Special And + Special Issues _ 4 국내전력계통현황및전망 1. 개황 이성규한전계통계획처차장 전력계통이란전력을생산하는발전설비와송전선로, 변전소, 배전선로등의송배전설비, 그리고수송배분된전력을일반가정이나공장에서소비하기위한수전설비등으로구성되어있는시스템을총칭하는것이다. 아직까지는전력을저장할수있는기술의한계가있기때문에생산과소비가동시에이루어져야하는특성이있다. 따라서전력의흐름이한시라도끊어지지않도록전력설비를유기적으로결합하여관리, 운용하기위한보호장치, 감시장치, 급전설비, 통신설비등의운용설비를갖추고있다. 1887년봄경복궁내건청궁에서최초의전등이점등된이래생활수준의향상과산업의고도화에따라우리나라의전력계통은양적 질적인면에서비약적인확충과개선이이루어졌다. 42 + Journal of the Electric World / Monthly Magazine
국내전력계통현황및전망 직거래고객 발전소 765kV 송전선 765kV 변전소 345kV 송전선 345kV 변전소 154kV 송전선 154kV 변전소 22.9kV 배전선 220/380V 저압고객 발전소 발전소 [ 그림 1] 전력계통개념도 1935년서울 ~ 평양간 154kV 170km, 1937년상주 ~ 대전간 154kV 65km가준공되면서 154kV 송전선이근간을이루다가, 1976년여수화력 ~ 신옥천변전소간 345kV 초고압송전선이최초로운전을시작한이래지속적인확충으로 2013년말기준총 3 만2,048C-km 에달하는 154kV 이상송전선로가전국및수도권에환상망을형성하고있다. 특히 1998년당진화력 ~ 신당진변전소간 765kV 송전선로를준공하여 345kV로운전하다가 2002년 5월 765kV로격상하여세계최초로 765kV 병행 2 회선으로운전됨으로써공급신뢰도향상과전력손 실감소에획기적으로기여하게되었다. 또한, 수도권전력수요증가에따른송전선로확보의어려움을해소하기위해 765kV 신가평 ~ 신태백송전선로를 2000년 7월준공하여 345kV로운전하다가 2004년 11월본격적으로 765kV로운전하기시작하였다. 아울러제주지역의전력계통신뢰도향상을위해 1997년육지 ~ 제주간 #1 HVDC 운전을시작하였고, 2014년육지 ~ 제주간 #2 HVDC가상업운전에들어가게되었다. 변전설비는 1960년 1,209MVA 에서 2013년 27만 1965 년 1985 년 2013 년 [ 그림 2] 전력계통성장과정 2014 October + 43
Special And + Special Issues _ 4 [ 그림 3] 전력산업구조 9,520MVA 로약 230배증가하였다. 우리나라전력계통은 765kV-345kV-154kV- 22.9kV로고전압화, 단순 표준화됨으로써전력계통의신뢰도향상과송전손실감소에크게기여하고있다. 1961년이후한국전력이수직통합체제로독점운영해온전력산업은경쟁력강화를위해 2001년 4 월전력산업구조개편을통해발전부문은한수원과화력발전 5개사로분리되고전력계통운영및전력거래는전력거래소에서담당하고있다. 2. 현황우리나라전력계통은지리적 정치적영향으로인해독립된전력계통으로구성이되어있다. 이에대한해결책으로향후러시아, 중국등과의동북아계통연계를추진할필요가있는데, 남북관계등정치적 분위기가큰변수로작용을할것으로보인다. 우리나라의최대전력은 1990년대에는연평균 9.5% 증가하였으나 2001년이후에는 5.0% 대로증가율이둔화되었으며 2013년에는전년대비 1.8% 증가하는데그쳤다. 2014년하계최대전력수요는 7,605만 kw로 2002년 4,312만 kw 대비약 76% 증가하였으며, 그간연중최대전력은하계에발생하였으나 2009년부터는동계에발생하고있다. 2013년기준으로전국전력수요의약 41% 를수도권에서소비를하고있지만수도권의발전설비용량은 23% 수준이다. 수도권지역의부족한전력은비수도권으로부터 6개의송전선로 (765kV 2개, 345kV 4 개 ) 를통해공급을받고있다. 우리나라의전력설비는세계최고수준으로밀도가높으며, 이는전력계통취약요인으로작용하고있다. 우리나라와일본, 미국등의해외전력회사와설비밀도를비교해보면 [ 표 1] 과같다. 우리나라발전소의주요입지분포를살펴보면석탄화력, 원자력발전등대단위기저발전단지는비수도권해안가에편재되어있다. 이에반해최대전력수요지인수도권지역은대부분고비용의 LNG 복합발전소가운전및건설중에있다. 전력산업구조개편이후민간발전사의시장진입이확대되고있어 2012년 12.2% 에서 2027년에는 24.6% 로증가될것으로보인다. 또한, 정부의신재생에너지보급확대정책에힘입어신재생전원의비중도확대되고있는데, 제6차전력수급기본계획에 [ 표 1] 전력설비밀도비교 설비밀도비교 발전밀도 : 韓 (4.92)> 日 (3.36)> 美 ERCOT(1.0) 송전선로밀도 : 韓 (2.51)> 日 (2.15)> 美 ERCOT(1.0) ( 설비밀도 = 설비규모 / 면적, 美 ERCOT=1 기준 ) 4.92 2.51 한국 해외전력사설비밀도비교 발전밀도 3.36 송전선로밀도 2.08 1.0 2.15 1.51 1.0 일본 미국 미국 (PJM) (ERCOT) 44 + Journal of the Electric World / Monthly Magazine
국내전력계통현황및전망 주요대규모발전단지는충남서해안 ( 당진, 보령, 태안 ), 인천, 강원 / 울진및고리등 4개단지이다. 이들 4개단지의설비용량은전국용량의약 30% 인 3,962만kW이며, 향후 7,022만kW로현재설비의약 1.8배정도증가하게된다. 그러나 765kV 신고리 ~ 북경남송전선로사례처럼대규모집단갈등으로일부초고압송전선로건설이지연되고있다. 지역별전력수급여건을살펴보면호남지역, 영남지역만자체적인수급균형을이루고있고, 영동지역및중부지역에서생산된전력은수도권으로대규모로융통되고있으며비수도권에서수도권으로의전력융통량은지속적으로증가할것으로전망된다. 발전설비용량은 2013년말기준으로 8,697만 kw이며, 2002년말 5,380만 kw 대비약 62% 증가하였다. [ 그림 4] 발전소입지분포 3. 전망 반영된설비용량기준으로신재생전원은 2012년 5.0% 에서 2027년 20.2% 로증가될것으로보인다. 발전소입지확보가곤란해지면서기존발전단지에발전기를추가건설하고, 발전설비용량도대용량화 ( 석탄화력 500MW 1,000MW, 원자력발전 1,000MW 1,400MW) 함에따라기존송전망의부족현상이발생하고있다. 이를해결하기위해기존송전선로를용량이큰송전선로로교체하거나, 새로운송전선로를건설해야하는데이로인한대규모갈등이계속되고있다. 운전정지원전의재가동및신규건설발전소의운전등으로그동안의전력수급불안정은해소가될것으로보인다. 장기적으로도전력수요증가세가둔화될것으로보여, 수급계획에반영된발전설비가제대로이행될경우전력수급은안정될전망이다. 다만지역수용성문제로인한발전 송전설비의건설차질등으로인한불확실성도여전히존재한다. 제6차전력수급기본계획에의하면 2016년이후설비예비율은 20% 를상회하게되어전력수급여건은안정화될것으로예상된다. [ 표 2] 지역별전력수급여건 [2013 년기준, 단위 : 만 kw] 구분수도권영동지역중부지역호남지역영남지역 전력수요 설비용량 3,100 (41%) 1,900 (23%) 200 (3%) 900 (11%) 1,200 (16%) 1,700 (21%) 700 (10%) 1,100 (14%) 2,300 (30%) 2,500 (31%) 2014 October + 45
Special And + Special Issues _ 4 이에따라앞으로우리나라전력계통도기존의확장위주의정책에서신기술설비를확대적용하여기존설비의활용성을높이는전력계통의최적화에초점을맞추어확충해나갈예정이다. 전력계통전압안정도개선을위해 FACTS(Flexible AC Transmission System, 유연송전시스템 ) 를확대설치하고, 장거리초고압송전선로건설이불가피할경우에는 HVDC 등다양한대안도적용하여사회적수용성및기술성을높여나갈계획이다. 또한, 연구단계에머물러있는초전도케이블의경우도실계통에설치하여운전할예정이다. 765kV 신고리 ~ 북경남송전선로건설과관련한밀양사례에서보는바와같이최근송전선로건설민원이증가하면서초고압송전선로추가건설이쉽지않은상황이다. 따라서장거리초고압송전망의신규건설을최소화하기위한대책이필요하다. 기존의발전계획을수립한후송전계획을수립하 던절차를계통여건을우선고려한발전소건설을위해발전-송전계획의 Package 화가필요하다는것이전문가들의견해이다. 이에따라제7차전력수급기본계획수립시에는발전소건설의향조사이전에송전정보를사전에제시하여참고자료로활용할예정이다. 환상망으로송전계통을운전중인수도권은발전단지및전력수요가집중되고있고, 특히그동안원전정지및여름철고온현상등으로인한전력수급문제로고가의인천지역발전기운전량이증가하였다. 이로인해인천지역에서수도권북부로의일부융통송전선로가중부하운전되었으나, 수도권북부의신규발전기가동및원자력발전소의재가동등으로 2015 년에는근본적으로문제가해소가될것으로보인다. 다만발전소의집중으로인한고장전류문제는여전히존재하여계통불안정성이점차증가하고있다. 이에따라수도권고장전류감소를위해단기적으로 전력예비율 전력수요성장률 28.6% 30.5% 22.9% 2.9% 2.9% 2.1% 2.2% 7.4% 2013 2017 2020 2025 6차전력수급기본계획, 피크기여도반영 [ 그림 5] 전력예비율및전력수요상장률전망 2013 2017 2020 2025 6차전력수급기본계획, 소비량목표수요 HVDC 설비초전도설비 FACTS 설비 (TCSC) [ 그림 6] 주요신기술설비현황 46 + Journal of the Electric World / Monthly Magazine
국내전력계통현황및전망 는리액터및차단용량이큰차단기설치계획을수립하여설치중에있으며, 중장기적으로는경제성 기술성을고려한다양한대안을검토하여근본적인대책을마련할예정이다. 송변전설비건설단계에서도지역수용성을높여적기건설을통한전력계통안정화를위해제3자주도의입지선정제도시범도입등입지선정절차를개선하고있다. 또한송변전설비가위치한지역에대해 합리적인보상을위해 송변전설비주변지역의보상및지원에관한법률 을제정하여시행중에있다. 스마트그리드, 전력저장장치 (ESS) 와전기차의보급확대, 신재생에너지확대등으로향후우리나라전력계통은한단계업그레이드가필요할것으로보인다. 이를위해서는전력계통분야전문가들의다양한의견을청취하여관련대책을마련해야할것이다. 2014 October + 47