[기고] 에너지 프로슈머 산업 동향
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[기고] 에너지 프로슈머 산업 동향
  • 석주원 기자
  • 승인 2021.07.16 13:26
  • 댓글 0
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환경과 경제성까지 고려한 미래 전력 산업

[글=박세환 Ph.D.]
      ㈜기술법인 엔펌 전문위원(Chief Consultant)
      한국산업기술진흥협회-ReSEAT프로그램 전문위원
      한국CCTV연구소(KCI) 영상보안CCTV산업발전연구회 회장
      용인시정연구원 비상임연구위원
      한국과학창의재단 과학기술분야진로컨설턴트
      한국기술교육대학교 창업지원센터 자문위원
      한국생산기술연구원 클린팩토리구축진단전문가
      국가과학기술인력개발원 멘토링사업 멘토
      과학기술정보통신부 연구자권익보호위원회 위원
      한국철도공사연구원-철도차량부품개발사업 6분과 위원장

 

다양한 분산 에너지 자원들이 증가함에 따라 전력 산업 구조가 점차적으로 변화를 거듭하고 있다. 변화를 통해 전력 산업의 지속 가능성을 추구하고 있는 것이다. 한국의 전력 시장 구조 역시 이러한 변화를 수용하기 위한 정책 및 시장 제도가 갖춰지고 있는 추세다. 이번 호에서는 에너지 산업의 변화 속에서 주목받고 있는 에너지 프로슈머 산업의 시사점과 산업 발전을 위한 정책 및 제도 개선 방안에 대해 살펴본다. 아울러 분산 전원 관련 정책 및 재생 에너지 3020 정책 중심의 국내 사례와 국내외 에너지 프로슈머 비즈니스 사례를 제시한다.

 

에너지 프로슈머 산업 활성화 방안

에너지 프로슈머 산업을 활성화시키기 위해서는 다음과 같은 제도 개선 등이 필요한 상황이다.

  • 배전 운영 관리 제도의 정착
  • 전력 판매 시장의 개방
  • 분산 에너지 자원 확대를 위한 적정한 시장 가격 조성
  • 에너지 절감을 유도할 수 있는 시간대별 차등 요금제 적용
  • 산업계 전기요금 인상 등 요금제 도입에 대한 검토
  • 소규모 전력 중개 거래 및 수요 자원 관리 사업의 정착
  • P2P(Peer-to-Peer) 전력 거래 활성화를 위한 제도적 개선 등

에너지 프로슈머 산업을 활성화시키기 위해서는 많은 과제를 안고 있다. 특히 소규모 전력 중개 거래 및 수요 자원 관리 사업을 정착시키기 위해서는 우선적으로 현재의 전기 사업법을 개정할 필요가 있다. 이러한 제도 개선을 통해 제조업 부문의 신재생 에너지 산업 활성화와 더불어 온실가스 배출량 감소 및 에너지 산업의 신시장을 창출할 수 있을 것이다. 이를 위해 ICT를 활용한 스마트 그리드(smart grid) 인프라 개발과 확산, ESS(Energy Storage System) 서비스 확대, 블록체인 기반 전력 거래 시스템 고도화 등에 주력할 필요가 있다.

특히, ESS 서비스는 신재생 에너지(태양광·풍력 등) 발전원의 전력 생산량이 날씨에 따라 다르게 나타나는 단점을 해결하기 위해 에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있는 시스템(에너지 저장 장치)으로, 원하는 시간에 원하는 만큼 신재생 에너지를 사용할 수 있어 피크 수요 시점의 전력 부하를 조절해 발전 설비에 대한 과잉 투자를 막는 장점이 있다.

이에 전기자동차 충전소와 같이 높은 출력으로 전기 에너지가 대량으로 소비될 때 매우 유용하다. 즉, 미리 생산된 전기가 있기 때문에 갑작스러운 정전 사태에도 안정적인 전력 공급이 가능하기 때문이다. 이를 통해 ESS는 불규칙한 전기 에너지의 수요/공급을 조절해주는 등 전력망의 신뢰성을 향상시키는 데에도 도움이 되고 있다.

 

에너지 프로슈머 산업의 이점

P2P 전력 거래를 이용한 새로운 비즈니스 가치 창출을 위한 현실적인 방안으로 지역 주민 참여형 에너지 프로슈머 사업을 통한 효율적인 전력 거래가 확산되고 있다. 이를 효과적으로 정착시키기 위해서는 다음과 같은 제도적 뒷받침이 필요하다.

  • 전력 사용자가 참여할 수 있는 다양한 전기요금 제도의 도입
  • 지역 상황에 맞는 수요 자원(신재생 에너지 중심) 거래 시장 조성
  • 다양한 ESS가 유연성 자원으로 활용될 수 있는 시장 활성화 등

아울러 에너지 프로슈머로서의 소비자 비용 절감과 시민 참여를 유도하기 위해서는 기존 전력 시장의 발전 자원을 향후 전력 시장의 발전 자원과 수요 자원에 맞춘 적절한 감축 방안이 필요하다. 2019년부터 대규모 사업장을 중심으로 운용됐던 DR(Demand Response) 시장이 국민DR로 확대되면서 일반 소비자들이 아낀 전기 에너지 거래를 통해 금전적 보상을 받고, 국가는 전력량을 아낄 수 있는 선순환의 구조가 만들어지고 있다.

이에 앞서 2016년 한국전력을 중심으로 시행된 이웃 간 전력 거래 실증 사업의 경우 프로슈머는 판매 수익이 발생하고, 전기 소비자는 누진제 부담이 완화되어 서로 전기요금을 절감하는 효과를 거둔 것으로 평가받은 바 있다. 이를 통해 한국전력은 분산형 전원 확대로 송배전망 건설 비용을 절감할 수 있었으며, 민간 사업자는 거래 중개를 통한 새로운 비즈니스 모델을 창출할 수 있었다.

에너지 프로슈머 선도 국가에서는 전력요금 결정 과정에서 발생된 모든 비용을 전기요금에서 충당하고 있다. 이에 따라 전기요금이 상승하고 신재생 에너지 발전 단가가 하락하면서 소비자 스스로 신재생 에너지원을 설치할 유인이 발생하게 된 것이다. 신재생 에너지원을 이용한 에너지 프로슈머 산업으로는 태양광, 풍력(육상·해상), 지열 등이 대상이 되고 있으며, 그중에서도 태양광 산업이 대표적이다.

신재생 에너지원으로 생산한 잉여 전력을 전력회사나 이웃에게 판매하는 과정에서 소비자는 생산된 전력량으로부터 자가 소비량과 잉여 전력량을 조절할 수 있다. 이를 통해 전력회사로부터의 전력 구입량을 관리하는 등 에너지 관리에 대한 선택이 확대되고 있다. 잉여 전력을 ESS에 저장했다가 전력이 많이 필요한 저녁 시간대에 활용함으로써 보다 전략적으로 에너지 관리를 할 수 있다. 이러한 행동 변화는 소비자의 에너지 프로슈머화를 촉진시켜 대규모 설비 위주의 중앙 집중식 에너지 공급 시스템을 분산형 자원을 활용한 자급자족이 가능한 에너지 시스템으로 변화되도록 유도할 수 있다.

아울러 에너지 프로슈머의 역할이 증대함으로써 소비자는 에너지 시스템의 변화를 통해 온실가스 감축에 대응하면서, 새로운 사업 모델을 활성화해 수익을 창출할 수 있을 것이다. 신재생 에너지 중 가장 활성화돼 있는 태양광 발전을 통한 에너지 프로슈머 산업을 활성화시키기 위해서는 태양광 설비의 발전 단가가 전력회사의 전력요금보다 낮아야 하고, 설치 후 전기요금과 태양광 발전 단가의 차이가 커질 수 있도록 잉여 전력에 대한 거래 가격 수준 등의 조절이 필요하다.

 

에너지 프로슈머 관련 제도 개선 방안

주택용 전기요금의 과도한 누진율로 인해 에너지 프로슈머의 잉여 전력이 한국전력의 전기요금보다 낮아지게 되면 이웃으로부터 잉여 전력을 구매할 유인이 발생하게 된다. 이에 에너지 프로슈머는 발전 단가보다 높게 판매함으로써 잉여 전력으로 수익을 만들어 낼 수 있다. 결과적으로 에너지 프로슈머 사업에 영향을 미치는 요인은 전기요금, 신재생 에너지 발전 단가, 잉여 전력에 대한 거래 가격 설정 범위, 중개 수수료 등으로 요약할 수 있다.

에너지 프로슈머 활성화를 통해 신재생 에너지원의 발전 단가가 하락하고 있지만, 현재 전기요금이 태양광을 이용한 발전 단가의 절반 수준에 머물러 있어 전력 소비자 스스로 신재생 에너지원의 설치나 이웃과의 전력 거래 유인이 미미한 상황이다. 이에 에너지 프로슈머 산업을 활성화시키기 위해 가장 중요한 것은 합리적인 전기요금 체계를 어떻게 정립할 것인가에 달려있다고 할 수 있다. 이로써 전력의 생산·판매에서 발생되는 모든 비용을 전기요금에서 충당하지 않고, 정책적으로 가능한 한 전기요금을 낮게 유지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

 

재생 에너지 3020 정책

기후 변화 문제는 해수면 상승만의 문제가 아니라 에너지 분야의 대전환을 요구하고 있으며, 그 중심에 신재생 에너지가 있다. 이미 원전과 석탄 화력 발전의 비중을 줄이자는 공감대는 형성되었다. 이에 신재생 에너지 기술 개발이 전력요금 상승으로 이어지지 않는다는 비전을 제시하고, 이에 따른 재원 마련에 대한 전략이 필요한 시점이다.

한국정부는 2030년까지 재생 에너지 비율 20% 달성을 위한 ‘재생 에너지 3020 정책’을 수립해 추진 중이다. 이 계획의 3가지 방향은 ▲정부의 재생 에너지 20% 목표에 맞춰 무리하지 않고 ▲전기요금 인상 부담 없이 경제성 있게 보급하며 ▲기업의 새로운 투자 산업으로 새롭게 육성하는 데 초점을 맞추고 있다.

이 정책과 관련해 그간 제기된 문제점으로는 ▲국토 여건이 불리한 국내 환경에서 잠재량이 충분할까? ▲그렇게 빠르게 신재생 전력량 비중이 증가할 수 있을까? ▲재생 에너지 설비를 확대하면 전기요금은 어떻게 될까? ▲변동성이 큰 재생 에너지 전력 비중이 증가하면 전력 계통 안정에는 문제가 없을까? ▲현재 정책과 조치로 재생 에너지 확대가 가능할까? 등으로 요약할 수 있다.

이러한 문제 제기에 대해 독일과 일본의 사례를 살펴보면 목표 달성은 충분한 것으로 인식되고 있다. 독일의 경우 태양광을 40GW 넘게 보급했지만 2/3가량이 기존 건물의 지붕에 설치됐으며, 43GW를 설치한 일본의 태양광은 지붕과 폐골프장 등 사용하지 않는 토지에 설치했다. 이를 감안하면 국내 신재생 에너지원도 태양광 30GW, 50GW를 설치할 공간은 충분하다고 볼 수 있다.

20% 달성 목표는 IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle, 석탄 가스화 복합 화력 발전소)와 연료 전지 등 신에너지는 포함하지 않는 태양광과 풍력 위주의 신재생 에너지만을 의미한다. IGCC는 석탄을 고온·고압에서 가스화해 연료로 사용하는 청정 석탄 화력 발전 기술로, 기존 석탄 화력 발전에 비해 높은 발전 효율과 황산화율 90% 이상, 질소산화물 75% 이상, 이산화탄소 25%의 저감이 가능해 친환경적인 발전 기술로 평가받고 있지만, 신재생 에너지에는 포함되지 않는다.

이러한 것들을 배제하고 재생 에너지 3020 정책 주요 의제인 재생 에너지 보급을 2030년 20%까지 높이는 목표가 가능할까? 주요국의 2000년 대비 2015년 재생 에너지 발전량 비중을 보면 덴마크는 15.5%에서 65.5%로, 스페인은 15.6%에서 34.9%로, 독일은 6.2%에서 29.2%로 증가했다. 이로 인한 비용 문제 해결을 위해 독일은 전기요금의 약 20%를 재생 에너지 부과금 명목으로 추가 부담하고 있고, 일본은 태양광 확대에 따라 매월 6000~7000원 정도의 전기요금을 추가 부담하고 있는 상황이다.

이를 토대로 본다면 한국의 경우 추가 부담이 5572원(현대경제연구원 추정)으로 추정되어 충분히 감당할 수 있을 것으로 전망된다. 결론적으로 2030년 재생 에너지 발전량 20% 달성을 위한 과제로는 주민 수용성 및 사회적 수용성 향상, 재생 에너지 확대를 위한 중장기적인 기반 구축과 비용 효율적인 보급 확대 병행 및 기술 개발, 신재생 에너지 산업 육성과의 연계 등이 필요하다.

구체적인 실행 계획으로는 ▲ESS 및 스마트 그리드 기술 개발 가속화 ▲장기적이고 구체적인 정부 로드맵 제시 ▲추진 과정에서 발생할 수 있는 문제점(개발 가능한 토지 설정, 민간 투자 유도 방안, 관련 제도 개선 등) 해결 방안이 필요하다.

 

국내 분산 전원 관련 정책 이슈

에너지 프로슈머 비즈니스 모델은 각 국가별로 전력 발전원 비중, 전력 소매 자유화 정도, 정부의 분산 전원 관련 정책에 따라 ▲개별 세대 단위로 태양광 발전 시스템에 ESS를 접목시킨 모델 ▲개별 세대에 에너지 프로슈머를 연계시킨 P2P 거래 커뮤니티 ▲커뮤니티 내 분산 전원을 연계해 커뮤니티 전체의 에너지 수급 최적화를 제어하는 VPP 모델 등으로 다양하게 나타나고 있다.

우리 정부가 추진하는 재생 에너지 3020 정책에서는 한국형 FIT(Feed in Tariff) 제도가 주목받고 있다. FIT 제도는 태양광으로 생산한 전기 에너지를 전력 도매 시장에서 판매하고, 판매 가격에 특별 할증(프리미엄)을 가산해 지급하는 제도다. FIP(Feed In Premium) 제도와의 가장 큰 차이점은 시장 거래가 있는지 여부에 달려있다. 즉, FIT 제도는 시장 거래가 면제되는 것이며, FIP 제도는 시장 가격 거래가 기본이라는 점이다.

이 제도는 2019년 12월 소형 태양광 고정 가격 계약 매입 등을 기점으로 2020년 초부터 본격 시행되고 있으며, 이를 통해 중소 규모 태양광 산업을 지원하고 있다. 한국형 FIT 제도는 공급 의무자와 계통 한계 가격(System Maginal Price, SMP), 공급 인증서(Renewable Energy Certificate, REC) 가격을 합산한 고정 가격 계약으로 20년간 장기 계약하는 제도로 운영되고 있다. 계약 방식은 SMP+REC 가격에 가중치를 곱해 고정 가격으로 계약하는 방식이다.

2020년에 매입하는 한국형 FIT는 소규모 태양광 및 태양광 연계 ESS 사업자가 참여할 수 있다. 최종 목적은 SMP 및 REC 가격 변동에 따른 소규모 태양광 발전 사업자들의 경제성 확보와 안정적인 투자 환경을 조성하는 것이다. 현재는 설비 용량 30kW 미만의 태양광 발전 사업자, 설비 용량 100kW 미만 사업자 중 농업·축산업·식품 산업 허가를 받은 신규 사업자만 참여할 수 있다.

이에 최근 국내 태양광 업계는 중소 규모 태양광 발전소 사업자들의 수익성 하락이 지속됨에 따라 현물 시장에서 REC 판매에 집중했던 사업 방식이 점차 고정 가격 계약으로 변화하면서 한국형 FIT에 대한 관심이 집중되고 있다.

 

해외 에너지 프로슈머 사례

미국과 독일은 주로 전력 회사가 태양광 사업자 및 ESS 사업자와 파트너십 체결 등 협력 관계 구축을 통해 태양광+ESS 사업을 진행하고 있다. 보급이 확대되고 있는 주택용 태양광을 기반으로 전기요금이 높은 주를 중심으로 에너지 프로슈머 사업을 확대시키고 있다.

주요 사례로는 미국의 스타트업 기업 LO3가 뉴욕 브루클린 지역에서 블록체인을 활용한 커뮤니티 단위의 Green Mountain Power+Tesla(주택용 ESS서비스 사업)과 LO3 Brooklyn Microgrid(블록체인을 활용한 P2P 사업) 등 에너지 프로슈머 사업을 운영하고 있으며, 독일은 BEEGY(태양광+ESS 사업 및 P2P 커뮤니티 서비스) 사업을 운영하고 있다.

FIT 제도 선도국인 일본의 에너지 프로슈머 비즈니스 모델은 주택의 다양한 분산 전원 연계 비즈니스 모델, 지방자치단체의 에너지 사업 모델 등으로 확산시켜 독일에서의 풍력발전+ESS 실증 사업(NEDO)을 추진하고 있다.

특히, 간사이전력(VPP 프로젝트), 도쿄전력(VPP 구축 사업), 아즈빌딩(VPP 구축 사업), NEC(VPP 구축을 통한 실증 사업), eneres(VPP 실증 사업), SB에너지(aggregation 실증 사업), Kawson(VPP 시스템 구축 실증 사업) 등 7개 컨소시엄을 중심으로 일본 경제산업성의 VPP 실증 사업을 수행하고 있다. 이러한 VPP 실증 사업을 통해 FIT 가격을 형성해기고 있다.

 

에너지 프로슈머 산업 확장에 따른 지속적 제도 정비 필요

ICT 발전으로 인해 다수의 소규모 재생 가능 에너지의 효율적인 운영이 가능하게 됐다. 이로써 기존 일방향 운영 방식에서 양방향(혹은 다뱡향) 운영 방식으로 전력망 운영과 시장 메커니즘이 변화하고 있다. 아울러 다양한 분산 에너지 자원(소규모 재생 가능 에너지, ESS, 수요 자원 등)이 증가하면서 전력 산업 구조가 빠르게 변화하고 있다.

이를 통해 소규모 재생 가능 에너지의 경제성이 크게 향상되고 있으며, 일부 국가에서는 대체 에너지 전력요금이 일반 발전소 전력요금과 비슷해지는 소켓 패리티(socket parity)에 도달하는 경우도 생겨나고 있는 상황이다. 전력 소비자들은 가격에 가장 민감하며, 위험성과 온실가스·미세먼지를 회피하는 것을 선호하는 것으로 나타났다. 이는 위험성이 없고 친환경적인 신재생 에너지의 가격 경쟁력이 시장 수용성을 결정하는 가장 중요한 요인이라는 것을 시사하고 있다.

신재생 에너지원은 보급량이 확대되면 가격이 하락하고, 가격이 하락하면서 다시 보급이 확산되는 패턴을 보인다. 따라서 신재생 에너지 확산은 중장기적인 측면에서 봐야 한다. 이에 현재의 신재생 에너지원의 경제적 장벽을 해소하기 위해서는 현행 RPS(Renewable Portfolio Standard) 제도에 경매 제도를 도입해 신재생 에너지 투자를 확대할 필요가 있다.

RPS 제도는 일정 규모 이상의 발전 사업자에게 전력 총 공급량 중 일정 부분을 신재생 에너지로 공급하도록 의무화하는 제도로, 현재 태양광 사업은 RPS에 속한다. 아울러 RPS 제도의 가장 큰 문제점으로 지적되고 있는 계통 한계 가격(SMP) 변동과 신재생 에너지 인증서(REC) 가격 변동의 이중 불확실성 해소 방안이 필요하다.

이처럼 신재생 에너지 기반 분산형 전원에 대한 시장 수용성이 확대되면서 중앙 집중형 발전 방식이 갖는 대규모 전원 및 송배전 시설 등 단점을 해결하여 에너지 프로슈머 산업 활성화 기반이 마련되고 있다. 특히 신재생 에너지 기반 분산형 전원은 신재생 에너지 보급 확대(송전망 통합, 분산형 전원 활성화, 에너지 시장 개편 등)를 통해 전력 산업의 지속 가능성을 추구할 수 있을 것으로 기대된다.

에너지 프로슈머 산업 활성화의 장애 요인으로 인식되고 있는 각 지역의 피크 전력보다 잉여 전력이 큰 상황을 해소하기 위해서는 초기 구축 비용 부담이 큰 ESS 확충에 앞서 우선적으로 현명한 소비를 통한 잉여 전력 관리가 중요하다. 이에 산·학·연·관 협업을 통해 에너지 관리와 산업 생산성을 효과적으로 높일 수 있는 방안을 지속적으로 모색하고, 이를 정책적으로 시행될 수 있는 제도적 기반 마련이 필요하다.



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