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여전히 '탈원전의 늪', 전력수요 100GW 시대 감당할 수 있나

[주간조선] 2024.08.18. 10:08

102.237GW. 지난 8월12일 국내 전력 총수요가 역대 최대치를 경신했다. 

서울 최고기온이 34도를 넘어선 이날 오후 2~3시경의 기록이었다. 

여름날 가장 무더운 순간, 한국인에게 필요한 전력량은 이제 ‘100GW’를 넘어선 것이다. 

전력 총수요가 100GW를 돌파한 건 작년 8월7일이 처음이었다. 

겨울의 난방 수요도 전력량 100GW를 위협한다. 

한여름·한겨울마다 찾아오는 ‘전력 피크’가 100GW 시대의 본격화를 알리고 있는 것이다.

그런 가운데 묵묵히 전력을 생산해 내야 하는 것이 바로 원전이다. 

2023년 기준 원전은 전력생산의 31%를 담당해 화력발전(약 40%) 다음가는 발전원이다. 

그러나 8월15일 현재 우리 원자력발전소 26기 중 7기가 멈춰 선 상태다. 

정상가동 중인 원전은 19기로, 약 26GW의 설비용량 가운데 발전량은 21GW에 그쳐 80% 안팎 수준이다. 

얼핏 높아 보이지만 그렇지 않다. 

원전은 한번 출력을 시작하면 설비용량의 100%에 가깝게 발전이 가능하기 때문이다. 

실제로 미국의 원전 이용률은 92%를 상회한다. 

우리도 한때 93% 이상(2008년)의 가동률을 기록했었다. 

그러나 탈원전을 기치로 내세운 문재인 정부 때 66%까지 떨어진 뒤, 

완전한 ‘회복’에 이르지 못했다는 평가가 나온다.

‘사고’ ‘예방정비’ 등으로 7기 가동중단

날씨뿐 아니라 반도체, 전기차, 탄소중립, 데이터센터 등의 요인으로 전기사용은 나날이 폭증할 전망이다. 

이런 가운데 전력공급의 핵인 원자력이 아직 ‘탈원전의 늪’에서 벗어나지 못하고 있는 셈이다. 

그런데다 재생에너지에 대한 과도한 의존이 전력운영에 부하를 부추기는 측면도 있고, 

전력공급의 혈맥인 송전망이 턱없이 부족해 발전소가 멈추는 일도 벌어지고 있다. 

자칫 가까운 미래에 ‘전력대란’이 현실화하는 것 아니냐는 우려가 가시지 않는 까닭이다.

산업통상자원부는 지난 6월 ‘여름철 전력수급 전망 및 대책’에서 원전21기를 가동할 수 있을 것으로 전망했다. 

그러나 7기가 멈춰 선 현재 가동 원전은 19기에 그친다. 

가동이 중단된 원전은 월성3·4호기와 고리2호기, 한울3호기, 한울5호기, 신월성1호기, 한빛6호기 등이다. 

이 중 월성3·4호기는 저장수 누출, 전원장치 화재 등 사고로 운전을 멈췄다. 

가동이 중단된 두 원자로의 발전용량을 합치면 1.4GW다. 

고리2호기를 제외한 나머지 가동중단 원자로 4기는 ‘계획예방정비’에 들어가 있다. 

원전은 우라늄을 한번 충전하고 난 뒤 소진되는 주기가 약 18개월로, 이 기간을 ‘1사이클’로 본다. 

이 주기가 도래하기 전에 정기점검을 실시해야 한다. 

한국수력원자력(한수원) 관계자는 주간조선과의 통화에서 

“18개월 주기 앞뒤로 20일 정도 여유를 두고 점검에 착수한다”고 답했다.

그러나 여름철 수요폭증을 염두에 두고 예방정비 시기를 앞당길 수는 없었을까. 

업계 전문가들은 ‘가능한 이야기’라고 본다. 

정재학 경희대 원자력공학과 교수는 

“꼭 예방정비를 18개월에 맞춰 할 필요는 없다”면서 

“시기에 맞춰 유연하게 조정할 수 있는 것”이라고 전했다.

한수원은 이에 대해서도 “올해도 전력피크를 고려해서 점검계획을 수립했다”고 설명했다. 

전력수요를 충족하기에 문제가 없다는 것이다. 

다만 월성3·4호기가 불시에 중단되는 등 변수를 고려하지 못했다는 지적은 피할 수 없어 보인다. 

계획예방정비의 기본 공기는 40여일이지만, 

점검 때 지적되는 문제에 따라 실제로는 3~4개월 이상 걸리는 경우도 많다. 

현재 예방정비에 들어선 4개 원자로는 빨라도 10월에야 재가동이 가능할 것으로 보인다.

‘탈원전’이 멈춰 세운 고리2호기

고리2호기가 멈춰 있는 것은 문재인 정부 탈원전의 흔적이다. 

작년 4월 이후 계속 멈춰 있는데, 

설계수명이 만료된 이후 계속운전을 위한 안전성 심사를 받고 있기 때문이다. 

최초 운영허가 기간의 만기가 도래하면, 

정부는 안전성 심사를 거쳐 10년간 더 운전할 수 있도록 한다. 

이 심사는 3~4년 소요되는데, 

원래대로라면 운전을 끊김 없이 할 수 있도록 2019년경에 심사에 착수했어야 한다. 

하지만 문 정부는 허가가 만료되는 원전에 대한 계속운전 신청을 계속 불허해 왔다. 

그러다 정권이 바뀐 2022년9월에야 계속운전 신청이 이뤄진 것이다. 

현행 규정은 원전을 멈춘 기간까지도 ‘재가동 10년’에 산입한다. 

고리2호기의 재가동 목표는 내년 2월인데, 

그렇다면 계속운전이 가능한 기간은 일단 8년 정도인 셈이다.

고리2호기의 설비용량은 650MW다. 

2호기가 가동을 멈추기 전까지 생산하던 전기는 현재 LNG발전이 대체하고 있는데, 

생산단가가 원전보다 훨씬 비싸다. 

한국전력거래소 자료 기준 

2024년 평균 LNG(177.5원/kWh)의 생산단가는 원자력(64.7원/kWh)의 3배에 가깝다. 

고리2호기처럼 안전성 심사의 ‘때를 놓쳐’ 설계수명 만료로 인해 

앞으로 일단 가동을 중단해야 할 원자로는 6기에 이른다. 

문재인 정부 때 최저 67%까지 떨어졌던 원전가동률은 

2023년 기준 82%까지 회복됐지만 일시중단을 앞둔 원전이 적지 않아 다시 떨어질 수 있다는 우려가 나온다.

이런 가운데 정부가 내놓은 것이 지난 5월 나온 ‘제11차 전력수급기본계획(전기본)’ 실무안이다. 

전기본은 2002년부터 2년마다 수립되는 15년 단위 중장기 계획이다. 

실무안의 골자는 이렇다. 

2038년까지 필요한 전력 설비는 157.8GW다. 

현행 및 건설이 확정된 설비는 147.2GW인데, 10.6GW가 모자란다. 

실무안은 이 가운데 4.9GW를 신규원전 3기와 소형모듈원전(SMR)으로 채우는 것을 권고했다. 

발전량 기준 원전의 비중을 현재 수준에서 36%까지 늘리자는 것이다. 

이 계획대로 원전을 새로 짓게 된다면, 착공을 기다리고 있는 신한울3·4호기 건설 이후가 될 전망이다.

해당 실무안은 부처 간 협의, 공청회, 국회상임위 보고 등을 통해 수립이 확정되는데, 

아직 산업부와 환경부 사이의 합의에도 이르지 못했다. 

내용을 평가하기에 이르다는 시각도 있지만, 내용을 두고 우려도 나온다. 

먼저 ‘재생에너지 의존’에 대한 우려다. 

실무안에 의하면 신재생에너지의 발전량 비중도 33%까지 늘리는 것으로 돼 있다. 

특히 2022년 대비 태양광발전 설비 3.5배 증가, 풍력은 21.4배 증가를 제시하고 있어 

2038년엔 태양광과 풍력의 설비용량이 도합 115.5GW가 된다. 

애초 이번 실무안의 목표는 ‘무탄소 전원’, 즉 탄소를 배출하지 않는 전력생산의 비중을 

70% 이상으로 확대하는 것이었기 때문이다. 

이에 대해 정범진 경희대 원자력공학과 교수는 

“한전이 막대한 적자를 본 이유가 재생에너지 비중을 늘렸기 때문”이라며 

“단가가 저렴한 원전은 조금밖에 늘리지 않으면서, 전기요금은 어떻게 할 것인가 묻지 않을 수 없다”고 지적했다.

정 교수는 재생에너지 자체가 안정적 전력운영에는 도움이 되지 않는다는 태생적 한계도 지적했다. 

발전량이 늘어도, 안정적으로 ‘제때’ 전기를 공급해주는 전원이 아니라는 것이다. 

정 교수는 “풍력발전의 비중이 높은 제주도가 바로 이런 경우”라며 

“냉방수요가 많은 7~8월에는 오히려 바람이 없어 전력 생산이 안 된다”고 전했다. 

실제 제주도는 수요가 떨어지는 11월께 풍력을 이용한 전력생산이 가장 많다. 

실제 수요보다 훨씬 많은 전기가 공급되는데, 이럴 때는 ‘출력제어’를 통해 발전이 중단된다. 

지난해 제주도에서 풍력 출력제어 건수는 117회나 됐다.

한편 실무안에서 목표로 하는 수요는 129.2GW로, 

전력설비 157.8GW 기준 예비율은 22% 수준이다. 

이를 두고도 ‘전기수요가 폭증하는 와중에 시대에 걸맞지 않은 보수적 수요 및 설비예측’이란 지적도 나온다. 

정 교수는 

“과거에는 경제성장률, 인구증가 등 경제적 요인만 보고 전력수요를 예측했다”며 

“지금은 탄소중립이 매우 큰 요소가 되었는데 이 부분의 반영이 미진하다”고 설명했다. 

자동차, 공장 등 기존에 화석연료를 쓰던 분야에서도 전기를 사용하는 경우가 늘었기 때문에, 

이 부분을 고려한 수요예측이 필요하다는 것이다. 

다만 일단 실무안이 신규원전 건설의 필요성은 적시했다는 점에서 긍정적으로 평가하는 시각도 있다. 

정재학 교수는 “원자력이 과거 몇년간 침체되어 있었다”며 

“아주 충분하진 않지만 여러 에너지원 가운데 원자력의 역할을 찾는 시작점이라는 의미가 있다”고 봤다.

전문가들은 이제 ‘탈석탄’ 기조는 탈원전과 별개로 지속될 수밖에 없다고 지적한다. 

이덕환 서강대 명예교수는 

“지금 원전의 발전비중이 낮지 않지만, 탈석탄 시대를 대비할 필요도 있다”고 지적했다. 

화력발전소의 비중이 자연히 줄어들 때 원전이 기저전력 역할을 해야 하고, 

미래에 재생에너지의 비중이 과다하게 높아지는 것을 경계할 필요가 있다는 언급이다.

미국 선례 있는데… 송전망 건설 지지부진

또 하나의 큰 문제는 ‘전력망’이다. 

11차 전기본 실무안을 담당한 정동욱 총괄위원장 역시 

“전원계획을 아무리 수립해도 전력망 확충에 성공 여부가 달렸다”고 말한 바 있다. 

데이터센터, 반도체 클러스터 등 전력수요는 수도권에서 계속 늘어난다. 

그러나 원전을 포함한 대부분의 전력생산은 비수도권에서 이루어지고 있다. 

그런데다 신재생에너지의 경우 전력생산이 시간과 날씨에 따라 차이가 심하다. 

송전망이 포화되었음은 물론 에너지저장시설(ESS) 등의 대안이 충분치 않아 

출력제어를 통해 공중으로 사라지는 전력도 적지 않다. 

전력생산만큼이나 전력계통 운영이 중요해진 것인데, 

현재 전력망을 가지고는 효율적 운영이 어려운 것이다.

발전소를 지어놓고도 송전을 못해 전력 생산을 못하는 경우도 생겼다. 

강릉에코파워·GS동해전력·삼척블루파워 등 동해안권 석탄화력발전소서 운영하는 발전기 8기가 

모두 지난 4월부터 가동이 중단됐다. 

현재 동해안에서 수도권으로 가는 송전선은 11.4GW까지만 감당할 수 있다. 

그러나 원전과 석탄 발전을 합치면 이를 훌쩍 넘는다. 

전력시장운영규칙상 원전과 재생에너지에 송전용량이 먼저 할당돼 아예 발전이 불가능할 지경인 것이다. 

원래는 2019년 추가완공이 예정됐던 송전선로를 이용해 송전할 계획이었으나, 이 사업이 7년간 미뤄졌다.

한전은 누적된 적자와 문 정부의 탈원전 및 탈석탄 기조 속에 송전선로 건설사업에 손을 거의 대지 않았다. 

2008년 밀양 송전탑 사태 이후, 

송전탑 건설에 대한 주민반발 등을 정치적으로 해결할 능력이 없었던 것이다. 

이덕환 교수는 

“정부가 사회적 합의를 위해 보상 등 가이드라인을 명확히 정할 필요가 있다”며 

“정치적 역할이 중요한데, 지금은 한전에다 떠넘기는 꼴”이라고 지적했다.

이에 반해 미국은 ‘전력망 손보기’를 국가적 프로젝트로 삼았다. 

몇년 전 텍사스 정전사태로 큰 홍역을 치른 다음이었다. 

2021년2월 기록적인 한파와 폭설로 전력수요가 크게 늘자, 

텍사스주 내에서 광범위한 전력공급 부족 사태가 일어났다. 

정전 여파로 상하수도 시스템이 작동하지 않는 등 수백만명이 추위와 어둠 속에서 공포에 떨었다. 

발전설비 자체의 공급이 부족했기 때문이기도 하지만, 

텍사스주 내의 전력망 문제가 주요한 원인으로 지적됐다. 

독자적인 전력망을 사용해 비상 시 다른 주에서 전기를 융통할 수 없었고, 

민영업체들이 노후화된 설비를 교체하지 않는 등의 문제가 밝혀진 것이다. 

실제 텍사스뿐만 아니라 미국은 악천후에 정전이 되는 일이 비일비재하다. 

미국 전역에 깔린 전력망 시설들은 대부분 1960~1970년대에 구축된 것이다. 

비영리단체 ‘클라이밋 센트럴’에 따르면 

2000년부터 작년까지 미국서 있었던 주요한 정전 가운데 80%(1755건)는 날씨가 원인이었다고 한다.

이런 상황에서 바이든 행정부는 올 4월 17만여㎞에 달하는 송전선을 업그레이드하겠다고 발표했다. 

또 전력망 규칙을 개정해 

각 사업자가 전류전달 효율이 훨씬 좋은 초전도케이블 등의 최신설비를 설치하도록 유도했다. 

텍사스 사태는 기후변화와 맞물려, 

재생에너지의 불안정성이 전력공급 변수 중 하나인 우리에게도 시사점이 있다.

바이든 정부가 송전선 업그레이드에 과감히 나선 데는 

텍사스 사태가 미국 내 산업전환기와 겹치는 사건이라는 이유도 중요했다. 

바이든 정부가 추진하던 전기차 보급, 데이터센터 건설, 칩스법을 위시한 리쇼어링 등이 맞물려 

전력수요가 폭증하고 있는 현실을 고려한 것이다. 

미국 연방에너지규제위원회에 따르면 

미국 내 전력계통의 연결을 기다리는 발전, 또는 저장 사업이 2022년 기준 2천건이 넘는다. 

특히 인플레이션감축법(IRA) 이후 

에너지기업들이 제시한 프로젝트들이 전력망 문제로 모두 대기 중이라는 것이다.

한국은 어떨까. 

한국전력은 ‘제10차 장기 송변전설비계획’을 통해 

2024년부터 2036년까지 총 56조5천억원의 설비투자를 계획했다. 

송전선로는 1.6배, 변전용량은 1.5배 늘린다는 계획이다. 

그러나 지난해 32조원의 영업손실을 기록한 까닭에 이 계획의 실현가능성에 의문을 표하는 이들이 많다. 

한전은 진행 중인 계획도 수행하지 못하고 있는 게 사실이다.

앞서 언급한 동해안서 수도권으로 가는 송전선로는 

2010년 계획 때부터 따지면 벌써 15년이나 된 과제인데도 공정률은 8%에 불과하다. 

이런 가운데 정부가 추진하는 ‘국가기간 전력망 확충 특별법’은 지난 국회에서 폐기됐다. 

송전망이 지나는 지역주민을 지원하고, 각종 인허가규제는 완화하는 법안이었다. 

이번 국회에서 다시 발의됐지만 정쟁 속에 묻혀 있기는 이번에도 매한가지다. 

하릴없이 시간이 흐르는 동안 발전소는 멈춰 있다. 

더운 날 숨 쉴 틈을 주는 에어컨도, 쉴새없이 돌아갈 제조공장 설비도 어쩌면 멈추는 날이 올지도 모른다.

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