[신재생에너지 기획④] ESS와 전력망, 재생에너지의 병목을 풀 수 있나

[뉴스에디션] 재생에너지 확대의 가장 큰 병목은 이제 발전설비 자체가 아니라 전력망이다. 태양광과 풍력의 설비가 늘어도, 전기를 받아주고 저장하고 다시 흘려보낼 계통이 따라오지 않으면 재생에너지는 실제 전력 시스템 안에서 제 역할을 하기 어렵다. 2026년 정부가 배전망 ESS, 공유형 ESS, 그리드포밍, 전력망 비증설대안(NWA)까지 잇달아 꺼내든 이유도 여기에 있다. 

올해 정부는 차세대 분산형 전력망 구축에 약 3,200억 원을 투입하고, 배전망에 ESS 85곳을 단계적으로 깔겠다는 계획을 내놨다. 이를 통해 2030년까지 약 485MW 규모의 태양광 추가 접속이 가능할 것으로 전망된다. 배전망 ESS는 태양광 발전량이 많은 시간대 전기를 저장했다가 수요가 늘어나는 시점에 공급함으로써, 전력망 혼잡을 완화하고 접속 대기 문제를 줄이는 역할을 맡는다. 재생에너지가 늘수록 계통의 유연성이 중요해진다는 사실을 정책이 정면으로 인정한 셈이다. 

배전망 ESS, 재생에너지 접속을 넓히다

배전망 ESS의 핵심은 ‘전력망 증설의 대체 수단’이라는 점이다. 그동안 태양광 발전이 집중된 지역에서는 배전선로가 포화돼 접속 대기가 길어졌고, 새로운 설비를 붙이려면 송배전망 증설에 많은 시간과 비용이 들어갔다. 정부는 이런 병목을 풀기 위해 ESS를 활용해 망 증설을 일부 대체하는 NWA 제도를 제주에서 시범 운영한 뒤 육지로 확대하겠다고 밝혔다. 

이 방식은 단순히 저장장치를 더 놓는 문제가 아니다. 전력망이 부족한 지역에서 망을 새로 까는 것보다, ESS로 피크를 낮추고 부하를 분산하는 편이 더 빠르고 경제적일 수 있기 때문이다. 다만 ESS가 만능은 아니다. 망 자체가 장기적으로 부족하면 저장장치만으로는 한계가 있고, 배전망·송전망 보강과 병행되지 않으면 근본 해법이 되기 어렵다.

그리드포밍, 전력망 안정성의 새 해법

최근 주목받는 기술은 그리드포밍(Grid-Forming)이다. 기후에너지환경부는 한국전력, 한국전력거래소와 함께 국내 송전계통 환경에 맞는 그리드포밍 성능 요건을 마련하고, 장주기 ESS에 본격 도입하기로 했다. 그리드포밍은 인버터 기반 설비가 전압과 주파수를 스스로 형성해 전력망 안정성을 높이는 기술이다. 기존의 그리드팔로잉 방식이 전력망을 따라가는 구조였다면, 그리드포밍은 계통이 흔들릴 때도 버팀목 역할을 할 수 있다. 

이 기술이 중요한 이유는 재생에너지 비중이 높아질수록 전력망의 관성과 강건성이 약해지기 때문이다. 석탄·원전 같은 동기발전기가 줄어들면 전압과 주파수를 지탱하는 힘도 약해지는데, ESS와 그리드포밍은 그 공백을 메우는 대안으로 부상하고 있다. 다만 기술 도입이 곧바로 계통 안정성을 완성하는 것은 아니다. 성능 요건, 운영 기준, 투자비용, 전력시장 보상체계가 함께 맞아야 실제 사업으로 이어진다.

망 비증설대안, 전력망 투자 패러다임 바꾸나

NWA는 전력망을 새로 짓는 대신 ESS나 수요관리로 동일한 효과를 얻으면 그에 상응하는 비용을 보상하는 제도다. 제주에서 먼저 시범 운영한 뒤 육지 확대를 검토하는 이유도, 전력망 증설이 어렵거나 오래 걸리는 지역에서 더 빠르게 접속 문제를 풀 수 있기 때문이다. 이는 전력망 투자의 패러다임을 ‘철탑과 선로를 얼마나 더 세우느냐’에서 ‘비증설 수단을 어떻게 조합하느냐’로 넓히는 시도다. 

그러나 이 제도가 자리 잡으려면 기준이 명확해야 한다. 어떤 경우에 ESS가 망 증설을 대체할 수 있는지, 보상 규모는 어떻게 정할지, 사업자는 어떤 리스크를 떠안는지 규정이 분명하지 않으면 제도는 실험에 그칠 수 있다. 특히 민간 사업자가 참여하려면 수익 예측 가능성이 확보돼야 한다. 제도 설계가 불투명하면 가장 필요한 곳에 가장 빨리 투자하자는 취지 자체가 흔들릴 수 있다.

ESS만으로는 부족한 이유

재생에너지 확대 논의에서 ESS는 자주 해법처럼 언급되지만, 실제로는 전력망 구조 개편의 한 조각에 가깝다. 배전망 ESS와 공유형 ESS가 늘어도 송전선로가 부족하면 대규모 전력 이동은 여전히 제약을 받는다. 반대로 망만 늘리고 저장장치와 수요관리 체계를 보완하지 않으면 재생에너지의 변동성을 감당하기 어렵다. 결국 ESS는 전력망과 함께 움직일 때 의미가 있다.

정부가 올해 분산형 전력망에 약 3,000억 원 이상을 투입하고, 햇빛소득마을·마이크로그리드·인재양성까지 묶어 추진하는 것도 같은 맥락이다. 재생에너지의 경쟁력은 발전단가만으로 결정되지 않는다. 접속 속도, 계통 안정성, 저장능력, 지역 분산이라는 요소가 함께 맞물려야 진짜 경쟁력이 생긴다.

재생에너지 확대의 최종 조건

앞서 보도한 1~3회차가 태양광과 풍력의 현장성을 다뤘다면, 4회차는 그 전원이 실제로 작동하기 위한 시스템을 보여준다. 재생에너지 확대는 더 이상 발전설비의 숫자 경쟁이 아니다. 전력망이 버텨야 하고, ESS가 받쳐야 하며, 계통 운영이 정교해야 한다. 이 조건이 충족되지 않으면 재생에너지는 성장할수록 오히려 출력제어와 접속 대기라는 새로운 병목에 부딪힐 수 있다. 

한국의 재생에너지 전환은 이제 기술의 문제가 아니라 시스템의 문제로 옮겨왔다. ESS와 전력망은 재생에너지 확대의 보조수단이 아니라, 그 자체로 전환의 핵심 인프라다. 재생에너지의 마지막 관문은 발전소가 아니라 계통이다.

* 관련기사: 그리드포밍 도입, 재생에너지 계통 안정성의 새 해법

* 다음 회차: 정책·산업·기업 전환과 미래 전망

* 자료출처: 전회와 동일