중앙집중형에서 에너지 지산지소로 — 출력제한·계통제약과 해법
출처. 이순영(동신대학교 전기공학과 교수, 대통령직속 기본사회위원회 햇빛바람소득 특별위원회 위원) 강연자료 「중앙집중형에서 에너지 지산지소(地産地消)로」(충남 송전탑 백지화 대책위원회). 31쪽 슬라이드. 아래 수치·도표는 강연자료에서 옮긴 것으로, 강연자의 분석·제안이며 정부 확정치가 아니다. 핵심 메시지는 **“재생에너지를 멀리 보내려(중앙집중 송전) 하지 말고, 생산지에서 소비(지산지소)하도록 바꿔야 출력제한·송전제약이 풀린다”**이다.
1. 문제 — 재생에너지는 늘었는데 계통이 못 받는다
전라남도는 재생에너지 설비가 빠르게 늘었으나, 생산을 받아 보낼 계통이 따라가지 못한다.
| 구분 | 용량 | 근거 |
|---|---|---|
| 해상풍력(신규) | 21.3 GW | 전라남도 허가 누계 |
| 태양광(신규) | 34.7 GW(37 GW) | 통계청 2024(산업부 32 GW 대비 ‘25.6월 +2 GW) |
| 운전 중 재생 | 11.9 GW | 산업부·전력거래소·한전(광주전남, 2025.11.11) |
| 지역 부하 | 7 GW(평균) | 전력거래소 EMS 월간 |
| 수도권 송전 가능 | 4.5 GW(345 kV AC) | 송전 선로 정격 |
| 이용률(CF) | 태양광 15%, 해상풍력 26% | KPX 실효평균 |
| 피크 시 출력(가정) | PV 80%, Wind 50% | 보수적(맑은 날/중풍) |
| 배터리 단가(시스템) | NMC 0.75억원/MWh, LFP 0.633억원/MWh | 6h 시스템 환산 |
| STATCOM 단가 | 1.5억원/MVar | 글로벌 EPC 평균 |
재생 설비는 수십 GW인데 지역에서 쓰는 부하는 평균 7 GW, 수도권으로 보낼 수 있는 송전 용량은 4.5 GW뿐이다. 남는 전기를 보낼 길이 막혀 있다.
전국 전력설비 현황(권역별, 단위 GW — 순서대로 재생·기타 등 복수 지표)은 강연자료 도표 기준 수도권 27.4/18.7/7.8, 강원권 8.7/4.0/6.7, 충청권 11.8/11.4/10.0, 영남권 19.6/19.3/20.4, 호남권 4.5/9.3/5.3/59.0(마지막 59.0은 2036년 재생 공급 계획), 제주 4.4/0.6/0.5로 제시된다.
2. 그래서 출력제한이 늘어난다
출력제한(curtailment) = 발전량이 계통이 받을 수 있는 한계를 넘으면 발전을 강제로 줄이는 것. 발전소는 멀쩡한데 전기를 못 팔게 되는, 사업자 수익의 직접 손실이다.
최근 5개년 출력제어 현황(전력거래소, 단위: 회):
| 연도 | 2021 | 2022 | 2023 | 2024 | 2025.5 |
|---|---|---|---|---|---|
| 제주 | 65 | 132 | 181 | 83 | 90 |
| 육지 | 3 | 0 | 2 | 61 | 0 |
제주에서 먼저 심해졌고(2023년 181회), 2024년부터 육지에서도 나타나기 시작했다(61회).
근본 원인 둘.
- 간헐성: 태양광·풍력은 날씨에 따라 출력이 출렁인다. 침투율이 높을수록 계통 관성이 작아져 주파수 변화가 급격해진다(ESS 흡수·그리드 포밍 기술로 대응).
- 덕커브(Duck Curve): 태양광이 늘면 한낮 순부하가 푹 꺼지고 저녁에 치솟는다. 카멜커브 → 덕커브 → 캐니언커브로 갈수록 계통 불안정이 커진다.
3. 계통 제약의 구체적 한계
- 호남-충청 융통선로 한계 4.9 GW — 이를 넘으면 전압 불안정 발생(신탕정·신계룡·신옥천 구간).
- 호남권: 현재 공급 9.3 GW / 현재 수요 5.3 GW / 재생 공급 59.0 GW(2036 계획). 수도권으로 갈 수 있는 전기량은 현재 345 kV 기준 4.5 GW.
- 배전선로 이용률 15% — 접속 대기와 출력 제어로 “집 앞 골목이 막힌” 상태. 신규 발전소가 줄 서서 못 들어간다.
4. 해법 (강연자 제안)
4-1. 배전선로 이용률 정상화 (15% → 75~90%)
기술적·제도적 개선(스마트그리드)으로 기존 선로를 더 채워 쓰면 “뻥 뚫린 고속도로”가 된다 — 계통 포화 해소·신규 접속 원활.
4-2. OCSI — 출력상한 공동접속 시스템
- 기존: PV 20MWp × 5 + PCS 20MW 접속.
- 제안: PV 20MW + PCS 4MW(출력상한) 공동접속 + 각 ESS 48MWh(총 240MWh), 22.9kV/20MW 허용 송전선로를 공동 이용.
- 효과: 낮 잉여전력을 저장(Time-shifting)했다가 야간에 방전 → 태양광을 원자력처럼 안정적인 ‘24시간 기저부하형 전원’으로 전환. 계통 운영자의 예비력 부담·급격한 출력변동 대응비용을 줄인다.
4-3. 송전 인프라 (대규모 송전 보강안)
- 육상 송전망(AC) 345 kV 9구간 신설 = 합계 12.6 GW(각 2회선 1.4 GW), 2029~2036 준공 예정.
- KTX-HVDC 융합 인프라: KTX 철도망 하부에 16 GW급 HVDC(VSC-HVDC, 내경 5m 전력구)를 동시 구축해 호남권 재생에너지를 수도권 반도체 클러스터로 직송. VSC-HVDC는 영국-프랑스 ElecLink(점대점 P2P 방식) 벤치마킹. 30년간 최대 405조 원 사회·경제적 가치(투자 대비 최대 19배) 추정. 단계별 구축:
- 1단계(기반 구축, 2027
2032): 8 GW, 누적 투자비 13.417.7조 원(추정) - 2단계(확장 운영, 2033
2037): 12 GW, 15.219.7조 원 - 3단계(현성 운영, 2038~): 16 GW, 17.0~21.9조 원
- 1단계(기반 구축, 2027
- 여수시 해상풍력 사업(연계 방안 근거): 허가취득 11개 + 계획 2개, 합계 약 9 GW. 여수삼산 320 MW, 여수금오도 152, 어수삼산3 216, 여수다도1 256, 여수다도2 376, 여수다도3 640, 여수광평 808.5, 여수문도1 400, 여수문도2 440, 거문도 504, 삼산초도 406.5(이상 허가취득) / 남동계획 1,500, 여수계획 3,000(미허가). 신고흥·고흥 345 kV 등으로 연계.
- 전남 전력수요 전망(지산지소 대수요 논거): 전라남도 현재(‘25) 약 6,500 MW → 전망(‘38) 약 9,500 MW, 여수·율촌산단 1,300 → 2,300 MW, 광양산단 1,600 → 2,200 MW. 여기에 경남 노후 발전기 대체 1.5
2 GW, 신여수·묘도 등 33.5 GW 규모의 인근 수요·연계가 있어, 생산지 인근 소비(지산지소)의 실질 근거가 된다. - 계통 혼잡 정량화: 신규 해상풍력(신여수) 연계 시 정상상태 선로 부하율 50% 이상 개소가 총 12개소(미연계 대비 8개소 증가). 광양-광양CC 제외 시 여수산단 인근 선로 여유용량은 약 1 GW에 불과해, 신규 발전력 유입만으로 선로 부하율이 대폭 증가한다.
4-4. 대수요처 유치형 — 반도체 공장 안정 전력공급 플랫폼(예시)
지산지소를 “대수요를 발전지로 가져오는” 방식으로 구현하는 구체 아키텍처. 강연자료는 반도체 공장(고신뢰도·고품질 전력 부하)을 재생에너지 생산지 인근에 두는 5단계 플랫폼을 예시로 든다.
- ① 전원측: 외부 계통 154/345 kV 2경로(N-1 대응).
- ② 수전·변전: 주변전소(GIS), 주변압기 2대(154·345 kV/22.9 kV), 메인버스 A·B + 모선연계 차단기.
- ③ 안정화 자원(자체·연계): 양수발전 1 GW(장주기 예비력·주파수 조정·계통 백업), LNG 발전(비상·기저·예비전원, 고신뢰성 발전원), 동기조상기(관성 제공·무효전력 공급·전압 안정화), 초고속 반응형 BESS+PCS(가상관성·순간전력 보상·무효전력 제어·고속 주파수 응답).
- ④ 제어·관리: AI 기반 예측 제어·EMS·보호협조 통합 제어 시스템(부하·발전 예측, 실시간 감시).
- ⑤ 부하측: 반도체 공장(클린룸 핵심부하·초순수·공조·생산설비), UPS·STS로 순간전압강하 최소화, 24/7 무정전 공급.
효과: 전압 안정도 향상(동기조상기·무효전력), 순간전압강하 보상(BESS·UPS·STS), 주파수 안정화, N-1 구성·예비자원·AI 제어로 24/7 안정공급.
5. 핵심 관점 — 중앙집중 vs 지산지소
강연의 줄기는 두 길의 대비다.
- 중앙집중형: 호남·전남에서 대량 생산 → 송전선(에너지고속도로·HVDC)으로 수도권에 보냄. 송전 보강에 수십조 원이 들고, 송전탑 건설을 둘러싼 사회적 갈등(충남 송전탑 등)을 낳는다.
- 지산지소(地産地消): 생산지 인근에서 소비(데이터센터·반도체공장 등 대수요를 발전지로). 송전 제약과 출력제한을 근본에서 줄인다. ESS·OCSI로 시간차 소비까지 맞춘다.
송전 보강(에너지고속도로·KTX-HVDC)도 제시하되, 강연 제목과 마무리(“지산지소”)가 보여주듯 무게중심은 생산지 소비에 있다.
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