[투데이에너지] 대부분의 국민들이 알고 있듯 우리나라는 에너지 수입국이다. 에너지수입의존도는 약 93%로 대부분의 에너지를 수입해 산업, 가정/상업, 수송, 공공 등 다양한 분야에 공급되고 소비하고 있다. 반면 신재생에너지를 포함한 국내에서 생산된 에너지는 약 7%로 ‘2050 탄소중립’이라는 국가정책 달성과 더불어 에너지수입의존도를 줄이기 위해서는 아직 가야 할 길이 한참 멀다.
정부는 2017년 12월 ‘재생에너지 3020 이행계획’을 발표하고 태양광, 풍력 중심으로 발전량 비중을 20%까지 늘리기 위해 지속적인 보급 정책을 펼쳐왔다. 정부 지원에 민간사업자의 재테크 목적이 합쳐지면서 태양광발전소는 축사, 농지, 산림 등 가리지 않고 설치됐고 환경 파괴 및 산사태의 원인이 된다는 이슈에도 불구하고 지속적인 법령 및 제도를 수정해 가면서 급속도로 보급되고 있다.
태양광, 풍력은 고품질의 전기에너지를 생산하지만 일사량과 바람의 영향을 받기 때문에 생산과 소비의 불일치성과 생산의 간헐성이라는 단점을 가지고 있는 에너지원이다. 전기 중심의 재생에너지 보급의 증가는 기존 전력계통에 변동성 재생에너지를 연계하면서 발생하는 전력계통의 불안정과 더불어 수요와 생산의 불일치로 잉여전력이 생긴다.
또한 전력계통이나 수요의 변화없이 재생에너지 설치 용량을 지속적으로 증가할수록 이러한 문제는 더욱 크게 나타날 것이다.
신재생에너지 보급 비중이 2020년 기준 16%인 제주도는 이미 재생에너지 발전설비량이 최대 수용 전력량을 초과했다. 그리고 전력계통의 안정화를 위해 재생에너지 설비의 가동을 강제로 중단하는 출력제한을 시행하고 있으며 그 횟수는 2015년 3회, 2016년 6회, 2017년 14회, 2018년 15회, 2019년 46회, 2020년 77회로 해마다 급증하고 있다. 우리나라 재생에너지 보급 정책으로 볼 때 육지에서도 곧 출력제한 가능성이 높아 보이는 이유이다.
출력제한은 에너지 생산이 가능한 상태임에도 불구하고 에너지를 생산하지 않은 것이다. 우리나라 에너지 수입 현황과 국가온실가스감축 목표 달성을 위해서라도 재생에너지 발전설비를 제한한다는 것은 너무나 아깝고 비효율적이다.
출력제한을 해소하기 위해서는 생산된 전기에너지를 다른 부문의 수요와 연계하는 기술인 섹터커플링(Sector Coupling)이나 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)를 활용해 저장했다 필요한 시기에 공급하는 방법이 있으나 기술적, 비용적 등 다양한 이유로 보급은 더디기만 하다.
에너지저장방식은 전기에너지로 저장하는 방식(ESS)과 열에너지로 저장하는 방식(TES, Thermal Energy Storage)이 있다. EES와 TES는 에너지 활용 형태가 다른 방식으로 모두 초기 투자비용이 많이 드는 만큼 사용자가 쉽게 도입하기에는 어려운 만큼 정부의 피크전력 관리 및 에너지 효율화 측면에서 정부지원제도가 절실히 필요하고 보급이 활성화 돼야 하는 부분이기도 하다.
현재 ESS는 정부지원사업(ESS·EMS 융합시스템 보급사업)으로 설비 설치비를 지원하고 있는 반면 TES는 전기를 열로 전환·저장·활용하는 P2H(Power-to-Heat) 기술로 사용자에게 직접 지원하는 정부지원은 찾아볼 수 없다.
P2H 기술은 전력을 열에너지 형태로 저장 혹은 활용하는 것을 의미한다. 즉 출력제한 없이 잉여전력으로 전기보일러나 히트펌프를 가동해 온수나 난방수를 생산하고 이를 대형 축열조에 저장했다 수요처에 공급하는 것으로 이미 재생에너지 보급률이 높은 독일이나 덴마크 등에서는 이미 P2H사업을 수행하고 있으며 집단에너지 형태로 열공급사업을 지속적으로 확대하고 있는 추세이다.
P2H의 핵심기술은 대용량 히트펌프, 대형 축열조와 에너지관리시스템으로 잉여전력으로 히트펌프를 구동해 열에너지를 생산하고 이를 축열조에 저장해 수요처에 공급하는 시스템이다. 잉여전력만 제외하면 이러한 기술은 지열(수열)냉난방시스템의 형태로 이미 국내에서 연구개발 및 실증을 완료하고 상용화 중인 기술들이다. P2H 기술의 보급 활성화를 위해서는 대형 축열조 비용 지원과 열에너지를 수요로 하는 지역난방, 온실, 육상양식 등 수요처의 적극적인 참여를 유도하기 위한 인센티브제도, 금융지원 등 정책지원 마련돼야 한다.
향후 우리나라의 ‘온실가스감축목표’와 ‘2050 탄소중립’을 달성하기 위해서는 재생에너지에서 생산한 잉여전력을 ESS와 더불어 열에너지로 저장(TES)해 활용하는 것이 무엇보다 중요하다. 정부, 지자체는 적극적인 제도나 정책을 마련해 더 이상 재생에너지로 생산된 전기에너지를 버리지 말고 열에너지로 전환·저장·활용해 보다 효율적인 에너지관리가 이뤄지도록 관심을 기울여야 할 것이다.