이순형의 에너지 꽈당 | ④ 태양광은 버려지고, 전력은 수년째 대기 상태

2025-06-06 이순형

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태양광 설치에도 불구하고 전력이 버려지는 이유는 수용할 수 있는 송전 인프라가 부족하기 때문이다. 특히 호남권에 집중된 신재생 설비들이 제대로 활용되지 못하고 있는 문제를 해결하기 위해서는 에너지고속도로 구축과 함께 분산형 에너지 시스템 도입 등 계통 중심의 정책 전환이 필요하다.

이순형 교수는 서울과학기술대학교 대학원에서 에너지안전공학 박사 학위를 취득하고, 현재 동신대학교 전기공학과 학과장으로 재직 중인 전기기술사이다. 전력계통 운영과 신재생에너지 접속 문제, 분산형 전원 기술에 대한 실증적 연구를 주도해 왔다. 산업통상자원부 산하 한국에너지기술평가원 과제인 ‘영농형 태양광 발전 표준모델 실증’ 연구의 책임자로서 농촌 기반 에너지 전환의 현장 모델을 설계했다. 2020년 은탑산업훈장, 2024년 전라남도지사 표창과 대한전기학회 춘계학술대회 우수논문상을 수상했다. 대표 강의는 ‘전력계통’, ‘에너지변환공학’, ‘신재생에너지공학’ 등이며, 저서로는 『신재생에너지공학』과 『계통연계기술』 등이 있다. 전라남도 정책자문위원회 전략산업분과 위원으로도 활동하며, 지역 기반 에너지 정책의 실용화와 대중 소통에 적극 나서고 있다.

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전력 생산보다 수용할 계통이 문제

전력 생산보다 더 중요한 것은 수용이다. 이 말이 낯설게 들릴 수도 있겠지만, 지금의 대한민국 전력 시스템에서 벌어지고 있는 현실을 보면 명확하게 이해할 수 있다. 지금 우리는 태양광 발전을 아무리 설치해도, 실제로 전기를 어디론가 보낼 수 없다면 아무 의미가 없다. 문제는 전기 생산이 아니라, 그 전기를 받아줄 수 있는 수용설비나 계통에 있다.

신재생에너지를 설치해도 최소 5~6년은 기다려야 한다. 왜냐하면 한전이 접속을 못 해주기 때문이다. 예컨대 호남지방에 태양광을 설치한다고 해 보자. 생산은 가능하다. 모듈은 햇빛을 받아 전기를 만든다. 그런데 그 전기를 지역 자체에서 소비하게 해야 한다. 하지만 지역 산업이나 소비 형태가 재생에너지가 발전한 양을 소비하지 못해 결국 수도권으로 보내야 하는데 보낼 방법이 없다. 결국 다 버려진다. 실제로는 태양광 모듈이 작동하고 있음에도 불구하고, 계통에 수용할 수 없어서 전력 당국에서 끊어버리는 것이다. 이것이 출력제한이다.

계통이 안 되면, 신재생 전력은 그냥 폐기 처분

전기는 만들어 놓으면 쓸 수 있다고 생각하지만, 실상은 다르다. 전기는 실시간 수요와 공급이 일치해야 한다. 남는 전기를 마구 저장할 수도 없다. 전기는 전기가 필요한 순간에 바로 사용돼야 하며, 전력망은 그러한 수요와 공급의 실시간 균형을 유지해야 한다. 전기가 남는다고 해서 수도꼭지처럼 잠가뒀다가 나중에 틀 수 있는 게 아니다. 그래서 신재생 확대를 이야기할 때 가장 먼저 계통을 이야기해야 한다. 계통이 안 되면, 신재생은 그냥 폐기 처분이다.

전국적으로 신재생 대기 물량은 이미 34기가와트에 달한다. 이게 무슨 의미냐면, 설치는 됐는데 계통 접속을 못 해줘서 대기 중이라는 뜻이다. 공사도 했고, 모듈도 다 깔아놨는데, 한전의 계통망에 들어가지 못하고 있다는 것이다. 특히 전라남도 지역은 이런 현상이 극심하다. 이 지역에 몰린 태양광과 풍력 설비는 자체에서 사용할 수 있는 공장이나 소비처가 부족하여 결국 남은 전기를 수도권으로 보내야 하는데, 수도권으로 전력을 보낼 수 있는 송전 인프라가 턱없이 부족하다.

계통망은 수도권 소비지 중심, 신재생은 비수도권에 집중되어 있다

사람들은 보통 전기를 생산하면 자연스럽게 소비지로 흘러간다고 생각한다. 하지만 그렇지 않다. 우리나라 송전망 구조는 소비지 중심으로 되어 있다. 수도권에 공장과 주거가 집중돼 있고, 그에 맞춰 계통이 구성되어 있는 것이다. 그런데 신재생은 비수도권에 집중된다. 태양광과 풍력은 대규모 부지를 필요로 하기에 상대적으로 땅값이 싼 지역, 특히 호남과 영남 일부에 몰릴 수밖에 없다. 그러면 결국 지역 간 불균형이 발생한다.

전기는 호남에서 넘치고, 수도권은 부족한 상황. 하지만 그 전기를 수송할 수 있는 구조가 없다. 예를 들어 광주의 에너지 자급률은 9.3%다. 전남은 198.9%에 이른다. 이런 구조 자체가 비정상이다. 한쪽은 극단적으로 부족하고, 한쪽은 전기를 생산해도 보낼 수 없는 상황이다. 이렇게 되면 결국 호남 지역에서 만들어진 재생에너지 전기는 대부분 계통에 진입하지 못하고 폐기된다. 이건 기술의 문제가 아니라 정책의 실패다.

설치 중심에서 수용 중심으로

정책은 단지 몇 기가와트를 설치했다는 숫자의 문제가 아니다. 지금까지 그동안 정부는 태양광, 풍력 같은 신재생을 몇 기가와트씩 설치하겠다는 목표만 이야기해 왔다. 하지만 설치가 중요한 게 아니다. 받아줄 수 있는지 여부가 훨씬 더 중요하다. ‘설치 중심’에서 ‘수용 중심’으로 관점을 바꿔야 한다. 지금까지는 설치 용량이 정책 성과의 척도였지만, 이제는 수용 용량을 중심으로 접근해야 한다.

전력 집약적 수요처를 발전지 인근에 설치해야

태양광 발전이 제한되는 이유는 단순히 송전선이 부족해서만이 아니다. 계통 전체의 설계가 부재한 상태에서 발전 설비만 늘리고 있었기 때문이다. 전기를 어디서 생산하고, 어디서 소비하며, 그 사이를 어떤 경로로 연결할지를 미리 설계하지 않으면 이런 혼란은 반복된다. 대규모 발전소만큼이나 중요한 건 수요지 인근에서의 분산 수요처 설계다. 예컨대 데이터센터, 산업생산 시설, 장주기ESS, 해수담수화 설비, 수소 생산 시설 같은 전력 집약적 수요처를 발전지 인근에 같이 설치해야 하는 이유도 여기에 있다. 이런 설계 없이, 설치만 늘려봐야 결국 전기는 버려진다.

송전선로 건설도 중요하지만 ESS, 무효전력 보상장치 등에 우선 예산을 배정하자

기술적 대안이 없는 것도 아니다. ESS(장주기 에너지 저장장치), 무효전력 보상장치, 그리드 포밍 인버터, 수전해방식을 통한 수소밸류체인, 섹터커플링 등 이미 입증된 기술이 존재한다. 우선 호남권 출력제한 문제를 해결하기 위하여 시뮬레이션을 해보면 7조 원 정도면 출력제한 문제를 어느 정도 해결할 수 있다. 그런데 이런 기술적 수단보다는 송전선로 건설에만 몰두하며 11차 송변전설비계획에서는 2038년까지 72조8천 억 원을 쓸 계획이다. 물론 당연히 해야 할 장기 계획이다. 지금처럼 한전이 모든 계통망을 설계하고 운영하는 구조에서 벗어나, 지역 단위의 에너지 시스템 구성이 필요하다. 수도권만 보는 중앙집중적 방식으로는 이 문제를 해결할 수 없다. 72조 원에서 약 7조원 가량을 우선 ESS나 무효전력 보상장치 같은 곳에 배정해 보자는 것이다. 지산지소형 에너지순환도로 형태의 분산형 전원을 확대해야 하는데, 지역에서의 전력계통은 중압직류전력계통(MVDC) 등을 함께 확대해 가야 한다.

전력 대기량은 원전 30기의 발전량인 34GW

지금까지 대한민국은 신재생에너지 확대에만 초점을 맞춘 정책의 결과, 설치하고도 전기를 보내지 못하는 ‘전력 대기 상태’가 6년 이상 지속되는 사례들이 늘어나고 있다. 현재 대한민국 전역에서 계통 접속을 기다리는 대기 물량은 무려 34GW에 이른다. 34GW는 단순 계산하면 원자력 발전소 30기 가까운 수준이다. 이 정도 규모의 설비가 이미 설치되었거나 설치가 가능한 위치에 존재하지만, 계통 접속을 허용하지 못해서 모두 스위치를 켜지 못하고 있다. 전기를 생산할 수 있지만, 어디로도 보내지 못하는 이 설비들은 국가적 낭비 그 자체다. 한두 곳이 아니라 전국적으로 벌어지고 있는 현실이다.

대기 물량은 수도권 외곽에 집중되어 있다

특히 이 대기 물량의 대부분은 전라남도, 경상북도, 강원도 등 수도권 외곽 지역에 집중돼 있다. 왜냐하면 신재생에너지, 특히 태양광과 풍력 발전소는 넓은 부지와 상대적으로 저렴한 토지 가격이어야 해서 수도권 외의 농촌, 해안, 산간 지역에 설치되기 때문이다. 하지만 그런 지역은 애초에 전력을 대량 소비하지 않기 때문에, 송전 인프라가 갖춰져 있지 않다. 에너지를 생산할 수 있는 지역과 그것을 쓸 수 있는 지역 사이의 간극이 계통망 문제로 이어진다.

이제는 발전지가 외곽으로 바뀌었고, 재생에너지 특성상 소규모 분산형으로 전국에 퍼져 있다. 하지만 계통망은 여전히 수도권 중심이다. 지방에서 수도권으로 전기를 올리는 대량송전이 불가능한 구조다. 그러니 전기는 생산되었지만, 수도권으로 갈 길이 없다.

아무도 설명하지 않는다

발전은 아무 데서나 할 수 있다. 하지만 전기는 아무 데로나 보낼 수 없다. 이게 핵심이다. 송전 인프라가 준비되지 않으면, 전기는 생산돼도 어디로도 흐를 수 없다. 문제는 그동안 정부에서는 이 상황을 아무도 정확히 설명해 주지 않는다는 데 있다. 정부는 매년 신재생 확대 성과를 발표하지만, 이 34GW라는 대기 전력을 따로 언급하지 않는다. 그러나 실상은 이 대기 물량이 늘어나면 늘어날수록, 그만큼 국가의 에너지 전환 정책은 공중에 붕 떠 있게 된다.

호남에서 수도권으로 가는 송전선은 딱 두 줄뿐이다. 이 두 줄은 이미 기존 수요만으로도 포화 상태다. 이 상황에서 신재생 발전소가 더 들어오면 어떻게 되는가? 결국 한전이 ‘접속 대기’를 통보한다. 설비는 설치됐는데 스위치를 켤 수 없다. 민간 사업자는 그동안 쏟아부은 투자금과 대출금에 대한 이자만 물어야 한다.

5년, 6년을 기다려도 접속 허가가 없다

이 대기 기간이 2~3년이면 그래도 낫다. 지금은 5년, 6년이 되어도 접속 허가가 나지 않는 경우가 많다. 사업자는 매달 이자를 갚아야 하고, 땅 임대료도 내야 한다. 실제로 일부 지역에서는 "아예 신재생 하지 말자"는 말까지 나온다. 이렇게 되면 지역 주민들은 태양광이나 풍력에 대해 부정적인 인식을 갖게 되고, 신재생 확대에 대한 저항도 커진다. 애초에 계통 설계만 제대로 돼 있었다면, 이런 사회적 갈등도 생기지 않았을 문제다.

재생에너지, 설치가 아니라 운영되어야 한다

그동안 정부는 2030년까지 재생에너지 비중을 21.6%까지 끌어올린다고 발표했다. 하지만 지금처럼 계통망 문제가 해결되지 않는 한, 이는 단지 설치 용량만 늘리는 숫자 장난에 불과하다. 신재생에너지 발전소는 ‘설치’하는 것이 아니라, ‘운영’돼야 의미가 있다. 설치만 하고 운영되지 않으면 그것은 그냥 철 구조물에 불과하다. 대기 상태로 방치된 전력 설비는 비용만 들고 효율은 제로다.

대기 전력이란 블랙홀, 전력뿐 아니라 민간 자본, 정책 신뢰를 빨아들인다

발전은 기술이지만, 계통은 설계다. 설계 없는 기술은 무용지물이다. 지금 대한민국은 설계 없는 에너지 정책을 실행하고 있다. 그래서 34기가와트라는 대기 전력이 생겨나고, 그 대기가 점점 국가 시스템 전체의 블랙홀이 되어가고 있다. 이 블랙홀은 단순히 전력만 삼키는 게 아니라, 민간 자본, 지역 신뢰, 정책 신뢰까지 함께 빨아들이고 있다.

이 문제를 해결하기 위해서는 지금 당장 계통 설계의 철학부터 바뀌어야 한다. 설치 중심의 정책에서 계통 중심의 정책으로, 공급 중심의 정책에서 설계 중심의 정책으로 전환해야 한다. 그렇지 않으면 아무리 많은 태양광 패널을 깔아도, 아무리 많은 풍력발전기를 세워도, 결국은 스위치를 켜지 못하는 ‘대기’라는 이름의 정지 상태만 반복될 뿐이다.

에너지고속도로, 지산지소형 에너지순환도로로의 확장 필요성

이제 이재명 정부가 출범하면서, 다행히도 ‘에너지고속도로’ 구축을 국가적 의제로 채택하고 실천을 위한 계획을 수립하고 있다. 이는 재생에너지 기반의 전력망 구조 전환과 지역 균형 에너지 체계로의 이행에 있어 중요한 진전이라 평가할 수 있다. 그러나 현재 시점에서 계통 문제를 단기간에 해결하기에는 현실적 제약이 존재한다는 점도 간과할 수 없다.

이에 따라, 에너지고속도로는 단순한 송전 인프라 확장 개념을 넘어 ‘지산지소형 에너지순환도로’로의 확대가 필요하다. 지역 산업단지(RE100 산단), 대규모 데이터센터 등 전력 수요가 집중되는 거점에 분산형 에너지 시스템을 우선적으로 구축하고, 해당 지역에서 생산된 재생에너지를 지역 내에서 최대한 소비하는 구조를 마련해야 한다.

특히, 장주기 에너지저장장치(ESS)와 그리드포밍 인버터의 전략적 배치, 해상풍력과 연계한 수전해 기술을 접목한 수소 생산 및 저장 인프라 구축 등은 재생에너지의 간헐성을 극복하고 수소 기반 밸류체인을 실현하는 핵심 요소가 될 것이다.

아울러, 기존 전력망의 병목현상을 완화하기 위해서는 무효전력 보상장치(SVC, STATCOM 등)와 같은 능동형 전력품질 설비의 선제적 설치가 필요하다. 이러한 중단기적 조치를 병행하면서, 궁극적으로는 전국을 연결하는 에너지고속도로를 완성해 나가야 한다.

이와 같은 전략은 단순한 송배전 인프라 구축을 넘어, 에너지의 생산-저장-소비-재활용이 지역 내에서 순환되는 지속가능한 구조로 나아가기 위한 핵심 경로이다. 더불어, 탄소중립 실현과 지역경제 활성화라는 두 마리 토끼를 동시에 잡을 수 있는 실질적 대안이 될 것이다.

[부록] 아시아 슈퍼그리드: 손정의의 비전과 동북아의 현실

손정의 구상, ‘몽골에서 태양광 전기를 만들어 한국, 일본, 중국에 송전’

에너지 문제를 지역 단위가 아닌 대륙 단위에서 풀어야 한다는 생각, 기술자로서 오래전부터 해왔다. 손정의 회장은 그런 상상력을 실제 계획으로 옮긴 사람이다. 그가 제안한 ‘아시아 슈퍼그리드’는 동북아 전역을 하나의 전력망으로 연결하자는 구상이다. 태양이 뜨는 몽골 고비사막에서 대규모 태양광을 설치하고, 그 전기를 한국, 일본, 중국까지 송전하자는 것이다. 동북아 슈퍼그리드 기술적으로는 가능한 일이다.

몽골 고비사막은 세계적인 태양광 자원 지역이다. 넓고, 건조하고, 일사량이 풍부하다. 발전 단가는 한국보다 훨씬 싸다. 물론 몽골의 자연적 환경의 열악한 부분도 있다. 이를 해결해 가면서 확장하면 된다. 손정의 회장이 제시한 시나리오는 간단하다. 몽골에서 싼값에 태양광으로 전기를 만들고, 이를 초고압 직류 송전망(HVDC)으로 한국과 일본, 중국에 보내는 구조다.

이 구상은 단순한 에너지 프로젝트가 아니다. 전력 공동체, 에너지 협력의 출발점이다. 유럽은 이미 유럽 슈퍼그리드를 통해 여러 나라가 전기를 주고받는다. 태양광은 낮에 많이 나오고, 풍력은 밤에 많이 불기 때문에 서로 다른 자원을 공유할 수 있다. 아시아 슈퍼그리드도 이런 구조를 지향한다.

기술은 있고, 정치는 준비되지 않았고, 아이디어는 유효하다

문제는 기술이 아니라, 정치다. 전기는 기술의 문제지만, 송전은 국경의 문제다. 한국은 섬나라처럼 전력망이 완전히 고립돼 있다. 일본도 마찬가지다. 독일은 이웃 나라들과 수십 개의 송전선을 공유하지만, 한국은 북한을 거치야 하고 그렇지 않으면 해저를 이용한 HVDC 송전선로를 이용해야만 한다.

우크라이나 전쟁 이후 이 구상은 사실상 중단됐다. 안보 이슈가 모든 것을 덮어버렸다. 국경을 넘는 송전망이 국가 안보에 위협이 될 수 있다는 시각이 강화됐고, 동북아 에너지 공동체는 실현 가능성이 낮아졌다. 기술은 준비됐지만, 정치는 준비되지 않았다.

그러나 이 아이디어는 여전히 유효하다. 에너지 전환은 국가 단위로 감당하기 어려운 거대한 과제다. 기후위기는 국경을 가리지 않는다. 전기도 마찬가지다. 전력망은 국경을 넘을 수 있어야 하고, 에너지 수급도 협력 구조 안에서 움직여야 한다.

초고압 직류 송전 기술(HVDC)을 확대하자

특히 한국처럼 국토가 좁고, 재생에너지 자원이 제한된 나라일수록 국제적 협력이 절실하다. 신재생 발전의 단가는 계속 내려가고 있고, 기술은 고도화되고 있다. 고비사막의 태양광 전기를 한국이 수입하는 것이 무슨 문제인가? 석탄은 수입하면서 왜 전기는 못 수입하는가?

초고압 직류 송전 기술(HVDC)은 이미 중국, 유럽에서 상용화 단계에 들어섰다. 송전 손실도 낮고, 장거리 전송에 적합하다. 손정의 회장은 이 기술을 기반으로 동북아 슈퍼그리드의 미래를 설계했다. 핵심은 연결이다. 기술은 준비됐고, 자원도 있다. 다만, 연결이 없다.

나는 이 구상이 단순한 공상이라고 생각하지 않는다. 실현 가능한 기술적 기반 위에 세워진 계획이다. 필요한 것은 정치적 결단과 외교적 조율이다. 과학기술의 미래는 국경 밖에 있다.

진짜 안보는 에너지의 안정 공급

에너지도 마찬가지다. 에너지 안보를 이유로 전력망을 닫아두는 시대는 지나갔다. 진짜 안보는 에너지의 안정적 공급이고, 그것은 고립이 아니라 연결에서 비롯된다. 아시아 슈퍼그리드는 동북아 협력의 시작이 될 수 있다. 지금은 안 되지만, 언젠가는 가야 할 길이다.

몽골의 햇빛, 중국의 풍력, 한국의 ICT, 일본의 저장기술

지금 한국은 모든 전력을 자국 내에서 해결하려 한다. 하지만 재생에너지 시대에는 협력이 효율이고, 연계가 해법이다. 몽골의 햇빛, 중국의 풍력, 한국의 ICT, 일본의 저장기술이 하나로 묶이면 전혀 다른 에너지 지도가 펼쳐질 수 있다.

기술은 준비되어 있다. 문제는 우리가 그것을 신뢰하고, 실행할 수 있는지 여부다. 슈퍼그리드는 가능하다. 다만, 국경을 넘을 수 있는 상상력이 필요하다. 그리고 과학기술의 눈으로, 에너지 전환을 바라볼 수 있어야 한다.