낡은 국내 전력도매시장, 에너지 전환을 위해 개편이 필요하다

낡은 국내 전력도매시장, 에너지 전환을 위해 개편이 필요하다

18기 김도희, 18기 한동근

 정부의 그린 뉴딜 발표 이후 한국은 재생에너지 확대를 본격적으로 시작했으며 현재 한국의 전체 발전원 중 신재생에너지 비중은 13%이며, 34년까지 신재생에너지 비중을 26%로 확대할 계획을 밝혔다. 하지만, 작년 전력거래소에서 주최한 제16회 서울국제전력시장 콘퍼런스의 도매시장 방향성을 논의한 세션에서 초창기 전력 시장 개설에 참여하셨던 전문가들은 한국의 전력 도매시장의 개혁 없이는 재생에너지 확대가 어렵다는 데에 목소리를 모았다.

 우리나라의 전력 시장은 크게 도매시장과 소매시장으로 나뉘어 있다. 도매시장은 석탄, 원자력, LNG 등 발전사업자들이 가격경쟁을 통해서 전력거래소에 낙찰을 받는 시장이고, 소매시장은  독점 전력 판매사업자인 한전이 전력거래소에 에너지 비용과 기타 부가비용을 지불한 뒤  소비자에게 판매하는 시장을 말한다. 이번 기사에서는 특히 발전사업자들이 전력거래소와 거래하는 우리나라의 도매시장의 문제점에 대해서 다뤄보고자 한다.

 

CBP시장의 특징과 메커니즘

현행 도매시장은 비용반영시장(CBP) 시장이다. CBP 시장은 전력 한 단위당 거래 금액이 기본적으로 발전에 사용된 비용에 따라 산정된 가격으로 발전사업자에게 가격을 보상한다. 전력 시장에서 변동비(연료비) 반영 의미는 전력 시장의 가격을 결정할 때 발전기들의 자유로운 가격 입찰을 허용하는 것이 아니라 실제 변동비(연료비)로 입찰해야 함을 의미한다.

기본적으로 CBP 시장은  시간대별 계통한계가격(SMP, System Marginal Price) 용량에 대한 보상 체계인 용량 요금(CP, Capacity Payment), 보조 서비스 보상기준(ASP, Ancillary Service Payment) 등을 포함한다.

CBP 시장을 이해하기 위해 대표적인 가격과 요금인 SMP와 용량 요금에 대해서 설명하겠다. SMP가 구해지는 과정을 보자,  모든 발전기는 하루 전에 SMP 가격이  결정되는데  입찰 용량은 변동비 순서대로 정렬하면서 이것이 전력 시장의 공급곡선이 된다. 그리고 각 시간대에 형성된 가격은 모든 발전기에 동일하게 적용된다.

자료1. 변동비 반영 시장의 가격 결정 원리

출처: 전기저널

 그런데 위와 같은 시장의 원리대로 가격을 결정한다고 해도 실제로는 다양한 제약사항(송전제약, 최대출력, 최소 출력 등등)으로 이에 맞는 전력을 공급할 수 없는 경우가 많다. 따라서 실제 전력 공급곡선에서는 하루 전 발전 계획에는 없지만, 추가로 생산된 전력도 존재한다.

또한  SMP는 연료비를 기준으로 산정된 것이기 때문에 발전사업자는 건설 투자비나 운전 유지비를 회수할 수 있는 방법이 없다. 따라서 CP라는 입찰 용량에 기반한 용량 비용을 통해서 고정비에 대한 보상을 해준다. 하지만 현재 용량요금의 기준이 되는 기준 용량 가격이 가스 터빈 발전기의 고정비를 바탕으로 결정되었기 때문에 이보다 건설비가 높은 LNG 복합발전기나 기저 발전기는 용량 요금만으로는 충분히 회수가 불가능하다.

 

CBP 시장의 문제 : 발전측 보상 부족

[자료 2. LNG와 재생에너지의 증가 전망]

출처: KIEE

 무엇보다 변동비와 입찰 용량으로만 가격을 결정을 하기 때문에 수요가 갑자기 증가하는 상황에서 기여를 하는 유연성 전원(LNG 등의 일반 발전기)들이 기저 발전기보다 덜 평가된다는 점인데, LNG는 특히 재생에너지가 증가하면서 그 간헐성에 도움을 줄 유연성 전원이다. 실제로 산업부의 9차 전력 수급 계획에서는  LNG과 재생에너지 비중이 증가할 것으로 보고하였다. 따라서 기존 CBP 시장에서 제대로 된 정산을 받지 못하는 LNG의  처우를 개선해야 하며,  향후 그 비중이 커질 재생에너지의 특성을 잘 반영할 수 있는 시장을 만들기 위해서도 현재 전력 시장을 개선해야 한다는 목소리가 커지고 있다.

CBP 시장 내에서  LNG 발전이 겪고 있는 문제로는 변동비 차익을 얻기가 굉장히 어렵다는 점이다. 시간별로 형성된 SMP 가격에 대해서는 그 시간에 결정한 가격에 대해서 모든 발전원이 동일한 가격을 받는다. 따라서 상대적으로 낮은 가격으로 형성된 발전원 같은 경우는 변동비 차익을 얻을 수 있다. 예를 들어 석탄발전은 가격이 가장 낮기 때문에 LNG 복합발전과 LNG 가스 터빈이 발전하는 시간 동안 변동비 차익을 얻고, LNG 복합발전은 LNG 가스 터빈이 발전하는 시간 동안 변동비 차익을 얻게 되어 있다. 그런데 입찰가격이 가장 높은 LNG 복합발전 경우에는 변동비 차익을 얻을 가능성이 없으므로 변동비 차익이 없게 된다. (우리나라에서는 LNG 가스터빈이 아직 없기 때문에 실질로 LNG가 가장 높은 가격을 형성한다) 심지어 CP 가격으로 고정비도 회수 받지 못하는 LNG 복합발전기는 투자비를 회수할 방법이 전혀 없게 되는 것이다.

이에 더하여 석탄발전기를 다량 가지고 있는 공기업 발전회사 및 민간 석탄발전 등에 대해서는 손실을 보전하기 위한  정산조정계수가 적용되고 있어, 일반 발전기들과의 보상체계와 격차를 발생시키고 있다.

 또한 현재 CBP 시장은 하루 전 시장에 의해서만 전력가격(SMP)이 결정되기 때문에 실질적으로 당일 날 수급에 기여한 전력원에 대한 정확한 정산이 안 된다.  특히 이는 현재 발생하고 있는 재생에너지 curtail( 재생에너지의 간헐성 특징이 있는데,  실시간에서도 전력이 수급이 달라지는 재생에너지의 특성상 발전량이 많을 때 이를 정산할 수 있는 시장이 없어서 전기가 버려지는 상황 ) 문제에 대한 시급한 대책이 필요하다는 이슈도 있다. 

 

CBP 시장의 문제 : 소비자의 부담 부족 

 직접 연료비만이 SMP 결정 과정에 반영되고 실시간 전력생산 기여 여부가 반영되지 않는 CBP 시장에서는 재생에너지는 연료비가 ‘0’인 발전원인 재생에너지가 전력가격의 하락에 도움을 주지 못한다. 실제 재생에너지가 전력가격 하락에 기여한 EU의 사례를 보면, 2020년 1분기 기준으로 재생에너지 발전 비중이 40%를 넘어선 유럽에서도 도매시장 전력가격은 최근 2년간 낮아졌다. EU의 전력시장 보고서는 도매전력가격이 낮아진 원인을 코로나19로 인한 수요 감소와 재생에너지 발전량 증가를 원인으로 꼽고 있다. 수요가 감소해 화력발전들이 참여할 여지가 줄어들었고 수력 자원이 풍부하고 풍황이 좋았던 덕분에 재생에너지 발전량이 늘어날 수 있었다고 한다. 이렇게 낮은 가격에도 발전에 참여할 수 있는 재생에너지 비중이 높았기 때문에 도매시장의 균형가격은 낮아질 수밖에 없었다. 심지어 재생에너지는 연료비가 0이라는 이점을 살려 수요가 낮은, 즉 시장 가격(SMP) 가 마이너스 수준일 때도 입찰에 참여하기도 했다. 반면 우리나라의 경우, 재생에너지 발전량이 많은 시간대에도 그 시간대 SMP는 낮아지지 않았고 오히려 다른 시간대보다 더 높았다. 재생에너지 확대가 가져온 경제적 이점을 현 국내 전력시장 제도가 흡수하지 못하고 있다. 결국, 현재 국내의 전력 도매시장 구조에서는 재생에너지 비중이 늘수록 그 이점은 살리지 못한 채 전력소비자의 부담만이 늘게 된다.

기저 전원에 맞춰진 전력시장 구조 때문에 신규 발전기 유입이 제한되고, 재생에너지는 제대로 보상을 받지 못하면 장기적으로 에너지 전환에 대한 심각한 갈등요소로 자리 잡을 우려도 있다. 상술한 국내 전력 도매시장 구조는 분산 에너지, 재생에너지에 대한 경쟁력을 심각하게 제한하고 있다. 석탄이나 원전의 이차적 오염 비용은 생산가격에 반영되지 않고 친환경 비용도 전혀 내지 않지만, 재생에너지는 CBP 시장의 특징 때문에 합당한 이익을 얻을 수 없다. 재생에너지의 수익구조가 만들어지지 않는다면 아무도 새로운 발전기를 설치하여 사업을 시작하려 하지 않을 것이다. 결국, 지금처럼 정부 주도의 재생에너지 확대 정책이 이어질 수밖에 없고, 이때 발생한 설비 투자비는 물론, 재생에너지의 유입으로 인한 계통 불안 해소를 위한 비용 또한 기후환경 비용이라는 명목으로 모두 소비자에게 전가된다. 정부 주도 정책으로 신규 발전설비를 설치한 발전 공기업들이 발전비용을 제대로 정산받지 못해 누적되는 손해도 부담이 될 수밖에 없다. 소비자의 부담과 발전 공기업의 적자 누적은 우리나라의 에너지 전환 과정에서 과도한 전환 비용의 발생으로 이어지고, 시장참여자 간 갈등의 불씨로 이어져 자칫 에너지 전환 정책의 정당성을 약화하는 요인으로 작용할 수 있다.

 

전력수급에 기여한 만큼 보상을 받는 합리적 시장체계 필요 

 그렇다면 현행 전력도매시장을 개편할 적절 방안은 무엇일까? IEA의 한국 전력시장 개편 제안보고서에 따르면, 국내 전력시장 개선사항에 기술적 제약과 함께 희소성에 대한 가치도 반영하는 가격 결정 메커니즘, 온실가스 배출량과 전력 도매시장 가격 결정 방식의 연결성 개선 방안을 포함할 것을 권고하고 있다. 그러므로 국내 전력도매시장은 발전기가 계통 기여도에 따라 합당한 보상을 받는 공정한 환경에서 경쟁하고, 도매시장가격과 소매시장가격이 유기적으로 연결되어 전력시장이 전력생산과정에서 배출된 온실가스를 줄일 수 있는 방향으로 나아가야 한다.

[자료 3. 전력시장 개편 이후 재생에너지 유입이 급격히 늘어난 EU]

출처 : IEA

 먼저 전력도매시장에서 시급한 것은 기저 발전원에 맞춰져 있는 기존 고정연료비 입찰제에서 모든 발전원이 공정하게 이익을 얻을 수 있는 가격입찰제의 도입이다. 우리나라는 현재 발전사업자의 발전가능용량만 입찰하는 단방향 입찰시장이며, 전기사업법상 전력거래는 전력시장을 통해서만 가능한 강제적 시장이며, 발전사업자와 판매사업자간 자발적 쌍무계약이 허용되지 않는 시장이다. 전력시장에서 이상적인 가격입찰제는 쌍방향 입찰시장이며, 발전사업자와 판매사업자의 쌍무계약이 일반화된 자발적 시장에서, 과부족 물량에 대한 현물시장 운영방식의 일종으로 활용되고 있다. 또한 실시간 시장과 예비력 시장 개설을 통한 다중통합시장의 개설로 시장참여자의 거래 기회를 확대하고 실시간으로 전력수급 균형에 기여한 발전원에 합당한 보상이 돌아가게 해야 한다. 더군다나 쌍방향 가격입찰제는 석탄발전의 온실가스 배출량 목표를 달성하는 수단으로도 활용할 수 있다. 직접 연료비만이 가격 계산이 반영되는 구조에서 부대비용, 탄소 배출권 비용을 발전사가 입찰가격에 모두 포함해 자유롭게 입찰할 수 있다면, 자연스레 발전 효율이 우수하면서도 탄소 배출이 적은 발전원이 시장에서 경쟁력을 얻을 수 있다. 따라서 이러한 탄소배출규제를 발전사업 부분에 부과하기 위해서 산업부는  온실가스 배출량이 적은 발전기에 발전량을 많이 배분하도록 시장구조를 설계하는 석탄발전상한제를 도입했는데, 이는  온실가스 감축 목표 달성을 위해 발전 부문의 배출량을 할당하는 제도다. 제한된 석탄발전량 내에서 석탄 간 경쟁을 촉진하는 가격입찰제도 함께 도입함에 따라 시장경쟁도 오히려 확대될 전망이다.

새로운 가격입찰제의 도입으로 전력시장과 발전기 운용의 괴리가 해소되면서 얻을 수 있는 전력도매시장의 경제적 이익을 전력소매시장, 즉 전기요금과 연동하여 이득이 소비자에게 돌아갈 수 있게 하는 것도 중요하다. 현재 전력소매시장에 해당하는 송배전 및 판매 부문의 가격은 전기요금에 대한 전통적 투자보수율 규제를 통해 정부가 최종 결정하고 있다. 도매시장과 소매시장 모두 정부의 규제 때문에 시장의 가격기능이 작동하지 않고 있는 것이다. 가격입찰제 도입을 통한 시장의 가격기능 정상화가 이뤄지면 이를 소매시장과 연계하여 전기요금이 시장가격에 반영되게 하고, 소비자의 소비 패턴에 맞춘 최적의 에너지 소비를 유도하기 위해 가격신호에 따른 다양한 요금제, 그린 프라이싱 등의 소매경쟁 도입을 통한 소매시장 개편도 함께 이뤄져야 할 것이다.

자유로운 가격 입찰제를 도입하기 전에 반드시 짚고 넘어가야 하는 점이 독립된 규제기관의 설치이다. 우리나라 전력시장에 자유로운 가격입찰이 도입될 경우, 발전회사는 발전물량 철회와 담합으로 시장지배력을 행사할 위험이 있다. 전력수요가 높고 예비력이 낮은 시간대에 시장에 판매할 전력을 고의로 줄이고 높은 가격을 불러 부당이득을 취할 수 있다는 것이다. 따라서 이러한 위험이 전력 소비자의 부담과 전력수급 불안으로 이어지지 않게 하려면, 발전사의 전략적 행동으로 인한 시장가격 상을 억제하기 위한 노력이 병행되어야 한다. 실제 자유 가격입찰 시장을 도입한 나라들은 이 한계점을 보완하기 위해 많은 규제적 보완 장치들을 도입하고 있다. 우리나라의 경우도 한전의 발전 자회사들이 발전물량의 상당량을 차지하고 있는데, 이때 우려되는 시장 왜곡을 막기 위해 발전사들은 물론 정부와 계통운영자, 기업의 영향에서 자유로운 독립된 전력시장 규제기관의 설치가 필요하다.

 

에너지 선진국의 전력시장 개편 사례: 에너지 감독기관 필요 

세계에서 가장 큰 전력도매시장이자 모범 사례로 평가받고 있는 미국 동부의 PJM 전력망을 살펴보자. PJM 전력시장은 우리나라에도 있는 하루 전시장은 물론, 실시간 시장도 개설되어 있다. PJM 전력시장의 도매 거래는 쌍무계약 위주의 규제기반 시장과 입찰을 통해 가격이 결정되는 시장기반 시장으로 나뉜다. PJM 전력시장의 특징은 시장에 참가하는 모든 발전사업자에게 의무적으로 발전 전력의 가격을 제시하게 하는 방식으로 입찰에 참여시키며 전력구매자에게는 전력망의 송전 혼잡에 따라 지점별 한계가격으로 송전 비용을 부담시킨다는 점이다. 따라서 해당 지역의 전력망에 혼잡이 발생하면 사업자는 비교적 높은 가격으로 전력을 판매할 수 있어 투자효율이 우선으로 배분될 수 있게 되며 발전과 송전 시설의 건설이 촉진되는 효과를 낳는다. 전기요금의 규제는 PUC(Public Utilities Commis 담당하여 연방정부 중심으로 이루어지고 있다. PUC의 규제기관으로서 독립성은 높은 편으로, 법률상 권한이 명시되어 있는 것은 물론 사전에 정해진 절차에 따라 이해관계자의 의견 수렴을 거치고, 100명 이상의 전문 인력을 보유하여 전문적인 규제를 행사하고 있다.

독일의 사례에서도 전력시장 개편의 필요성을 느낄 수 있다. 독일이 재생에너지 목표를 효과적, 효율적으로 달성하면서 분산 에너지의 한계를 극복할 수 있었던 것은 전력산업의 구조개편이 있었기 때문이다. 수직적인 구조에서 전력시장 개편이 이뤄지면서 실시간 전력거래, 적합한 가격경쟁이 이뤄질 수 있었다. 도매 경쟁의 도입은 합리적인 발전기술의 도입을 가져오기도 했다. 결과적으로 독일의 재생에너지 발전설비는 개편 전 18GW에서 124GW까지 늘어날 수 있었다. 독일은 또한 독립 송전망 운영자 분리와 독립 규제기관 설치로 규제기관이 참여하는 3자망 접속 시장에서 공정한 경쟁 환경을 이뤄내기도 했다. 우리나라도 PJM, 독일과 같이 변동성 재생에너지 비중 증가에 대비해 정교한 도매전력시장을 설계하고 신기술, 새로운 발전원이 들어올 유인을 제공해야 한다. 전력시장 개편을 통한 발전시설 투자 촉진 효과와 동시에 적절한 가격 신호를 통해 전력수급 변동성에 따른 계통 불안 위험을 줄일 수 있을 개편이 시급하다.



재생에너지와 분산에너지 유입이 늘수록 시장의 변동성이 느는 것은 물론 거래에 참여하는 이해관계 당사자도 많아질 수밖에 없다. 지금 전력시장은 이러한 변화에 전혀 유연하게 대응할 수 없다. 20년 전에 부분적인 전력산업 개편이 이뤄지면서 임시방편으로 쓰고 있는 제도를 재생에너지가 등장하고 전력수요가 급격히 늘고 있는 지금도 쓰고 있다. 에너지 전환의 바람이 불기 시작한 지금이 개혁의 적기다. 이 골든 타임을 놓친다면 문제점은 쌓이고, 에너지 전환 비용이 눈덩이처럼 불어나게 된다. 전력시장의 역할 부족에 따른 소비자의 부담 증가는 결국 에너지 전환에 대한 국민의 불신으로 이어질 수밖에 없다. 에너지 전환에 아무리 돈을 많이 써도 시스템이 받쳐주지 않으면 그 성과는 초라할 것이다. 지금 국내 전력시장이 나아갈 방향성을 설정하고 전면적으로 전력시장을 재설계하는 게 필요하다.

 

출처

 

CBP시장의 특징과 메커니즘

1. 박종배, "변동비 반영시장의 현황 및 개선 방향", 2019.11.07, 전기저널 

http://www.keaj.kr/news/articleView.html?idxno=2972 

2. 온기운, "변동비 반영시장 도입 배경 및 현황", 2019.11.07, 전기저널 

http://www.keaj.kr/news/articleView.html?idxno=2971

CBP 시장의 문제 : 발전측 보상 부족

1.이상복, "CBP전력시장, 20년 만에 수술대 오른다.", 2021.04.05, 이투뉴스

http://www.e2news.com/news/articleView.html?idxno=231528

2.권규섭 외, "LNG 발전 수익성 개선 방안에 관한 연구: 변동비 차익 및 제한적 가격입찰제도를 중심으로", 2020. 06.29, KIEE

http://journal.auric.kr/kiee/XmlViewer/f398230

CBP 시장의 문제 : 소비자의 부담 부족

1. 김윤성,” 재생에너지가 전력가격을 낮춘다”, 투데이에너지, 2021. 01. 25 (https://www.todayenergy.kr/news/articleView.html?idxno=2330352.

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3. 장현국, “성공적인 에너지 전환을 위한 전력시장 설계”, 전기신문, 2020. 12. 07

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전력수급에 기여한 만큼 보상을 받는 합리적 시장체계 필요 ,

에너지 선진국의 전력시장 개편 사례: 에너지 감독기관 필요 

1. “한국 전력시장 개편 제안보고서”, IEA

2. 장현국, “성공적인 에너지 전환을 위한 전력시장 설계”, 전기신문, 2020. 12. 07 (http://m.electimes.com/article.php?aid=1607296605209174023 

3. 정형석, “전력시장 석탄발전상한제 도입과 관련한 주요 쟁점”, 전기신문, 2021. 03. 10 (http://www.electimes.com/article.php?aid=1615296523213705002)

4.전력소매시장 자율화 도입에 따른산업용 전기요금의 변화와 영향 해외 전력소매시장 개방 사례 연구”, 김영산, KERI 정책제언

5.김영철,” 미국 PJM 전력시장의 운영시스템 설계 및 시장운영 경험”, 한국과학기술정보연구원 

6.김대욱, 김종호, 최우진, “가격입찰과 수직적 계약: 우리나라 전력시장을 중심으로”, 한국경제연구, v35, 한국경제연구학회

7.“주요 국가 전력산업 규제기관 현황 및 역할”, KEMRI 전력경제 REVIEW, 한전경영연구원, 2019

8. 이상복, “재생에너지는 게임체인저, 전력시장 개혁 불가피”, 이투뉴스, 2020. 07. 12 (https://www.e2news.com/news/articleView.html?idxno=224185)

9. “전력소매시장 자율화 도입에 따른 산업용 전기요금의 변화와 영향 분석: 해외 전력소매시장 개발 사례 연구”, 한국경제연구원, 2017. 07. 19