새로운 에너지 수급 시스템, 분산에너지

안녕하세요 시제품 개발 전문기업 디자인웨일입니다.

최근 기후변화에 대응하기 위한 탄소중립(Net Zero)이

전세계적으로 화두 및 정책목표가 되고 있는 가운데 대부분의 선진국들은

탄소중립을 달성하기 위한 수단으로 분산에너지를 확대하고 있습니다.

오늘은 이러한 분산에너지에 대해서 알아보겠습니다.

 

---

1.분산에너지란?

분산에너지는 에너지를 사용하는 공간, 지역 또는 인근지역에서 공급하거나 생산하는 에너지로서

대통령령으로 정하는 일정규모 이하의 에너지를 의미합니다.

전력 수요 지역 인근에 설치해 송전선로의 건설을 최소화할 수 있도록 하는

40MW 이하의 모든 발전설비 혹은 500MW 이하의 집단에너지, 구역 전기, 자가용 발전설비를 의미한다.

 

---

2. 분산에너지 범위

분산에너지 범주에는 태양광·풍력 등 재생에너지와 더불어 소형모듈원자로(SMR),

연료전지발전사업, 수소발전사업, 에너지저장장치(ESS) 등이 포함됩니다.

 

---

3. 분산에너지의 장점

1 ) 대규모 발전소와 장거리 송전망을 필요로 하지 않는다는 점을 꼽을 수 있다.

따라서 대규모 전원시설을 건설할 때보다 전원(電源)의 입지를 확보하기 훨씬 용이하다.

입지의 확보는 물리적인 공간뿐 아니라 해당 지역의 주민수용성까지 모두 만족해야 하는데,

분산에너지는 두 가지 모두에서 기존의 대단위 발전소 및 송전선을 건설하는 방식보다 수월하다.

2 ) 송 · 배전망을 신규로 건설하기 위해 투입되는 인프라 건축비용과 운영비용을 크게 절감할 수 있다.

운영비용에는 장거리 송전에서 발생하는 에너지 손실도 포함된다.

또한 분산에너지는 말 그대로 전원이 소규모로 분산돼 있기 때문에

중앙집중적인 전원시스템보다 전력을 더 안정적으로 공급할 수 있다.

3 ) 분산에너지자원들은 전반적으로 친환경적이다.

자원별로 정도의 차이는 있으나 재생에너지, 수요반응자원(DR), 에너지저장장치(ESS) 등은

온실가스나 각종 대기오염물질 배출감소에 기여하는 바가 상당하다.

이 외에도 DR과 ESS는 유연성 자원으로 부하이전 및 첨두부하의 억제에 기여해

전력운영시스템의 효율성을 높이는 효과가 있다.

 

---

4. 분산에너지의 단점

1 ) 분산에너지자원 중 태양광 에너지와 풍력 에너지의 변동성 및 간헐성이 대표적입니다.

태양광과 풍력은 일조량과 풍량에 의존하기 때문에 원하는 시간에 필요한 전력을 생산하지 못할 수 있고

다른 시간대에서는 전력 수요보다 과도하게 발전이 이뤄질 수 있습니다.

이에 따라 재생에너지의 간헐성은 전력계통의 안정성을 저해하게 됩다.

게다가 우리나라는 발전 여건상 분산에너지자원 중 태양광 중심으로 재생에너지의 비중을 확대하는 상황이다.

예를 들어 제3차 에너지기본계획의 시나리오 분석에 따르면 2040년 재생에너지의 비중이 40%가 될 경우

그 간헐성으로 인해 재생에너지 차단량이 21.5%까지 증가할 수 있다는 지적이 나왔습니다.

따라서 향후 재생에너지의 비중을 확대하기 위해서는 변동성과

간헐성 문제를 완화할 ESS나 양수(揚水), 가스터빈과 같은 백업설비가 상당히 확보돼야 합니다.

2 ) 출력의 불안정성 외에도 발전효율이 중앙집중형 에너지 시스템에 비해 낮습니다.

여기에서 발전효율은 규모의 경제와 설비이용률의 크게 두 가지 방향에서 설명합니다.

대규모 발전소를 짓고 그에 맞는 송배전망을 갖추는 데에는 거액의 고정비용이 발생지만,

그 발전소에서 생산한 전력을 소비하는 수요자가 많을수록 단위 발전량당 평균 고정비용은 감소하게 됩니다.

이러한 현상을 규모의 경제(economies of scale)라고 하며,

표 1에서 설명하는 것처럼 중앙집중형 에너지 시스템은 규모의 경제를 통해 효율성을 제고하는 구조입니다.

그렇지만 분산에너지는 개념 자체가 지역 단위 소규모 발전을 전제로 하기 때문에 규모의 경제를 기대할 수 없습니다.

---

5. 결론

주요 분산에너지자원들인 태양광과 풍력을 중심으로 출력의 불안정성과

상대적으로 낮은 발전효율에도 불구하고 정부는 분산에너지를 확대하고자 노력하고 있습니다.

분산에너지의 장점들이 이러한 정책목표를 이루는 데에 큰 역할을 할 수 있다는 기대감을 바탕으로

정부에서는 지난 6월 30일 분산에너지 활성화 추진전략을 제시했습니다.

추진전략에서는 전력-비전력 부문 간 결합 재생에너지 잉여전력을 해소하는 방안(그림 3),

에너지 슈퍼스테이션을 통한 자가발전 충전인프라 구축방안(그림 4) 등

분산에너지 자원들이 가지고 있는 한계를 보완하는 다양한 정책과제들을 제시했습니다.

제시된 정책과제 및 추진전략을 바탕으로 1차적으로 목표로 하는

2040년까지 분산에너지 비중 30%가 달성될 것인지 앞으로의 발전부문 변화를 관심을 가지고 지켜봐야 할 것입니다.

---

오늘은 분산에너지에 대해서 알아봤는데요.

​

시제품제작 상담과 제작의뢰는

디자인웨일로 문의 주시면 성심성의껏 빠르게 답해드립니다.

문의사항은 디자인웨일 홈페이지와 이메일로

보내주시길 바랍니다.

​

​

​

https://www.design-whale.com/contact

​

이메일:

info@design-whale.com

​

지금까지 시제품 개발전문기업 디자인웨일이었습니다.