[첨단 헬로티]
전담기관의 통합적으로 에너지 데이터 관리 필요
1. 들어가며
최근 우리나라 정부는 분산형 전원 공급시스템 확대 정책을 세운 가운데 재생에너지와 전력믹스인 집단에너지, 연료전지 등 수요지 부근 분산형전원 발전량 비중을 2040년까지 30%로 확대한다는 목표를 내놓았다. 이는 기존에 2017년까지 12%로 확대한다는 목표치보다 약 3배가량 높아진 수치이다. 또한, 소규모의 에너지 프로슈머(Energy prosumer) 분산(형)전원 보급을 확대해 에너지 프로슈머를 촉진하고 계통의 분산전원 수용성을 강화한다는 계획이다.
재생에너지나 연료전지는 확대되고 있는 추세이다. 그러나 지난 호에서도 언급했듯이, 전력믹스인 집단에너지 신규 건설 수요는 아직 턱없이 부족하고 태양광 ESS 화재 폭발 사고로 인해 상용화된 자가 발전 보급이 거의 정체된 상황이다. 송전선로 건설 최소화를 위한 분산형전원 비중은 증가하고는 있으나 문제는 지역별 전력자급률 편차가 크고 보급여건도 원 별로 상이하다.
에너지산업 자체의 글로벌 경쟁력 강화와 에너지전환 기반 구축을 위해 산업 경쟁 정책을 살펴볼 필요가 에너지 전환 정책과 함께 아울러 제기된다. 지난 호에서는 국내외 에너지 전환 정책 트렌드와 데이터가 에너지 전환에 어떻게 활용될 수 있는지 국내의 선두 사례들을 소개하였다. 지난 호에서 논의한 에너지 전환 정책 중에서도 재생에너지 확대 정책으로 인해 새롭게 등장할 전체 에너지시장 및 산업경쟁에 대비해 가격체계와 시장제도를 개선하며 전기사업자의 담합 등 불공정행위에 대한 규제제도를 정비해 나갈 필요가 있다. 이번 호에서는 에너지 산업경쟁 정책에 초점을 두어 주요국의 경쟁 정책 트렌드를 살펴보고, 국내 산업경쟁 정책과 시장 활성화를 위한 데이터 활용 방향을 제시하고자 한다.
2. 에너지 산업경쟁 정책의 트렌드
2.1 해외 주요국의 정책 트렌드
재생에너지 확대 정책 추진을 위해 어떤 가격 시스템과 투자 지원을 할 것인가가 관건이다. 미국 재생에너지 확대를 위한 산업경쟁 정책은 생산세액공제(Production Tax Credit; PTC)와 투자세액공제(Investment Tax Credit; ITC)이다. PTC는 재생에너지로부터 생산된 전력 판매 시 세금 일부를 공제하는 제도로 대상은 지열, 태양광, 바이오매스, 수력, 도시고형폐기물, 매립지가스(LFG), 조력, 파력, 해수온도차 등이다. 이는 기술별로 차등화되어 적용된다.
예로 2018년 이전 건설이 시작된 풍력, 지열 폐쇄루프 바이오매스, 투자세액공제인 ITC를 요구하지 않는 태양광에는 시간당 킬로와트당 0.023달러($0.023/kWh)의 PTC가 적용된다. 미국풍력에너지협회의 2018년 집계에 따르면, PTC 성과로 풍력발전 비용은 7년간 67% 하락했고, 풍력발전 단지 민간 투자가 10년간 4,330억 달러이며, 제조, 건설, 기술 분야에 10만 명 이상이 종사하였다.
한편, ITC는 재생에너지 설비나 기술 투자 금액에 부과되는 세금 일부를 공제하는 제도이며, 태양광 발전, 풍력, 지열 히트펌프, 수력, 연료전지, 마이크로 터빈이 그 대상이다. 미국에서는 10~30% 생산세액공제율이 적용되며, 태양광은 2019년까지 30%를 유지하고 2022년부터 10% 세액공제율로 바뀌게 되며, 지열발전은 2022년 이후까지 10%를 그대로 유지한다. 미국의 ITC는 태양광 보급 확대에 도움을 주어 가격을 낮추는데 기여하게 된다. 미국태양에너지산업협회(SEIA)에 따르면, 주거용 및 상업용 태양광은 2006년 ITC 시행 후 연평균 76% 성장률을 기록하여 1,600% 이상 증가하였다. 2018년 현재 기준으로 미국의 PTC와 ITC는 지속되고 있다.
2018년, 유럽연합(EU)은 2030년 에너지 소비의 재생에너지 비중을 32%로 하는 재생에너지지침(Renewable Energy Directive)을 개정했다. 냉난방의 재생에너지 사용은 연간 1.3% 증가하고, 수송 부문 재생에너지 비중을 2030년 14% 달성으로 설정하였다. 바이오 연료는 토지이용 변화를 고려해 7%로 제한하면서 2023~2030년 기간 동안 점차 퇴출하는 것에 EU 회원국들이 합의되었다. 햇빛을 화학 에너지로 저장한 유기물로 나무, 나무찌꺼기, 짚, 거름, 사탕수수 등 농업 부산물을 연료로 사용하는 바이오매스 발전은 설비 규모에 따라 효율 기준을 적용하고, 댁내 자가소비에 대해 30kW까지 부과금을 면제하고 소비 증가 시에 EU 회원국이 부과금이나 요금을 부과할 수 있게 하였다.
이러한 EU의 재생에너지 확대 정책 지침 하에 선도적인 주요국들의 관련 산업경쟁 정책을 보면, 먼저 프랑스는 2018년 6월 태양광 보급 목표로 자가소비 및 태양광시설 토지취득 정책을 추진하게 된다. 자가 소비자에게 소매전력 청구금액의 15%인 재생에너지 부담금을 면제해주고, 배전망에 연결된 소비자 그룹으로 제한된 발전설비 공유를 반경 1km 내에서 공유하고 재편성할 수 있게 했고, 제3자가 자가소비 프로젝트에 투자할 수 있도록 허용하였다. 또한, 3GW 규모 6기 해상 풍력 단지의 발전차액지원제(Feed-in-Tariff; FiT)를 통해 전력 생산단가와 판매가 차액을 보전해주고, 기준가격을 인하했다. FiT란 재생에너지로 생산한 전기의 거래 가격이 기준가격보다 낮은 경우 그 차액을 지원하는 제도를 말한다.
영국은 소규모 설비 대상의 FiT와 대규모 설비 대상의 재생에너지의무화(Renewable Obligation; RO)로 양분화했다가, RO를 2017년 3월에 종료하면서 차액정산제(Contract for Difference; CfD)로 대체하였다. FiT 지원 대상은 5천kW 이하 수력, 태양광, 협 기소화 설비 및 2kW 이하 열병합 설비이며, FiT 기준가격은 분기별로 조정된다. 영국은 2019년 3월까지만 태양광의 FiT를 유지하였고, 그 이후엔 모든 신규의 태양광 보조금을 폐지하게 된다. 게다가, 재생에너지의무화인 RO도 폐지해 재생에너지 투자는 전년 대비 약 56%나 감소했고, 재생에너지 보조금까지 변경되면서 정부 투자가 감소하게 된다.
일본도 발전량 믹스 계획에서 신재생에너지 22~24%, 석유 3%, 가스 27%, 원자력 20~22%로 제시하면서 FiT 기준가격을 점차 인하하기 시작한다. 급기야 태양광을 FiT 지원이 없는 가격으로 인하하기에 이른다. 2018년 7월, 일본은 제5차에너지기본계획 확정을 통해 재생에너지를 주력 전원화한다고 발표하였다. 즉, 원자력 의존도를 줄이고, 고효율 화력발전을 활용하며, 에너지절약을 지속 추진하고, 에너지 절약과 지원수단을 통합적으로 실행하며, 수소·축전·분산형 에너지를 추진한다는 계획이다. 또한, 2050년 온실가스를 2013년 대비 80% 감축 목표 하에 신재생에너지를 주력 전원공급 수단으로 확대하고, 원자력을 탈탄소화의 선택 사항으로 활용하며, 화석연료에서는 석탄발전을 가스발전으로 대체하고, 수소개발을 착수한다는 계획이다. 이는 열·수송·분산형 에너지 측면에서 수소 저장을 통해 탈탄소화를 추진하고 분산형 에너지 시스템과 지역 개발을 함께 추진한다는 것을 뜻한다.
일본은 이러한 에너지 전환 정책에 따라 산업경쟁 정책으로 발전차액지원제인 FiT의 기준가격을 인하하고 경매를 통해 태양광시장 가격 경쟁력을 강화하기로 한다. 2017년 태양광 발전설비 경매 도입 이후 2018년 9월까지 2회의 경매가 진행되었으며, 매년 FiT 기준가격이 개정 고시된다. 일본의 FiT 기준가격은 지속적으로 인하되는 추세이다. 일본에서도 태양광발전이 FiT 지원을 받지 않는 가격으로 인하될 계획이라, 비 주택용 태양광 발전은 2020년까지 14엔/kWh, 2030년까지 7엔/kWh로, 주택용 태양광발전은 2019년 가정용 전기요금 수준, 2020년 이후 전력시장 가격 수준으로 인하한다. 20kW 이상 육상풍력도 2030년까지 8~9엔/kWh로 낮추고, 20kW 미만 육상풍력과 해상풍력은 정량적 목표 없이 FiT로 보조 받지 않는 수준을 목표로 한다. 비 주택용(10kW 이상) 태양광발전의 FiT 기준가격은 2017년 3엔/kWh 삭감된 21엔/kWh로, 2018년 3엔/kWh 삭감된 18엔/kWh로 적용되었다. 주택용 태양광 발전(10kW 미만)에 대한 잉여 전력 구매 기준가격은 25~28엔/kWh로 발표되었다.
이처럼 세계에서 가장 높은 수준의 균등화발전원가(Levelized Cost Of Electricity; LCOE)를 기록한 일본은 2019년까지 태양광발전단가와 소매가격이 같아지는 소켓패러티(Socket Parity)를 달성하는 것을 목표로 하였는데, 2020년 초 현재 달성 여부에 대한 기사는 발견되지 않고 있다.
균등화발전원가인 LCOE는 연도별로 불규칙하게 발생하는 발전량과 비용(건설비, 연료비, 운전유지비 등)을 연도별로 균일하게 등가화(화폐의 시간적 가치를 고려하여 발전량과 비용을 일정시점으로 할인)하여 산정하는 것을 말한다. 전력 요금이 한국 대비 상대적으로 높은 일본이 세계에서 제일 높은 LCOE 목표를 세운 주된 배경은 기술발전 및 비용하락으로 태양광 가격이 급하락하고 있기 때문이다. 2018년 FiT 기준가격 고시에서 비주택용과 주택용 태양광을 제외한 신재생에너지원의 2020년 FiT 기준가격을 미리 제시한 이유도 시장에 미리 암시를 주어 발전사업자 비용 하락을 유도하고, 시장 예측 가능성을 높여 투자를 촉진하기 위함이다.
그 외에도 일본은 풍력에 있어서도 2018년부터 육상풍력 규모에 따른 구분을 폐지하고, 해상풍력에 대해 용량 구분 없이 고정식과 부유식으로 구분해 기준가격을 고시하기 시작한다. 20kW 이상 육상풍력의 FiT 기준가격을 2020년까지 꾸준히 인하하고, 20kW 미만 육상풍력도 동일한 기준으로 적용해 FiT 기준가격 감소폭은 더 크다. 이는 육상풍력을 20kW 이상 위주로 보급하겠다는 에너지 정책을 시사한다. 해상풍력에 대해서는 2016년 고시에서 20kW 이상 대상으로 36엔/kWh의 기준 가격을 적용한다. 2018년 고시에서는 2020년까지 2017년 기준가격이 그대로 유지되었는데, 그 이유는 태양광 중심 보급을 기준가격 조정을 통해 완화하고, 다른 에너지원 활용을 확대해 재생에너지 믹스의 다양성을 확보하기 위함이다.
일본은 전력시장 및 산업 자유화 정책을 순차적으로 추진 중이다. 그동안 일본 전력 시장은 지역 대표 전력회사(일반전기사업자)의 발전·송전·배전 독점 및 지역독점 형태여서 소비자 선택권이 제한적이었다. 하지만, 수차례의 개혁들을 통해 점차 자유화되고 있으며, 2016년 4월, 5차 개혁을 통해 소매부문 전면 자유화가 이루어진다. 이러한 일본 전력시장 자유화는 2020년까지 송·배전부문의 법적 분리를 통해 완성될 전망이다. 이는 송･ 배전부문을 별도 회사화(법적 분리)하여 전력 소매시장에 신규로 진입하는 사업자들도 공평하게 이용할 수 있도록 독립성을 높이는 것이다. 이 방안 중 하나가 전력 탁송(송전)요금 부과 대상의 확대 정책이며 재생에너지와 직접 관련된다. 전기소매사업자만 부담하는 탁송요금을 발전사업자도 부담하도록 확대하는 대신에 계통접속 시의 초기비용을 경감시켜 줌으로써 재생에너지 발전사업자를 비롯한 발전사업자 부담이 일시적으로 늘어나는 것처럼 보이지만, 탁송요금 부담분을 전기요금에 부과할 수 있게 하여 궁극적으로는 발전사업자 부담을 경감해 준다.
또한, 일본은 전력계통 유연성 확보를 위해 전국 단위 수급조정시장을 2020년까지 마련한다는 계획이다. 이는 기존 일반 전기사업자가 주파수 및 수급 조정을 위해 개별적으로 시행하는 조정전력 조달에서 벗어나, 2020년까지 수급조정시장인 실시간 시장을 개설해 전국 단위로 확대하는 것을 말한다. 이러한 전국 단위의 수급 조정은 발전량 변동폭이 특히 큰 태양광 및 풍력발전 등 재생에너지 사업 확대에 크게 기여할 것이며 실시간 데이터분석이 요구되는 영역이다.
2.2 국내의 정책 트렌드
우리나라는 재생에너지 활성화를 위해 2002년에 발전차액지원제인 FiT를 실시한 이후 재생에너지 발전량 비중은 연평균 약 0.34% 증가하였지만, 재정부담 가중으로 인해 2012년부터 재생발전공급인증서(Renewable Portfolio Standard; RPS) 제도로 전환된다. RPS는 재생에너지 외의 원료로 일정의 발전설비 규모 이상을 보유한 발전사업자에게 발전량의 일정 비율만큼 재생에너지를 생산하도록 강제하는 제도이다. 2012년부터 2023년 이후까지의 공급의무비율 목표치도 제시되었다. 공급의무자는 재생에너지 발전소를 스스로 건설하여 전력을 자체 생산하거나 재생에너지 발전사업자로부터 REC를 구매하여 의무를 이행하게 된다. REC는 발전사업자가 재생에너지 설비를 이용해 전기를 생산 및 공급하였음을 인증하며, 단위는 MWh이다.
이처럼 2002년부터 정부재정에서 지원하던 FIT가 신재생에너지 의무할당제인 RPS 도입으로 2011년 폐지되었으나, 문재인 정부의 재생에너지3020에 따라 2018년 일정 규모 이하 소형 태양광에 대해 발전 공기업이 고정가격으로 전력을 구입하는 한국형 FIT가 재개된다. 한국형 FIT는 발전 공기업이 차액을 부담함으로써 정부의 직접적인 재정 부담은 없는 시스템이다. 개인사업자는 30㎾ 미만, 농·어·축산업인 또는 조합 등은 100㎾ 미만이 기준으로 소규모 태양광 발전기에 대해 안정적인 수입을 보장한다는 취지이다. 구매 가격은 전년도의 100㎾미만 대상 고정가격 입찰 평균가 중 가장 높은 가격으로 결정된다. 예컨대 2018년 한국형 FIT 구매가격 수준은 전년도인 2017년 상·하반기를 통틀어 가장 높은 가격인 1㎾h당 189원이 적용되었다.
또한, 2019년 초에 발표된 수소경제 활성화 로드맵에 따르면, 수소에너지를 차세대에너지로 적극 육성해 세계 최고 수준의 수소경제 선도국가로 도약한다는 것이다. 이를 위해 서울 등 각 지방자치단체 수소 자동차 보조금 확대 지원을 약속하고, 가스공사 및 지역난방공사 등 각 에너지기관들도 수소경제 추진 로드맵을 각각 발표하였다. 수소산업 정책은 이제 시작인데, 이의 선결과제는 인프라의 구축이다. 수소 자동차 수를 늘려도, 수소에너지를 충전할 수 있는 충전소가 부족하면 수요는 떨어질 수밖에 없다. 2018년부터 2019년 9월까지 팔린 수소차는 모두 3,300여 대지만 전국 충전소는 31곳인 상황이다.
3. 국내 에너지 산업경쟁 정책 및 데이터 활용 방향
우리나라의 기본적인 에너지정책은 크게 둘로 나뉜다. 탈석탄 및 탈원전 정책과 재생에너지 확대 정책이다. 탈석탄 및 탈원전 정책에서는 원자력 및 석탄화력은 기저 전원으로 중앙집중형 발전설비인데, 대형 발전설비 및 대형 전력수송설비에서 탈피해 전력부문의 탈 중앙화로 가자는 정책이고, 재생에너지 확대 정책은 문재인정부 이후 3020 계획 및 8차 전력수급 기본계획을 통해 발전설비의 탈중앙화의 핵심인 분산형 발전원을 확대하고(태양광 등 재생에너지 발전), 2030년까지 재생에너지 비중을 전체 발전량의 20% 수준으로 올린다는 정책이다.
우리나라도 전력시장 및 산업경쟁 기반 확충을 위해 발전 공기업인 한국전력의 배전부문에 독립사업부제를 도입하고 회계분리를 함으로써 내부경쟁을 통한 경영효율화를 도모하고, 민간 발전사업자, 구역전기사업자, 직접구매자 등 시장참여자를 확대하고, LNG 직도입 활성화 등을 통해 연료 부문 경쟁을 촉진하는 등의 산업경쟁 정책을 추진할 것으로 보인다.
현재 전력시장 구조를 보면, 아직도 발전 산업경쟁 단계에서 변동비 반영(Cost-Based Pool, CBP) 시장만을 운영하며, 송배전 및 판매 부문은 한국전력의 독점체제가 그대로 유지되고 있다. 에너지 소비자는 한국전력에서 전력을 구입(대규모 소비자의 도매시장 직접구입 가능, 1만 Kw 이상)하는 기형적 거래구조를 가지고 있으며, 일정규모(20MW) 이상의 전력거래는 도매시장에서 이루어지는 강제적 시장으로, 한국전력과 전력구입계약(PPA)을 체결한 사업자가 수급계약 가격으로 정산하는 시장구조이다.
이러한 에너지 시스템이 유지되는 한 데이터를 활용한 새로운 비즈니스모델 개발과 활성화는 기대하기 어렵다. 따라서, 전통적 시스템에서 과감히 탈피해 수급 및 거래 방식과 기술 변화에 적극 대응하는 새로운 에너지 시스템 구축이 요구된다. 전통적 에너지 시스템이 유지되는 것은 전통적 비즈니스 모델에만 천착하여 한 독점 기업이 단일 에너지판매를 통해 기업 이윤과 가치만을 창출하는 구조에 머물게 됨을 의미한다. 겉으로는 우리나라 전력산업이 내적 구조변화를 하는 것처럼 보이나, 생태계 전체 구조변화 없이는 데이터 활용 등 외부 IT 적용은 어렵다.
정부 및 공기업 주도 사업모델 창출에 머물러 신규 사업에 대한 민간 투자 유인이 미흡해, 특히 데이터 기반 사업모델이 활성화되지 못하고 있다. 에너지 시장 자유화 및 경쟁체제로의 이행이 데이터 활용을 가능하게 한다. 따라서, 필자는 몇 가지 에너지 산업경쟁 정책 방향과 데이터 활용을 연계하는 방향을 함께 제시한다.
첫째는 에너지시장 개방 및 공정한 산업경쟁 여건 조성 정책 마련에 데이터가 활용되는 것이다. 전력 판매시장 개방을 위한 전제조건이 전력 수요 예측이기 때문이다. 전력시스템은 전력을 싼 가격으로 생산해 수요자들에게 안정적으로 공급하는 것을 목적으로 한다. 아직 생산과 동시에 소비가 이루어지는 비저장성 특징을 가지고 있는 시스템 위주이다. 안정적으로 전기를 공급하기 위해서는 필요 전력 합보다 일정수준 이상 여유분을 가져야 한다. 전력 수요 예측은 특정 기간 동안 전력이 어느 정도 사용될지 예측하는 것으로, 전력계통의 안정적 운영을 위해 반드시 필요하다. 현재 한국전력거래소에서 이를 담당하고 수요예측 결과는 정부의 전력수급기본계획 정책 수립 시 중요한 근거자료로 활용된다. 단기, 중장기적으로 전력 수요를 예측하기 위해서는 예측의 전제들에 대한 조사 분석이 다양하게 이루어져야 하며, 전력수요에 대한 동향분석이 실시간으로 반영되어, 이를 토대로 다양한 예측모델링과 알고리즘이 개발되어야 한다.
둘째는 에너지 수급 운영시스템 개혁을 위해 데이터가 활용되는 것이다. 하루 전 시장뿐만 아니라 당일시장, 더 나아가 실시간 시장 및 보조서비스 시장의 운영 강화를 통해 특히 재난 등의 비상상황에 대한 대처가 필요하다. 우리나라 전력산업은 전기를 생산하는 발전사와 생산된 전기를 송배전/판매하는 한국전력공사, 전력시장 운용을 담당하는 한국전력거래소, 전기를 사용하는 고객, 그리고 한국전력공사를 감독하는 정부로 구성되어, 발전, 송배전/판매, 감독이 서로 다른 주체에 의해 이루어진다.
시장운영 주체는 전력수급에 차질 없는 운영을 위해 노력해야 하는 중요한 위치에 있는데, 현재 한국전력거래소가 그 기능을 한다. 여기서 실시간 전력 수급현황에 대한 다양한 정보를 제공한다. 국가 단위로 전력의 최대부하 예보를 하는데, 정상단계와 예비전력이 500만kW미만 경우의 5단계로 나누어 예보한다. 정상단계는 예비전력 500kW 이상, 준비단계는 예비전력 400kW 이상~500kW 미만, 관심단계는 예비전력 300kW 이상~400kW 미만, 주의단계는 예비전력 200kW 이상~300kW 미만, 그리고 경계단계는 예비전력 100kW 이상~200kW 미만이다. 제주의 경우 별도의 실시간 전력수급현황을 통해, 전체 공급능력과 현재부하, 공급예비력, 운영예비력 등을 제공한다.
셋째는 에너지 요금체계 합리화 정책을 위해 데이터가 사용되는 것이다. 정책적 방향성은 기존의 과도한 요금규제에서 시장개방에 따른 점진적 요금 자유화로 가는 것이며, 이의 객관적 근거 자료가 반드시 필요하다. 데이터 분석을 통해 시간대별 비용 반영을 통한 차별화된 요금제와 다양한 요금메뉴 제공이 가능해진다. 이에 대해서는 다음 호의 수요관리 정책에서 더 자세히 다루기로 한다. 결론적으로, 에너지 관련 데이터가 필요하다. 특히 에너지 데이터의 객관적 분석과 제공을 위해서는 별도의 전담기관이 통합적으로 데이터를 관리하고 개인 사생활보호를 침해하지 않는 범위 내에서 사업자에게 공정하게 데이터를 제공해주는 규제 개선과 시스템이 필요하다.
참고문헌
교육부(2019). 전력 빅데이터 분석 소프트웨어 설계, 한국직업능력개발원과 숭실대학교 공동 연구 결과 보고서.
에너지데일리(2019.12.30). 전운감도는 동아시아. 2020한·중·일 삼국수소전쟁 예고.
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한국자원경제학회(2013). 2012 경제발전경험모듈화사업: 에너지정책
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이유수(2017). 4차 산업혁명과 에너지 패러다임의 전환, 미래연구포커스, Future Horizon, 과학기술정책연구원 저널.
송민정 한세대학교 미디어영상광고학과 교수
