| (정구형 연구원의 등촌광장)분산형자원 활성화를 위한 배전계통운영자의 역할 |
정구형 한국전기연구원 선임연구원 작성 : 2022년 02월 07일(월) 08:36 게시 : 2022년 02월 08일(화) 09:46
분산형자원(Distributed Energy Resource, DER)은 미래 전력계통 운영에 다양한 편익을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 우선 DER의 증가는 송전계통에서 변압기 및 선로를 통해 배전계통으로 유입되는 전력량을 감소시킴으로써, 최종소비자에 대한 전력공급 과정에서의 전력손실 감소에 직접적으로 기여한다. 또한 수요지 인근에 위치하는 DER의 지리적 이점은 전력망 이용수준 감소를 통해 송·배전용량 보강의 필요성 및 이에 따른 대규모 전력망 설비투자에 대한 비용부담을 완화시킬 수 있다. 한편, 특정 유형의 DER은 안정적인 전력공급에 필요한 보조서비스 및 공급유연성(flexibility) 제공이 가능하기 때문에, 화석연료 기반의 대규모 중앙급전발전기를 대체할 수 있는 효과적인 대안으로 활용이 가능하다. 최근에는 탄소중립 실현을 위한 핵심 이행수단으로서 친환경 분산형 재생에너지 전원 확산의 필요성이 더욱 강조되고 있는 상황이기 때문에, 이러한 DER의 급전자원화의 중요성이 더욱 강조되고 있다.
반면, DER 확산에 따른 배전계통 내 전력공급의 증가는 향후 배전계통 운영방식의 변화를 초래할 것으로 예상된다. 현재의 배전계통은 주로 소비자에 대한 안정적인 단방향성 전력공급 관점에서 운영되고 있으나, DER의 상당 부분을 차지하는 변동성 재생에너지 전원의 증가는 배전계통 내 변동성뿐만 아니라 해당 지역 내 전력수요와의 비동시성을 고조시킴으로써, 배전계통에 과거와는 다른 양방향의 전력흐름(counterflow)을 유발하고 있다. 기존 배전계통은 DER의 접속을 고려하여 설계 및 구축된 것이 아니기 때문에, 이러한 상황은 안전도 및 전력품질 관점에서 배전망 내 다양한 문제를 야기할 가능성이 존재한다. 이러한 배전망 내 DER 연계와 관련된 문제는 배전용량 보강을 통해 일정 수준 해결할 수 있지만, 이는 대규모 장기투자를 소요할 수 있기 때문에 경제적 관점에서는 최적의 대안이 아님은 분명하다. 또한 단순히 배전망 접속용량에 대해서만 고려(fit and forget)하는 기존의 DER 계통연계 방식으로는 안정적인 계통운영에 필요한 가시성(visibility) 확보에 한계가 있으므로, 계통운영자가 DER의 공급유연성을 충분히 활용하기에는 제한적인 상황이라 할 수 있다. 결과적으로, DER의 효율적인 이용과 배전계통의 안정적인 운영은 서로 밀접한 관련이 있기 때문에, DER의 확산이 예상되는 상황에서는 이를 하나의 통합된 구조로 고려하는 것이 유리하다.
따라서 미래의 배전계통 운영방식은 단순히 안정적인 단방향성 전력공급을 위한 기술적 관점에서의 관리가 아닌 배전계통 내 모든 자원을 고려한 최적 이용의 관점으로 접근할 필요가 있다. 이는 배전계통운영자(Distribution System Operator, DSO)가 배전계통의 안정적인 운영에 대한 책임뿐만 아니라 DER의 연계 및 이용에 대해서도 보다 적극적인 역할을 수행해야 함을 의미한다. 즉, DSO 또한 기존의 송전계통운영자(Transmission System Operator, TSO)와 동일한 수준의 기능 및 역할을 수행함으로써, DER에 대한 능동적인 제어를 통해 배전계통에 대한 장기투자와 단기운영의 효율성 양립을 도모해야 할 것으로 예상된다. 이를 위해서는 DSO가 보다 적극적으로 DER을 포함한 배전계획(Distribution Resource Planning, DRP) 기능을 수행하고 효과적인 DER 연계를 위한 계통연계 및 운영기준(grid code)을 개발헤야 한다. 특히, DER의 공급유연성을 충분히 활용하기 위해서는 DSO가 DER로부터 유연성 서비스를 확보할 수 있는 메커니즘 개발 또한 필요하다.
한편, DSO의 역할 확대와 함께 배전계통 운영의 공정성 및 효율성 확보에 대한 요구도 더욱 강하게 제기될 것임은 분명하다. 현재 이를 실현하기 위한 다양한 DSO 모델이 제안되고 있지만, DSO 모델의 완벽한 솔루션은 존재하지 않음에 유의해야 한다. 결국 해당 국가 및 지역의 전력산업 여건을 고려하여 가장 적합한 DSO 모델을 선택하는 것이 가장 현실적이고 효과적인 방안이라 할 수 있다. 우리나라 또한 향후 배전계통 내 DER 확산을 고려한 최적의 배전계통 운영을 도모하기 위해서는 배전계통 계획 및 운영과 관련하여 전반적인 변화가 필요한 상황이다. 하지만 배전계통 보강 및 지능형 배전망의 구축은 장기적으로 대규모 투자를 수반할 수 있기 때문에, 이는 DER 및 배전계통 이용의 최적화를 반영한 효율적인 투자를 통해 이와 관련된 비용부담을 최소화할 수 있어야 한다. 따라서 에너지전환 정책의 적극적인 추진으로 배전계통에 대한 투자가 당분간 지속될 것으로 예상되는 상황에서, 배전계통 운영의 효율성보다는 배전계통 계획에서의 최적화가 DSO의 역할의 상당 부분을 차지할 수 있음을 고려하여 우리나라 실정에 맞는 최적의 DSO 모델을 선택해야 할 것으로 판단된다.
정구형 한국전기연구원 선임연구원
