전기는 누가 어떤 에너지원으로 생산하는가?

원자력, 석탄, 석유 등 전통적인 에너지원을 이용한 발전은 국가나 대규모 에너지 사업체가 수행할 수밖에 없었다면, 이제 신·재생 에너지원을 이용하는 설비를 통해서 누구나 어디에서나 전기를 만들어낼 수 있다. 현재 우리나라에서 제도적으로는 신·재생에너지로 전기를 생산하는 주체는 판매용전기를 생산하는 신·재생에너지 발전사업자와 자신이 생산한 전기를 사용하고 팔기도 하는 에너지프로슈머(참여형 에너비소비자; 「서울시 에너지전환에 관한 조례」)로 구분된다.

신·재생에너지 발전사업자는 신·재생가능에너지 발전설비로 전기를 생산하고 인증을 받으면 신·재생에너지공급인증서(Renewable Energy Certificate: REC)를 획득할 수 있다. REC는 공급 전력량에 설비별 가중치를 곱하여 MWh 단위를 기준으로 발급되는데 1 REC는 1 MWh(1000 kWh)를 의미한다. 획득한 REC는 대규모 전력회사와 일정 기간 계약을 맺고 공급하거나, REC를 거래하는 시장(현물시장)에서 판매할 수도 있다.

국내 대규모(50만kW 이상) 전력회사가 신·재생에너지 발전사업자에게 REC를 구매하는 이유는 신·재생에너지 공급의무화제도(Renewable Portfolio Standard: RPS)에 따른 것이다. RPS에 따르면 대규모 발전회사는 전력을 공급할 때 반드시 일정 부분을 재생가능에너지로 생산된 전기로 공급해야 한다. 이를 위해 재생가능에너지 설비를 늘려서 직접 생산하거나 다른 업체로부터 REC를 구매하는 것이다.

생산된 전기는 어떻게 판매되고 공급되는가?

우리나라 규정상 발전사업자가 생산한 전기는 반드시 전력시장에서 거래되어야 한다. 우리나라에서 현재 전력시장에서 거래되는 전력의 도매가격은 계통한계가격으로 결정된다.

우리나라는 2000년 초에 전력시장에 변동비-반영시장(Cost-based Pool: CBP)을 도입했다. CBP 하에서는 중앙급전발전기의 변동비를 미리 정하고 이를 기준으로 급전 순위를 정한다. 즉, 각 발전소는 전력거래소에 매월 발전단가 자료를 제출하고 전력거래소는 발전단가가 가장 낮은 발전소부터 가동한다. 그리고 이를 하루 전 시장의 수요에 따라 1시간 단위로 공급한다. 발전기 변동비로 형성되는 공급 곡선과 수요 곡선이 만나는 점에서 매시간 단위의 시장가격이 결정되는데 가장 높은 비용으로 발전하는 발전기의 변동비용이 계통한계가격(System Marginal Price, SMP)이 된다. 예를 들어 특정 시간대에 수요가 적어서 발전단가가 가장 낮은 석탄발전(원자력은 기본)으로 전기를 공급했다면 석탄발전의 변동비용이 계통한계가격이 되고, 또 다른 시간대에 수요가 많아서 석탄발전 이외에도 LNG와 중유로 생산한 전기를 공급하게 되면 가장 변동비용이 높은 중유발전의 변동비용이 해당 시간의 계통한계가격이 된다.

신·재생에너지 발전사업자가 전기를 생산하면 한국전력공사(한전)와 전력수급계약(Power Purchase Agreement: PPA)을 맺을 수 있으며 한전은 이를 의무적으로 구매해야 한다. 한전은 신·재생에너지로 생산된 전기를 계통한계가격으로 사들인다. 개인이 주택에 자가용으로 태양광을 설치하여 전기를 생산한 경우 소비하고 남은 전기를 한전 전력망에 되팔 수도 있는데 이를 상계거래제도 또는 넷미터링(net metering)이라고 한다.

1 MW 이하의 재생가능에너지나 V2G 전기자동차 등 소규모전력자원에서 공급하는 전기를 한곳에 모아서 거래를 할 수도 있는데 이를 소규모전력거래라고 한다. 소규모전력거래를 위해 여러 분산형 전원에서 생산했거나 아낀 전기에너지의 수요와 공급을 제어하는 기술시스템이 필요한데 이를 가상발전소(Virtual Power Plant: VPP)라고 한다.

가상발전소는 여러 곳에서 소규모로 생산한 전기나 아낀 전기를 모아서 전력 시장에 판매하는 디지털 기반 전력중개소라 할 수 있다. 분산형 전원(DER)에서 생산한 전기를 하나로 모아서 중개하는 경우를 공급 기반 가상발전소라고 하고, 여러 곳에서 전기 소비자들이 아낀(예상보다 덜 쓴) 전기(수요반응자원: DR)를 제어관리해야 하는 경우는 수요 기반 가상발전소라고 한다. 우리나라는 2014년부터 전력 피크 감축이나 전력공급비용 감축을 목적으로 전기소비자들이 자발적으로 참여하는 수요반응자원(DR) 관리 사업이 추진되고 있다. 2019년부터는 공급기반 가상발전소 운영을 통해서도 전력을 거래할 수 있다.

동네에서 전기를 나누어 사용하는 시스템은 없을까?

섬처럼 중앙에너지시스템과 연결이 되지 않거나 전력 생산 비용이 많이 들어가는 경우 태양광이나 풍력을 통해 자체적으로 에너지를 생산하고 공급하는 경우를 소규모전력망(또는 마이크로그리드)이라 한다. 마이크로그리드는 대규모 전력계통과 전기적으로 연결되어 운전(계통연계형, Grid Connected Type)되거나, 분리되어 운전(독립형, Isolated Type)되는 소규모 자립형 전력망이 있다.

스마트그리드는 정보기술(IT)을 접목해 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간으로 전기사용정보를 주고받는 경우를 의미한다. 소비자는 전력 비용이 싼 시간대를 선택해서 전기를 사용할 수 있고, 전력회사는 현황을 파악하여 대응할 수 있다. 마이크로그리드가 특정 지역 내의 전력의 자급자족시스템이라면 스마트그리드는 전력의 효율적 이용을 돕기 위한 것이다.

가상발전소는 여러 분산형 자원을 통합·운영하므로 마이크로그리드나 스마트그리드와 유사하지만 반드시 계통운영에 참여하여 계통의 수급 균형에 기여하는 것이 구분되는 특징이다.

전기소비자들은 전기를 직접 구매할 수 있는가?

전기사업법 제32조(전력의 직접 구매) 전기사용자는 전력시장에서 전력을 직접 구매할 수 없으며 전기판매자(한전)로부터 구매해야 한다. 다른 주택이나 건물에 설치한 태양광 패널에서 생산된 전기를 다른 주택이나 건물에서 구매하는 경우를 개인간전력거래(P2P: peer to peer)라고 하는데, 현재 기준으로는 전력판매업자의 도움을 받아야 거래가 가능한 상황이다.

참고문헌

공준혁·김영일·정재성. (2017). 신재생에너지원의 전력시장참여를 위한 가상발전소의 활용방안. 대한전기학회 전력기술부문회 추계학술대회 논문집, 250–252.