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[에릭인사이트] 코로나 팬데믹 이후 전기전력산업의 미래
글_이정호 한국전기연구원 전력망연구본부장    작성 : 2021년 09월 23일(목) 16:33    게시 : 2021년 09월 23일(목) 16:47
<그림 1> 전력시스템에서 발전기 고장후 주파수 회복
-전기전력산업 주변 상황

인간이 만든 가장 거대한 시스템인 전력시스템은 전력공급을 위해 발전소에서부터 전기소비자까지 수많은 전기전력 설비들로 구성된 복잡한 시스템이다. 2019년 말부터 현재까지 전 세계적으로 유행하고 있는 코로나 팬데믹으로 인해 전기전력산업 분야, 예를 들어, 사회 전반의 전기사용 패턴 변화 등 에서도 큰 변화를 경험하고 있다.

2018년 11월 발생된 서울 아현동 KT 지하통신구 화재 사례에서 보는 바와 같이, 사람, 프로세스, 데이터, 사물이 시공간에서 네트워크를 통해 상호 연결된 사회를 통칭하는 초연결사회의 특징 때문에 태풍·호우·가뭄 등 기존의 자연재해보다 인간, 기술 등에 의해 발생하는 사회적 재난으로 인한 피해가 훨씬 더 커지고 있다.

초연결사회의 실현에 있어 가장 기본적인 역할을 담당하는 사회 인프라는 전력공급을 담당하는 전력망 인프라이다.

미래 최종에너지의 전기화(Electrification) 시대를 염두에 둔다면 전기전력산업은 어느 때보다도 그 중요성이 클 것이다. ‘검은 백조’(Black swan)처럼 극히 예외적으로 발생 가능성은 매우 낮지만 일단 발생하면 엄청난 충격과 파급 효과(High Impact Low Frequency) 를 가져오는 연쇄사건이 전력망에 발생할 경우, 전력망 붕괴에 따른 대정전 위험과 그 피해는 피할 수 없을 것이다.

코로나 팬데믹 역시 과거에 한번도 경험해 보지 못한 검은 백조와 같은 사건으로, 우리는 국가·사회·경제·산업·보건 시스템 전반에 가져온 대혼란을 직접 체험한 바 있다.

전력시스템에서 발전기 고장과 같은 사건이 발생하게 되면 <그림 1>에서 보는 바와 같이 전력시스템 주파수는 전력계통 관성, 제어시스템의 동작 등으로 정상상태로 회복되는 성능을 가지고 있다.

2019년 말 발생된 코로나 팬데믹의 전 세계적인 확산은 산업 전반의 수요 공급에 어마어마한 충격을 주었다. 그로 인해, 실물경제가 급격하게 위축되었고 경기침체가 생길 가능성이 커짐으로써 주식시장 폭락이 있었으며 향후 팬데믹은 끝날 것이라는
<그림 2> 팬데믹 전후 미국 다우존스 주가지수 회복 추이.
전망으로 <그림 2>와 같이 미국 다우존스 주가가 회복, 상승되고 있음을 볼 수 있다.

-지역주의와 자국 이기주의

전기전력산업에서는 소재·부품 ·장비(일명 소부장)가 중요한 구성품으로 제작되는 설비를 생산하고 있다. 최근 우리나라 산업전반에서 일본 핵심 소부장 산업 수출 규제로 인해 국내 완성품 제작, 생산과 수출에 어려움을 겪은 바 있다. 그리고 미국 트럼프 대통령은 “Make Great America’ 정책과 같은 자국의 경제적 이익을 우선하여 자국 경제, 산업, 무역 보호 및 일자리 활성화를 추진하였다.

<표 1> 100대 핵심전략품목의 기술수준 및 격차.


일본의 수출 규제 이후, 국내에서는 소부장 산업의 낮은 기술경쟁력을 개선하는 것을 최우선 과제로 하였다. 우리나라 소부장 기술수준은 2018년 조사에서 선진국 대비 87% 수준이었으며, 2020년에는 선진국 대비 80.6% 수준으로 조사되었다. 그리고 소재·부품·장비 100대 핵심품목 분야의 경우, 선진국 대비 기술 수준이 61%에 불과하였다.

국회예산정책처 보고서에 따르면, 소부장 기술경쟁력을 확보하기 위해서는 첨단·핵심기술 개발 및 확보를 위한 혁신적·도전적 연구개발 및 산학연 협력지원체계 개선방안을 모색하여, 소재·부품 ·장비의 기술경쟁력과 국산화율 제고 필요성이 제기되었다. 그리고, 소재·부품·장비 기업의 기술경쟁력 향상을 위해 고급·우수연구인력의 중요성이 높은 반면 박사급 고급연구인력 공급은 정체된 상황이므로, 중소기업을 중심으로 박사급 고급연구인력의 채용 및 고용유지를 위한 개선방안 모색 필요성이 제시된 바 있다.

코로나 팬데믹 이후 침체된 국가 경제를 회복시키기 위해서는 산업의 기술경쟁력 확보를 통해 기술우위를 선점할 수 있도록 지속적인 연구개발 및 고급인력양성에 대한 국가적 지원책 마련과 이행이

중요한 과제로 보인다.

<그림 3> 소재·부품·장비 경쟁력 강화대책의 주요 추진전략 및 과제.


-에너지 안보와 재생에너지 확대

최근 미국 가스산업 사이버테러 사례에서 경험한 것은 국내 전기전력산업 전반의 사이버테러 취약성 점검과 에너지 분야 사이버보안에 대한 대응방안 마련이 시급해 보인다. 이번 미국 해킹 사건은 국가 핵심 기반시설에 대한 공격 중 역사상 최악의 사례로 기록되었다.

미국 콜로니얼 파이프라인(Colonial Pipeline) 사는 미국 동부지역 석유공급 45%(소비자 5,000만명 이상) 를 책임지고 있는 미국 최대 송유관 회사로 회사 컴퓨터 시스템이 워너크라이(WannaCry)라는 랜섬웨어(Ransomware) 감염으로 가동이 중단되어 석유값 폭등, ‘주유 대란’이 벌어지기도 했다. 랜섬웨어는 컴퓨터 시스템에 침투해 중요 파일을 암호화해 잠가버린 후 암호를 푸는 대가로 돈을 요구하는 악성 프로그램이다. 콜로니얼 파이프라인 사와 같은 현대 석유산업은 상당 부분 디지털화되어 있다.

<그림 4> 8,850㎞(5,500마일) 거리 콜로니얼 파이프라인 사 송유관 경로. 미국 남부 텍사스부터 북동부 뉴저지까지 송유관 경로.


수백 킬로미터 길이의 송유관 속 디젤과 휘발유 및 제트 연료의 흐름을 관리하고 제어하는 데 압력 센서와 온도조절 장치, 밸브, 펌프 등이 사용된다. 콜로니얼 파이프라인 사는 송유관 내부를 이동하며 이상 현상을 검사하는 최첨단 로봇 ‘스마트 피그(Smart Pig)’까지 갖추고 있다. 미국 보안전문업체에서는 피해업체가 민간기업임에도 불구하고 해킹의 피해는 결국 국민들에게 돌아가므로 국가적인 감시체계를 가동하는 것을 해법으로 제시한 바 있다.

전 세계적으로 재생에너지 확대는 대세이다. 국내외 재생에너지 수용성 향상 및 전력망 연계를 위한 전력망 구축을 위해 전력설비를 포함하는 전력망이 적기에 건설되어야 한다. 전력망 재생에너지 수용능력을 높이기 위한 전기전력 설비의 큰 폭의 수요 증가가 예상되며 기술경쟁력을 갖출 경우 해외수출도 크게 늘어날 것으로 전망된다. 그리고, 전력설비의 저비용 고효율화가 중요한 연구과제이며 친환경성과 전기재난 안전성 확보 또한 도전적 과제일 것이다. 대규모 송전설비 건설은 최근 들어

민원해소와 건설에 많은 비용과 시간이 요구되므로 재생에너지의 분산 특성을 고려하여 지역 전력망 구축과 해당 운영 기술 적용에 대해 대규모 전력망 건설 차선책으로 검토해 보는 것이 좋을 것이다.

코로나 팬데믹과 유사한 자연적, 사회적 재난 발생으로 대규모 전력공급 취약성이 커질 수 있다.

이에 대비한 전력공급 회복력 확보를 위해 지역 전력망 구축 및 운영, 에너지저장 기술, 마이크로그리드 기술 등의 확대 적용은 고려해 볼 만하다.

-맺음말

<표 2> 코로나 팬데믹 이후 주요 사회변화 요인.
예측이 어렵고 불확실성이 큰 팬데믹과 같은 재난 발생 사례에서 지역적 고립 사례를 볼 수 있었다.

전력망은 연계가 확대될수록 신뢰성이 증가하며 재생에너지 확대 경우, 전력수요를 초과하여 발전되는

잉여전력의 처리를 위한 대안 마련이 유연성 확보 차원에서 필요해 보인다.

탄소세, RE100 등 여러 가지 정책적 규제로 인해 전기전력산업계에 부담이 커지는 가운데 이러한 이슈에 대한 대응 방안으로는 재생에너지 확대가 당면과제이다. 이를 해결하기 위해서는 전력망에서 재생에너지 수용 능력을 확대시켜야 한다.

따라서 송전·변전·배전 분야의 설비 구축과 함께 동기발전기 감소에 따른 계통강도(System Strength) 향상이 가능한 동기조상기 활용과 재생에너지 잉여전력 융통, 계통혼잡처리, 저장 방안, 전력수요 발굴 등 유연성 확보 또한 필요해 보인다.

글_이정호 한국전기연구원 전력망연구본부장


글_이정호 한국전기연구원 전력망연구본부장

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