해지면 이를 어떤 전원으로 공급할 것인가를 결정하게 된다. 최근 논쟁이 이어지고 있는 탈원전, 재생에너지 확대, 미세먼지, 온실가스, 전기요금문제도 결국은 전원구성과 에너지믹스로 귀결된다. 지금은 단순히 비용만 가지고 답을 내기 어려운 환경이지만, 다양한 정성적 요소들도 언젠가는 계량화로 이어질 수 있을 것이다. 가치나 정성적인 요소들이 비용이라는 동일한 지표로 환산된다면 특성이 다른 전원도 객관적 비교가 가능하기 때문이다.

경제성이란 전원별 공급비용을 산정하는 것으로 설비비, 운전비, 연료비와 같은 비용에 대한 평가와 전망이 수반된다. 이때 전원 별로 상이한 운전특성, 이용률 수준, 설비수명 등을 동등한 기준으로 비교하기 위해 균등화단가(LCOE)가 널리 사용되고 있다. 균등화단가는 수명기간 중 총비용을 기준시점으로 할인하여 발전량 또는 설비단위당 단가화한 것이다. 전력수급계획에 적용되는 할인율은 1990년 이전에는 10% 이상, 1990년 이후 8%로 높았으나, 최근에는 7차계획과 8차계획에서는 각각 5.5%, 4.5%로 낮아지고 있다.

전원믹스는 선택의 문제이다. 다만, 이러한 선택기준을 기술경제적인 기준에 따를 것 인가 말 것인가는 계획수립시의 수급여건과 정책목표에 따라 달라질 수 있다. 1년 8760시간을 수요가 높은 순서로 나열하면 우하향하는 부하지속곡선이 만들어진다. 이중 수요가 특별히 높은 200시간 정도의 피크시간대를 제외한, 나머지 시간대는 대체로 공급비용에 의해 설비가 결정된다.

전원개발 시 이용률에 따라 어떤 전원이 유리한지를 개략적으로 파악하는 사전심사방식(Screening curve)을 이용하기도 하나, 우리는 그동안 WASP이라는 전원개발용 전산모델을 활용하였다. WASP은 기술적 조건하에서 비용최소대안을 찾아내는 최적화 모델이다. 이렇게 할 경우 최적해의 결과가 비용이 낮은 전원으로 집중될 수 있으므로, 현실적인 여건을 반영하기 위해 여러 제약조건을 추가하기도 한다.

그러나 어디까지나 전산모델의 결과는 참고용일뿐 최종적인 의사결정은 사람에 의해 이루어질 수밖에 없다. 이를 위해 전원개발계획 과정은 전문가 위원회를 중심으로 운영되고 있다. 그러나 실질적으로는 수급계획을 주관하는 주체의 의지에 따라 위원회의 역할이 영향을 받게 된다. 과거에는 위원회가 소수의 전문가에 의해 밀도 있게 운영되었다. 근래 들어서는 다양한 의견을 수렴하기 위해 참여인원이 늘어나고 있으나, 얼마나 내실있게 운영되는지는 의문이다.

과거 수급계획에 활용되는 지표 중  LOLP와 할인율은 별도 용역을 통해 정하였으며, 전원개발의 객관성을 높이기 위한 연구도 많았다. 전력수급계획이 본격적으로 시작된 1990년대 들어 외국모델의 국내도입과 개발을 위한 연구가 주를 이루었다. 특히, 수급계획기법 개선을 위한 ‘전략적 계획기법’이나, 경제성 이외의 요소를 반영하기 위한 ‘다속성 의사결정모형’은 국내에서 개발하여 활용하였다. 아울러 수요자원을 공급자원과 동시에 고려하기 위한 ‘통합수급계획(IRP)’도 검토되었다,  2000년 이후에는 전력산업 구조개편에 따른 수급계획 개선방안 등 전력산업의 환경변화를 반영하는데 초점을 맞추었다, 앞으로도 전원계획의 합리성과 투명성 확보를 위해서는 심도 있는 연구의 뒷받침 필요할 것이다.

에너지전환과 더불어 전원구성과 에너지믹스를 어떻게 가져가야 할 것인가에 대한 논의가 계속되고 있다. 우리나라 전원개발은 1990년대 이후 사실상 원전, 석탄, 가스복합발전의 세가지 전원으로 구성되었다. 1970~1980년대 석유위기 이후 원전도입이 이루어졌으며, 이후 원전을 얼마만큼 확대할 것인가에 초점이 맞추어져 있었다. 그러나 1990년대 이후 빠른 수요증가로 설비부족에 직면하였으며, 이를 타개하기 위해 다수의 LNG복합발전이 건설되었다. 2000년 이후 연료가격이 상대적으로 저렴한 석탄발전이 대규모로 도입되기 시작했고, 2010년 들어서는 환경성과 수용성이 우수한 분산전원과 재생에너지발전이 확대되고 있다.

수요증가 둔화와 분산전원 확대에 따라 전력회사로부터의 전력공급은 앞으로 늘어나기 어려울 것으로 보인다. 이러한 여건에서 이제 정부주도의 전원개발도 역할을 다해가고 있다. 일부 정책전원을 제외한 나머지는 시장에 맡기는 정책적 전환이 필요하다. 이제 전력수급계획도 급변하는 에너지환경에 발맞추어 새롭게 변화할 때이다.