재생에너지 급증에 따른 송전망 포화로 전력 공급과잉을 막기 위한 ‘원전 출력제어’가 사상 유례없는 빈도로 발생하고 있는 것으로 나타났다. 올해 상반기에만 이미 지난해 절반 수준을 넘어선 15회의 출력제어가 실시되면서, 원전의 경제성 저하와 설비 수명 단축에 대한 우려가 커지고 있다.

29일 한국수력원자력에 따르면 올해 상반기까지 원전 출력제어는 15건에 달했다. 이미 지난해 연간 수치인 27건의 절반을 넘어선 상태다. 특히 재작년 연간 수치인 7건의 두 배에 달한다. 출력제어란 전력 공급이 수요를 초과해 전력 계통 과부하와 블랙아웃(대정전)이 우려될 때 이를 방지하기 위해 특정 발전기의 전력 생산량을 강제로 줄이거나 중단하는 조치를 가리킨다.

원전 출력제어 건수는 2020년 2건에 불과했지만 2021년 3건, 2022년 4건, 2023년 7건으로 점차 증가하다가 지난해를 기점으로 급증했다.

원전 출력제어가 빈번해진 까닭은 태양광 등 재생에너지 설비가 급격히 늘어나면서 송전망이 포화됐기 때문이다. 정전은 전력이 부족할 때뿐 아니라 과잉 공급으로 송전망이 수용할 수 있는 범위를 넘어설 때에도 발생한다.

특히 전력 공급은 많지만 수요는 적은 봄·가을 경부하기에 출력제어가 집중된다. 최근 태양광 설비가 급증하면서 유연성 전원인 액화천연가스(LNG) 발전소에 이어 원전에서까지 출력제어가 빈번하게 이뤄지고 있는 대목이다.

실제로 원전 출력제어는 태양광이 풍부한 호남 지역에서 주로 이뤄지고 있다. 전남 영광의 한빛원전이 대표적이다. 태양광 발전은 풍부한데, 송전망 규모가 작아 원전 출력제어가 빈번하다는 설명이다. 태양광을 중심으로 한 재생에너지 발전 비중은 2021년 6.9%에서 지난해 10.4%까지 상승했다.

전력당국 관계자는 “충청과 호남을 연결해주는 융통선로가 두 개밖에 없어 수용 가능한 전력 규모가 4.9기가와트(GW)에 불과한 상황”이라며 “출력제어는 전력 수요량을 예측해 예비력까지 고려해 진행하는데, 원전은 안전상 문제가 생길 수 있어 발전량의 20% 이상 출력 감발(생산량을 강제로 줄이는 조치)을 못하도록 하고 있다”고 말했다.

원전 출력제어는 경제성 악화로 이어질 수 있다.

심형진 서울대 원자핵공학과 교수는 “원전은 발전 비용에서 연료비가 차지하는 비중이 10% 안팎에 그치고, 나머지는 고정비”라며 “출력을 낮추더라도 비용은 대부분 그대로 발생해 출력제어를 할수록 경제성이 떨어진다”고 밝혔다.

심 교수는 “현재 10% 수준인 국내 재생에너지 발전 비중이 2030년 20% 안팎으로 높아지면 이런 상황은 더 빈번해질 수 있다”고 우려했다.

원전 수명도 단축될 수 있다. 이정익 카이스트 원자력양자공학과 교수는 “원전의 잦은 출력 변화는 설비수명 단축으로 이어질 수 있다”며 “가령 70년간 사용할 수 있는 설비를 65~67년밖에 사용하지 못할 수 있다는 의미인데, 출력 조정이 잦아질수록 정비와 부품 교체도 늘어날 수밖에 없다”고 평가했다.

전문가들은 재생에너지 확대에 맞춰 송전망 확보가 시급하다고 입을 모은다.

원전보다 전력 생산 조절이 비교적 수월한 석탄화력·LNG 발전도 가동이 필요하다. 공급과잉 때 원전을 통한 수소 생산도 방법이다.

이 교수는 “수소는 생산한 뒤 저장했다가 필요할 때 사용 가능하다”며 “울진에서 추진 중인 원자력 수소 생산단지와 같은 사례를 더 활성화해야 한다”고 말했다.

한편 한수원은 재생에너지 확대에 따른 계통 변동성에 대응하기 위해 탄력운전 기술 개발을 진행 중이다. 한수원은 연내 70% 수준의 출력조정기술을 확보하고, 한울5호기와 한빛6호기에 시범 운행한다는 방침이다.

현재 80%인 원전의 최저출력범위를 70%로 낮추고, 조절일수 역시 18개월 중 27일에서 연간 100일 수준으로 늘린다. 최저출력범위란 발전소가 시동을 끄지 않고 안전하게 유지하기 위해 최소로 필요한 발전량을 뜻한다.

한수원은 또 현재 50% 수준인 탄력운전 고도화 기술을 개발한 뒤 2032년까지 새울 1·2호기에 시범적용할 예정이다.

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