KETEP 세계에너지시장정보

제목 : 글로벌) 안정적이고 비용 효율적인 전력 부문 전환을 위한 유연성

(Flexibility for a secure and affordable power sector transformation)

글로벌 전력 시스템의 일·주·월 단위 유연성 수요 추정치 (IRENA 1.5℃ 시나리오 기준)

* 출처: IRENA

* 설명

- 유연성 수요는 순부하(Net load)가 각 시간 규모별 평균값에서 벗어나는 연간 누적 에너지 편차로 산정된다.

- 막대 높이는 연간 기준 유연성 필요량을 TWh 단위로 나타내며, 좌측 기본 세로축에 대응한다.

- 보라색 가로 표식은 연간 전력 수요 대비 유연성 수요의 비율을 표시하며, 우측 보조 세로축에 대응한다.

1. 개요

전력은 향후 수십 년간 가장 중요한 에너지 전달 매개체로 부상할 것으로 예상되며, 에너지 전환에 따라 태양광 및 풍력과 같은 변동성 재생에너지(VRE)의 비중이 높아지고 있다. 이에 따라 전력 시스템의 유연성 확보 및 변동성 관리가 주요 과제로 제시되고 있다.

2. 에너지 전환에 따른 유연성 수요 확대

(전력 동향) IRENA의 1.5℃ 시나리오에 따르면, 전 세계 최종 에너지 소비에서 전력이 차지하는 비중은 2050년에 50% 이상으로 증가할 것으로 전망된다. 이에 따라 전력 생산량은 2023년 대비 2030년 36%, 2050년에는 약 3배로 확대될 것으로 예상된다.

(재생에너지 비중) 2050년에는 전체 전력의 90% 이상이 재생에너지가 공급할 것으로 전망되며, 특히 태양광과 풍력이 전체 전력 생산의 약 70%를 차지할 것으로 예상된다.

(유연성 수요 확대) 재생에너지 비중이 높을수록 유연성 확보의 중요성은 더욱 커진다. IRENA의 1.5℃ 시나리오에 따르면, 2030년까지 전 세계 전력 시스템은 일일 변동성 관리를 위해 2019년 대비 약 3배 많은 유연성이 필요하며, 2050년에는 일일 유연성이 2019년 대비 약 10배에 도달할 것으로 추정된다.

3. 유연성과 그리드(전력망)의 상호 보완적 역할

그리드(전력망) 인프라는 재생에너지 용량을 효율적으로 활용하고 지역 간 전력을 분산시키는 역할을 하며, 유연성은 변화하는 시스템 조건에 맞춰 수급 균형을 유지한다. 이로써 계통 혼잡을 완화시키고, 잉여 전력을 활용하는 등 전력망 투자 부담을 완화하는 수단으로 작용한다.

4. 상황 및 시간대별 유연성 요구사항

전력 시스템은 초·분 단위의 순간적 균형, 일·주 단위의 변동성 대응, 월·계절 단위의 장기적 수급 조정 등 다양한 시간 범위에서 유연성을 필요로 하며, 각 시간대별 적합한 대응 수단이 달라진다. 따라서 유연성은 발전 믹스, 수요 패턴, 기후 조건 등 전력 시스템의 구조적 특성을 반영해 맞춤형으로 설계되어야 한다.

태양광 발전 비중이 높은 지역은 주로 일일 유연성이 필요한 반면, 풍력 발전이 지배적인 지역은 계절적 유연성 확보가 더 중요하다.

5. 유연성 발전 동향

지난 20여 년간 전력 부문이 재생에너지 중심으로 전환되는 과정에서, 전 세계 전력 시스템은 기존에 내재되어 있던 유연성을 점진적으로 발굴하고 활용하는 방향으로 발전해 왔다.

(시장 체계 현대화) 정산 주기를 단축하여 실시간 변동성에 대응하고, 배터리와 수요 반응 자원이 시장에 참여할 수 있는 보상 체계를 구축했다.

(디지털 기술 고도화) 스마트 그리드와 AI 예측 기술을 도입하여 계통 가시성을 확보하고 재생에너지의 불확실성을 체계적으로 관리하고 있다.

(유연성 자원 다양화) 배터리 가격 하락으로 ESS 활용이 늘었으며, 전기차 충전 및 산업용 수요 조절 등 소비자 측 유연성을 실제 운영에 통합했다.

(전력망 연결 강화) 국가 및 지역 간 상호 연결선을 확충하여 남는 전력을 공유하고 부족분을 보완하는 광역 단위의 수급 균형을 실현했다.

6. 결론 및 시사점

(유연성의 전략적 위상 강화) 유연성은 재생에너지 확대를 보조하는 수단이 아니라, 전력 시스템의 신뢰성과 경제성을 좌우하는 필수 인프라로서 발전·계통 투자와 동등하게 고려되어야 한다.

(전력망과 유연성의 통합 계획 필요) 유연성 자원은 계통 혼잡을 완화하고 전력망 증설을 최적화할 수 있으므로, 송·배전망 투자와 분리하지 않고 통합적으로 평가·계획해야 한다.

(시스템 특성 기반 유연성 포트폴리오) 국가·지역별 재생에너지 구성과 수요 특성에 따라 필요한 유연성의 형태가 달라지므로, 단일 기술이 아닌 맞춤형 유연성 수단의 조합이 요구된다.

(정책·규제·시장 체계 정비) 유연성 확보를 위해서는 전력·에너지 계획 전반에 유연성을 통합하고, 유연성 자원이 적시에 투자·활용될 수 있도록 제도와 시장 규칙을 정비해야 한다.