전력시장 개편, 어떻게 할 것인가? : 해외사례 중심으로

대학생 신재생 에너지 기자단 17기 정예진, 18기 서현영

전기요금 폭등은 멀지 않은 미래
텍사스 정전사태 이후로 전기 민영화에 대한 논란이 남아있는 가운데, 그럼에도 불구하고 전력시장 개편의 필요성에 대한 기사를 다시 작성하게 됐다.

일전에 전력시장 개편이 필요한 이유를 올바른 에너지 전환의 관점에서 기사를 작성한 적이 있는데, 이는 기존 화석연료에서 신재생에너지로의 사용을 점차 확대하려면 재생에너지 발전량 증가뿐만 아니라 이에 걸맞는 전력시스템 체제 역시 필요하기 때문이었다.

이번에 전력시장 개편이 필요하다는 이유로 다시 기사를 작성하게 된 이유는, 현 시장의 경제성 관점에서 개편이 필요하기 때문이다. 

경제성이라는 게 결국 돈과 관련된 문제로, 현재 한전이 독점하는 시장은 신재생에너지 보급을 위한 자본이 부족한 상태다. 이러한 상황에서 재생에너지 도입을 추진하려고 보조금, 발전기 설치 등의 업무를 수행하려고 하다 보니 빚이 지속적으로 쌓이게 되고, 이는 짧은 시간 내 공기업인 한전의 해체를 불러오고 그 빚은 오로지 소비자의 몫이 될 것이다.

현 시장의 한계: ①전력 계통 문제

[자료1: 중앙집중형 전력시스템] 

현재의 전력시장 구조는 중앙집중형 구조로, 도시에서 멀리 떨어진 곳에 대규모 화력발전과 원자력 발전으로 전기를 생산한 다음 송전선을 통해 전기 소비지인 수도권이나 대도시로 송전하는 방식이다. 이때 전기를 보내는 방식은 오로지 한 방향으로만 가능해서, 소비자는 전기를 받기만 할 수 있는 상황이다. 만약 소비자가 전기를 태양광이나 태양열 같은 자가발전기를 이용해 생산한다고 해도, 이를 중앙으로 보내는 것은 불가능하다.

이러한 중앙집중형 구조에서는 석탄과 원자력 발전이 적합하다. 우리나라 전력표준주파수인 60Hz를 일정하게 유지하고 관리하기 편하기 때문이다.  전력계통은 이 주파수를 벗어나면 정전이 발생해서 발전소에서 생산하는 전력량과 소비지에서 원하는 발전량이 항상 일치해야 하는데, 원자력이나 석탄은 발전소에서 사람이 직접 연료의 투입량을 조절해 주파수 조절이 가능하다.

하지만 재생에너지의 경우 늘 일정하게 바람이 불고, 태양빛이 유지되는 것이 아니기 때문에 전력수요와 공급을 일치시키기 어렵다. 자연에너지 특성상 사람이 직접 제어할 수 없고, 발전량을 예측하기가 어려워서 이러한 재생에너지가 현재의 중앙집중형 구조로 이뤄진 전력계통에 들어왔을 때 표준 주파수를 유지하기 힘들고, 잦은 정전이 발생할 수 있는 구조이다. 그래서 이러한 재생에너지 설비가 현재의 전력계통에 들어왔을 때 생기는 문제를 해결하기 위해서는 태양광 인버터와 같은 재생에너지 설비 확충과 송전선 추가 건설이 필요한 상황이다.

재생에너지 발전기에서 나오는 직류전원을 교류전원으로 바꿔주고, 이를 안정화시켜주는 설비 설치비용은 발전 시장 대부분을 과점하는 한전의 발전자회사들의 몫이 될 것이다. 또한 송전선 추가 건설에 필요한 비용은 2030년 기준으로 수십조원이 들어갈 것으로 예상되며, 그 부담 역시 독점기관인 한전의 몫이 될 것이다. 현재 한전은 재생에너지 접속 대기 문제를 해결하기 위한 송전선 설치 전담 팀을 지난해 신설한 상황이다.

현 시장의 한계: ②한전의 막대한 부채

[자료2. 발전공기업 부채 추이]

출처: 산업통상자원중소벤처기업위원회, 분기보고서 (단위:억원)

우리나라의 전력시장 구조는 도매시장에서 전기 생산 가격과는 상관없이 소매시장에서는 늘 값싼 전기를 제공하는 구조로 되어있어 독점기관인 한전이 늘 적자를 내면서 전기를 파는 구조다. 2000년대 초반 전력산업 구조개편 중단 이후에도 전력시장 가격 왜곡 문제에 대해 꾸준히 논의가 올라왔으나 전기요금 상승은 표를 먹고사는 정치인들에게 지지율이 떨어지는 걸 우려해 제대로 받아들여지지 않았다. 

또한 현 정부의 에너지 전환 정책 때문에 한전의 빚이 더욱 늘어나게 됐다. 한전과 한전 발전자회사들은 현 정부의 3020 정책을 수용하기 위해 재생에너지 발전기 추가 건설, 시장 보조금, 그리고 앞서 언급된 송배전선 추가 건설 등의 모든 부담을 짊어지고 있다. 2017년 문재인 정부 출범 이후 한전과 한전 발전자회사들의 부채를 살펴보면 매해  20조씩 늘고 있는 것을 확인할 수 있다.

한전의 자본금이 50조 가량인 것을 감안하면 현재의 부채 상황으로는 9년 이내에 자본잠식에 들어갈 것이다. 지금처럼 싼 가격에 전기를 편하게 쓰다가 9년 뒤에 전기요금이 폭등하게 되고,  에너지 빈곤층이 늘어나는 것이다.

계통 문제 해결 사례: ①일본

앞서 언급된 전력계통 운영시 한전의 자금조달 상황을 해결하려면 재생에너지 발전설비 설치 및 송배전선 설치를 한전이 아닌 민간에게 넘겨야 한다. 그러기 위해서는 한전이 독점하고 있는 현 시장 체제를 해체해야 하는데, 현재 시장은 발전부문만 개방된 상황이다.

그렇다면 송배전망과 소매부문 중 어디를 어떻게 개방할지에 대해 고민해봐야 하는데, 이때 일본의 전력시장 개방은 참조할 만 사례이다.

[자료 3. 발전량 비중에 따른 단계별 구분]

출처: IEA "Getting Wind and Sun Onto the Grid"2017

일본 역시 재생에너지 발전 비중을 2030년까지 20% 이상 올리겠다는 정책목표 하에 신재생 보급이 시작된 나라로, 우리나라와 발전량 비중이 비슷한 수준에 머물러있다. IEA에서 2017년 발간한 "Getting Wind and Sun Onto the Grid" 보고서에 따르면, 한국과 일본은 태양광 및 풍력 비중이 15~25% 사이에 달하는 3단계에 있으며, 에너지 선진국인 독일의 경우 2019년 기준 재생에너지 발전량이 42.6%로 4단계에 해당되어 우리나라의 현재 상황에 도입하는 건 맞지 않다고 여겼다.

우리나라와 일본의 현 상태인 3단계에서는 태양광 및 풍력 변화에 대응하기 위한 유연성 자원 발굴이 필요한데, 태양광 풍력 변화라는 건 재생에너지가 가진 간헐성 특성 때문에 전력계통 내에서 불안정을 유발하는 걸 의미하고, 유연성 자원이라는 건 재생에너지 설비, 전력망, 수요반응* 유도 등이 해당된다. 

*수요반응(Demand response, DR) : 현재 전력량의 수요에 맞추기 위해 전기 사용자가 사용량을 변화시키는 것

[자료 4. 일본의 전력시스템 개혁 단계]

출처: 에너지 경제연구원 일본 전력시장 개혁에 따른 신사업 발전방향

일본의 전력시장은 발전(도매)과 판매(소매) 시장만 개방한 형태로, 송배전망은 OTTCO(Organization for Cross-Regional Coordination of Transission Operators)이라는 국가광역계통운영기관에서 관리한다.

일본의 경우 전력계통 문제를 해결하기 위한 해결책으로 분산형 전력망인 그리드에 대한 논의가 2015년 처음 얘기가 나오고 기술개발조차 되지 않은 상황이었다. 그리고 5년 사이인 지난 2020년 발간된 보고서에 따르면 현재 그리드의 설치가 진행 중에 있다. 

재생에너지에 적합한 송배전망인 그리드 설치에는 막대한 비용이 들어가고 이는 예전 한전과 같은 역할을 하던 일본의 전력 독점회사가 부담하는 것이 아니라 개방된 시장 내에서 발전사업자와 전력 소비자(소매부문)에게 비용을 부담하는 구조이다. 대신 전력망 설치 추진은 국가기관인 OTTCO가 주도로 진행되기 때문에 이를 위한 규제들이 법적으로 통제된다.

[자료 5. 전기사업자와 사용자의 몫으로 돌아간 일본의 전력망 공사비용과 사용 부담금]

출처: KEPCO 일본 전력산업 이슈 및 동향, 2020 

이때 접속공사비용이라는 건 발전설비로부터 가장 인근의 공용망까지 접속하기 위해 발생하는 비용으로 발전사가 공사를 시행해야 하며 이에 대한 부담 역시 지어야 한다. 

전력망 부담비용이 발전사업자 및 전력 소비자(판매부문)로 돌아가면 비용을 더 지불해야 하는 발전사업자와 소비자 입장에서는 당연히 안 좋겠지만, 재생에너지 확대라는 공공의 목표를 달성하기 위해 정부 주도로 시행하는 것이기 때문에 전기를 더 안정적으로 쓸 수 있다는 장점이 있다.

그리고 일본 역시 재생에너지 주파수가 계통 주파수와 안 맞아 전력 시스템에 들어오지 못하는 출력 제한이 문제가 되고 있다. 출력 제한은 현재에도 늘어나고 있으며 이를 막는 것은 해결하지 못했고, 일본 정부에서는 결국 특정 발전사를 정해 무제한, 무보수로 출력 제한을 시행하는 방식으로 관리한다. 

[자료 6. 일본의 출력 제한 관리 사례 (규슈전력) ]

출처: KEPCO 일본 전력산업 이슈 및 동향, 2020

 

*참고 - 독일의 사례

선진국인 독일 역시 전력망 확충에 고전하고 있는 나라 중 하나로, 총 전력망 설치 목표인 7,700km 중 현재 950km 만 달성한 상황이다. 전력망 설치에 어려움을 겪는 이유로는 주민수용성 문제, 건설 비용 문제 등이 있으며, 이를 해결하기 위해 독일의 각 지역마다 있는 에너지 협동조합에서 송전망 설치에 투자를 하고, 그 수익이 협동조합 일원인 지역 주민들에게 돌아가게 하는 방식을 택하고 있다. 

독점기업 부채 해결 사례: ②캐나다 온타리오주

 

[자료 7. 캐나다 온타리오주]

출처: 한국 국제교류원

캐나다 온타리오주는 캐나다 전체 국민의 40%가 거주할 정도로 규모가 큰 도시로, 앞서 일본이나 독일이 전력시장을 개방한 이유가 효율적인 에너지 전환이 목적이었다면 온타리오주는 우리나라 한전처럼 주에서 운영하는 Ontario Hydro라는 전력회사가 발전 송배전 판매에 해당하는 전 과정에 걸쳐 90년간 독점해온 구조였다.

그러나 우리나라처럼 값싼 가격에 전기를 공급하려고 하다 보니 지속적인 빚이 쌓이게 되었고, 이는 결국 독점기관의 해체로 이어져 전기요금 상승의 급등으로 이어졌다. 

[자료 8. 캐나다 온타리오주의 전기요금 급등 사례]

출처: 코트라, 프레이저 연구소

캐나다 온타리오주는 기존 발전, 송배전, 판매 모든 부문을 민간에게 개방한 상태로, 주정부에서는 각 시장을 규제하고 감독하는 역할만 맡는다. 

전력 독점기관의 부채로 전력시장을 개방한 만큼, 전기요금은 급격하게 올랐다. 2003년에 100이던 전기요금이 2016년에는 500%가량 상승했고, 2008년부터 2016년까지 71%가량 올랐다. 같은 기간 온타리오 지역을 제외한 캐나다 다른 지역의 전기요금이 평균 34% 오른 것에 비해 두 배 이상 오른 것이다. 2008~2015년 사이 전기요금 인상률은 물가상승률의 4배, 지역 경제 성장률의 4.5배였다.

전기요금 급등은 제조업의 경쟁력 약화와 일자리 감소로 이어졌다. 기업들은 높은 전기요금을 견디지 못하고 온타리오주에서 빠져나갔다. 2008년 이후 온타리오주에서 11만 6400명의 제조업 일자리가 없어졌다. 2008년부터 2015년까지 사라진 제조업 일자리의 64%인 7만 4000명은 높은 전기요금 때문으로 분석됐다. 일자리 감소는 에너지 비용이 많이 드는 제지·철강·자동차 제조업 등의 분야에서 일어났다.

뿐만 아니라 전기요금 급등에 따라 에너지 빈곤층이 늘어나 2015년 말 온타리오주의 56만 가구가 전기요금을 체납했고, 체납 금액만 1억 7200만 달러에 이른다.

[자료 9. 캐나다 전력 도매시장 요금 결정 구조]

출처: SICEM 충남대학교 김승완 교수

그렇다면 기존 가격 왜곡 때문에 전력시장을 개방한 캐나다 온타리오주는 현재 이 문제를 어떻게 해결하고 있을까?

캐나다 도매시장을 살펴보면 가격 결정은 LMP를 통해 이뤄지는데, LMP 내 요인은 크게 세 가지로 에너지 기준 가격(Energy Reference Price), 송전혼잡 성분(Congestion Component), 송전손실 성분(Loss Component) 등으로 분류된다.

에너지 기준 가격(Energy Reference Price)은 송전망의 기준지역에서 실제 수요보다 수요가 한 단위(1MW) 증가할 때 늘어나는 공급비용으로, 기준 지역은 LMP를 계산하기 위한 기준점이다. 송전혼잡과 송전손실성분은 에너지 기준지역에서 모두 0이 된다. 기술적으로는 분산전원으로도 에너지기준가격 설정이 가능하다.

송전혼잡 성분(Congestion Component)은 특정 지역과 기준 지역 사이의 송전혼잡으로 인해 발생한 해당 지역의 증분 비용으로 정의되며, 우리나라의 CON과 COFF 같은 보조금이 기존에는 전기요금 내에 포함되지 않고 별개로 보조금을 지급했다면 이러한 급전 계획 시 발생하는 비용을 전기요금에 포함한 요인이 송전혼잡 성분이다.

송전손실 성분(Loss Component)의 경우 특정 지역에서 수요가 한 단위 늘어날 때 발생하는 한계 손실로 인한 증분 비용을 말하며, 예를 들면 버스에서 1MW만큼 전력을 변동시켰을 때 전체 손실이 얼마나 변화하는지, 민감도 계수를 반영한 요인이다. 

전력시장을 개방하지 않은 나라: 멕시코

반대로 우리나라처럼 전력시장을 개방하지 않은 나라들도 있다. OECD 회원국 중에서는 한국을 제외하면 이스라엘, 멕시코가 이에 해당하는데, 최근 전력산업법 개정안이 발의되어 논쟁이 이루어지고 있는 멕시코의 사례를 살펴보자.

멕시코의 현 전력산업법은 2013년 12월 국회를 통과한 에너지 개혁법에 따라 제정되었다. 페냐 니에토 前 대통령 재임기간 동안 이루어진 에너지 개혁은 그동안 국영기업인 Pemex(국영 석유기업, Petroleos Mexicanos)와 CFE(연방전력청, Comision Federal de Electricidad)가 독점해온 석유 산업과 전력시장을 해외 및 민간 투자자들에게 개방하고 특히 재생 에너지 부문에서 민간 기업의 참여를 독려하였다. 전기세 인하, 사회적 책임 동반 성장 및 온실효과 유발 가스 배출 감축 등을 위해 실행된 전력산업법 하에서 CFE는 다른 일반 전기 생산업자들과 동일하게 자유 경쟁을 하였고 민간 생산업체들을 전기 도매시장에서 별도의 계약을 통해 전기를 판매했다.

또한, 국가 에너지통제센터(CENACE, Centro Nacional de Control de Energia)를 통해 전기 생산업자들의 송전 인프라, 전력망 접속을 보장받았으며 민간 기업과의 계약을 통해 전송망 개선 작업도 실시되었다. 판매 부분에 있어서는 소비자를 중요 소비자와 일반 소비자로 분류하여, 중요 소비자는 자유계약을 통해, 일반 소비자는 CFE의 직접 공급을 통해 이루어졌다. 그 결과 외국, 민간 기업들의 친환경에너지 투자는 매우 활발히 진행되었고 태양광, 풍력 에너지는 가장 저렴한 전력원으로 자리매김했다. 

하지만 현재 멕시코는 14년 개혁 이전의 상황으로 회귀하려 하고 있다. 지난달(3월) 13일 상원을 통과한 전력산업법 개정안은 로페스 오브라도르 멕시코 대통령이 민영화에 반대하고 에너지 주권을 중시하며 시작되었다. 멕시코 전력난으로 이어진 텍사스 사태로 보아 개방 전력시장 대신 국영기업의 역할이 중심이 된 에너지 자립과 전력 공급의 신뢰성이 더 중요하다고 판단한 것이다.

 
해당 개정안의 핵심 내용은 멕시코의 국영 전력회사인 CFE에 전력 수급 우선순위를 부여하는 것이다. 이를 통해 CFE는 재정난을 완화하겠지만 함께 경쟁하던 민간 업체들은 판매에서 밀려 피해를 입을 것이고 소비자들은 더 높은 금액을 부담하게 될 것이다. 또한, CFE은 대부분 화석연료에 의존하고 있으며 시설이 노후해 효율성이 떨어지므로 이 또한 전기요금 인상의 요인이 될 뿐만 아니라 신재생에너지에 대한 접근성과 투자를 위축시키면서 환경 보호에 반하는 방향으로 나아가고 있다. 이외에도 개정안은 CFE가 입찰을 거치지 않고 전력을 살 수 있게 하는 것과 기존에 민간 사업자들과 맺은 계약을 비용 효율성 등을 검토해 파기할 수 있도록 하고 있는 내용을 포함하고 있다. 이는 곧 발전에 있어 불공정 경쟁이 대두될 가능성이 있다는 것과 정부의 에너지 시장 통제가 강화될 것임을 시사한다. 

현재 전력산업법 개정안은 하원, 상원을 모두 통과하였으나 멕시코 대법원이 이 정책을 반독점 규정 및 자유경쟁 원칙에 위배된다고 판단해 위헌 결정을 내린 상태이다. 앞으로 멕시코의 전력시장이 어떻게 진행될지는 관심을 가지고 지켜보아야 할 것 같다. 

어려운 전력시장 개편, 그래서 어떻게 해야 할까? 

현재의 전력시장은 고질적인 문제가 지속적으로 누적된 상황이다. 이대로 전력시장을 방치했을 때 나타나는 문제들은 지금도 악영향을 끼칠 뿐만 아니라 미래에도 큰 리스크로 다가올 것이다. 이러한 위험부담은 훗날 이자가 잔뜩 붙은 청구서처럼 소비자에게 돌아오는데, 이는 결국 전기의 공공성을 해치게 되고, 최악의 경우 우리가 비싼 요금을 지불하고 안정적이지도 못한 전기를 쓰게 되는 상황까지 갈 수 있다.

이번 기사에서는 이를 막기 위해 현재의 전력시장을 어떻게 개편해야 하는지, 해외사례를 들어서 알아봤다. 일본의 사례를 통해 전력계통 문제를 해결하기 위한 송배전선 건설 문제, 계통 접속 문제에 대해 어떻게 접근하는지 알 수 있었다. 캐나다 온타리오주는 제조업 위주로 이뤄진 우리나라가 전기요금 급등으로 인해 받게 될 타격과 이를 해결하기 위해 도매에서 소매까지 이어지는 가격 왜곡을 어떻게 해결해야 할지 파악하기 좋은 사례였다. 아직 전력시장을 개방하지 않은 멕시코의 사례를 통해 무분별하게 시장을 열었다가 해외 기업 의존도를 높이면 이는 결국 한국 에너지산업의 저해를 유발한다는 것을 깨달았다.

화석연료에서 신재생에너지로 전환한다는 건 전 세계적으로 처음 행해지는 것이기 때문에 어떠한 답도 없다. 특히나 우리나라는 신재생에너지 도입을 추진한 지 다른 나라에 비해 짧은 역사를 가지고 있기 때문에 앞으로 갈 길이 먼 상황이다. 그러나 이미 재생에너지로의 전환이 이뤄지는 다른 국가들을 참고하여, 현재 우리나라에 맞는 사례들을 검토해나간다면 에너지 전환이라는 긴 여정에 많은 도움이 될 것 같다. 

 

[참고문헌]

1) 기후변화와 에너지산업의 미래, 에너지고위경영자과정 변화와 미래 포럼, 아모르문디, 2021.03

2) 김남준 기자, "송전 안 되는 신재생에너지, 한전 사장이 직접 챙긴다", 중앙일보, 2020.11.02,

news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=101&oid=025&aid=0003048732

3) 대외경제정책연구원, “빅데이터로 보는 멕시코, 논란의 ‘전력산업법’ 개정안 통과 및 전망”, blog.naver.com/yong940153/222294985627

4) 변상근 기자, 발전 공기업 빚, 문재인 정부 들어 20조 늘었다, 전기신문, 2020.06.25,  www.etnews.com/20200625000234?m=1

5) 송경재, “멕시코, 에너지 산업 정부 통제 고삐 더 죈다”, 파이낸셜뉴스, 2021.03.28, www.fnnews.com/news/202103280948202815

6) 송희원, kotra 해외시장뉴스, “[기고] 멕시코 에너지 개혁 중 전기산업법 발표”, 2021.03.30, news.kotra.or.kr/user/globalBbs/kotranews/8/globalBbsDataView.do?setIdx=246&dataIdx=187706

7) 안준호 기자, "온타리오의 신재생 비극... 전기료 5배 폭등, 일자리 7만 개 사라져", 조선일보, 2017.10.19, www.chosun.com/site/data/html_dir/2017/10/19/2017101900226.html

8) 전력 신산업 국가 조사분석 보고서, 한국스마트그리드협회, 2016.08

9) 출처: 산업통상자원중소벤처기업위원회, 분기보고서

10) 캐나다 온타리오주 소매전력시장'주목',전력신문,2002.12.01, www.epnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=282

11) 한전 경영연구원, 일본 전력산업 이슈 및 동향, 2020.08.03

12) FEALAC, Forum for East Asia-Latin America Cooperation(동아시아-라틴아메리카 협력 포럼), “(중남미 해외언론 리뷰 2021-2호) 멕시코의 국가 주도 에너지 정책 논쟁”, 2021.02.10, blog.naver.com/fealacsupporters/222239058342

13) [SICEM 2020] 차기 시장 설계 시 고려할 요소 - 캐나다 온타리오 주 IESO 사례 중심으로 (충남대 김승완 교수), 2020.08