전력계통의 위기: 경직성 전원의 증가와 덕커브 현상

"재생에너지 확대 속 경직성 전원의 증가와 덕커브 현상으로 전력계통의 불안정성이 심화되며, 이에 따른 주파수 불안정 및 블랙아웃 위험이 커지고 있다."

최근 전력계통은 경직성 전원의 증가와 덕커브(Duck Curve)로 인해 안정성에 큰 위협을 받고 있습니다.

이러한 문제는 재생에너지 확대라는 긍정적인 변화 속에서 발생하는 부작용으로, 근본적인 해결책 마련이 시급합니다.

경직성 전원이란?

경직성 전원은 출력 조절이 어려운 발전원을 의미합니다. 대표적인 예로 원자력, 태양광, 풍력이 있습니다. 이들 발전원은 전력 수요가 줄어들 때도 출력을 유연하게 조절하기 어려워, 발전기를 꺼야 하는 상황이 발생합니다. 문제는 발전기를 다시 켜는 데 시간이 걸린다는 점입니다. 만약 전력 수요가 갑자기 증가할 경우, 발전소가 즉각 대응하지 못해 블랙아웃(대규모 정전)이 발생할 위험이 커집니다. 또한, 태양광 발전은 추가적인 기술적 문제도 동반합니다. 태양광 발전기는 인버터를 사용해 직류를 교류로 변환하는데, 인버터는 계통 주파수를 기준으로 동기화됩니다. 그러나 주파수가 급변할 경우 인버터가 고장 나면서 태양광 발전기가 계통에서 이탈할 수 있습니다. 이는 연쇄적인 주파수 불안정을 초래해 심각한 전력망 위기를 불러올 수 있습니다.

덕커브 현상과 그 위험성

덕커브는 태양광 발전이 많이 보급된 지역에서 점심시간대 순부하(Net Load)가 급감하는 현상을 의미합니다. 이때 발전소들은 주파수 과도 상승을 막기 위해 출력을 줄이거나 일부 전원을 차단해야 합니다. 하지만 국내 태양광 발전은 전남, 전북, 경북 지역에 집중되어 있습니다. 이는 특정 지역 송전망이 과부하될 위험을 초래합니다. 송전선에는 전송 가능한 전력량의 한계가 존재하며, 이를 초과할 경우 전력망 전체의 안전을 위협할 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하기 위해 전력거래소는 태양광 발전에 출력제어 명령을 내리기도 합니다. 더 큰 문제는 오후 시간대에 발생합니다. 태양광 발전량이 감소하고 전력 수요가 증가하면서 순부하가 빠르게 증가합니다. 발전소가 이 증가 속도를 따라가지 못하면 블랙아웃으로 이어질 수 있습니다.

경직성 전원과 덕커브

이러한 상황에서 경직성 전원의 증가가 시너지 효과를 일으키게 됩니다. 한국전력거래소는 전기가 부족한 경우를 대비하여 ‘예비력’이라는 예비전력을 마련해 놓습니다. 만약 전기가 부족하게 되면 발전기의 출력을 늘리거나 다른 발전기의 전원을 켜야합니다. 다만 경직성 전원은 출력을 변화시킬 수 없어 예비력이 되기 힘듭니다. 즉 경직성자원이 늘어난다는 것은 덕커브 로 인해 빠르게 변화하는 계통에 더욱 시련을 안겨주게 됩니다.