햇빛이 넘치는 낮, 왜 태양광부터 멈추나…LNG 열병합발전, 재생에너지 확대를 가로막는다 > 정책/범

기후솔루션은 16일 이슈브리프 ‘재생에너지 확대를 가로막는 LNG 열병합발전’을 발간하고 재생에너지 확대 국면에서 LNG 열병합발전이 오히려 태양광과 풍력의 계통 수용성을 떨어뜨리고 있다고 밝혔다. LNG 열병합발전은 전기와 열을 함께 만드는 방식으로 오랫동안 효율이 높은 설비로 평가받아 왔지만, 재생에너지 비중이 늘어나고 있는 지금은 “얼마나 효율적인가” 못지않게 “얼마나 유연하게 줄이고 멈출 수 있는가”가 중요한 기준이 되고 있다고 설명했다.

기후솔루션은 이번 보고서가 열병합발전의 기술적 개념을 설명하는 데 그치지 않고, 왜 봄·가을 낮 시간대에 태양광이 먼저 멈추는지라는 실제 계통 운영의 문제를 짚었다는 점에서 의미가 있다고 밝혔다. 정부가 2030년까지 재생에너지 100GW 보급 목표를 제시했지만, 실제 전력계통은 여전히 대규모 중앙급전 발전기 중심으로 운영되고 있어 재생에너지 확대를 충분히 뒷받침하지 못하고 있다는 것이다.

보고서에 따르면 LNG 열병합발전은 열수요가 발생하면 전력수요와 무관하게 전기와 열을 함께 생산하는 구조이기 때문에, 봄·가을처럼 전력수요는 낮고 태양광 발전은 많은 시간대에 재생에너지가 들어올 자리를 줄이는 경직성 자원으로 작동한다. 즉, 문제는 열공급 자체가 아니라, 열공급 때문에 가스발전 전기까지 함께 우선 수용되는 현재의 운영 구조에 있다고 보고서는 지적했다.

보고서 저자인 기후솔루션 주다윤 연구원은 “열병합발전이 효율 좋은 설비로 인식되어 왔지만, 재생에너지 시대에는 태양광과 풍력을 최대한 받아들이고 필요에 따라 발전량을 조절할 수 있는 유연성이 핵심”이라며 “열공급은 안정적으로 유지하되, 그 때문에 가스발전 전기까지 계속 우선하는 구조는 바꿔야 한다”고 설명했다.

기후솔루션 해당 보고서 표지

보고서는 이러한 충돌이 이미 실제 계통에서 나타나고 있다고 밝혔다. 2025년 3월 9일 오후 1시 기준 육지 재생에너지 출력제어량은 1.8GWh, 다시 말해 재생에너지 공급량의 약 30%가 출력제어됐다. 같은 시간 화력발전량은 10.9GWh였고, 계통 안정에 필요한 물량을 제외한 나머지 중 2.7GWh는 열제약을 사유로 가동된 LNG 열병합 발전량이었다. 보고서는 열제약발전만 없었더라도 재생에너지 1.8GWh를 추가로 수용해 출력제어를 피할 수 있었을 가능성이 크다고 분석했다.

문제는 기존 설비의 경직성에 그치지 않는다. 보고서는 허가를 받았거나 추진 중인 신규 LNG 열병합 발전이 7.3GW에 달하고, 추가 건설 의향 물량과 자가발전·구역전기사업 물량까지 포함하면 2040년대 초반까지 14GW 이상의 신규 LNG 열병합발전이 더해질 수 있다고 전망했다. 한정된 계통 용량을 신규 LNG 열병합발전이 계속 선점하면, 재생에너지 계통 접속과 수용성은 더 악화될 수밖에 없다고 지적했다.

보고서는 이 문제의 뿌리가 오래된 제도와 맞물려 있다고 설명했다. 2006년부터 열제약으로 생산된 전기는 전력시장이 우선 수용하도록 제도화됐는데, 당시에는 재생에너지 보급이 거의 없어 큰 문제가 드러나지 않았다. 그러나 태양광과 풍력이 빠르게 늘어난 지금은 같은 규칙이 봄·가을 낮 시간대 재생에너지 출력제어를 반복적으로 키우는 원인 가운데 하나가 됐다고 분석했다.

기후솔루션은 해법 역시 분명하다고 밝혔다. 핵심은 열공급을 중단하는 것이 아니라, 열과 전력의 공급 시점을 분리해 LNG 열병합발전을 더 유연하게 운영하도록 만드는 것이다. 다시 말해, 재생에너지 출력제어를 줄이면서도 필요한 열은 안정적으로 공급하자는 뜻이다. 이를 위해 열 저장장치인 축열조(TES)를 적극 활용하고, 남는 재생에너지를 전기보일러와 히트펌프 등을 통해 열로 전환하는 P2H(Power-to-Heat)를 확대해야 한다고 제안했다. 또한 경부하 시간대 열제약 발전을 사실상 보장하는 현행 구조를 손질하고, 가격 신호에 맞춰 발전량을 조정하도록 전력시장 제도 개편도 함께 추진해야 한다고 강조했다.