AI 시대 전력 수요 폭증…`원전 중심 무탄소 믹스` 국가 경쟁력 좌우

AI 산업과 반도체, 데이터센터 확산으로 전력 수요가 급증하는 가운데, 국가 경쟁력 확보를 위해 원전을 중심으로 한 다양한 무탄소 전원 조합이 필요하다는 주장이 제기됐다.

재생에너지 설비 확대 목표에만 초점을 맞춘 정책에서 벗어나 전력계통 현실과 비용, 공급 안정성을 고려한 중장기 에너지 전략이 필요하다는 것이다.

자유기업원과 우재준 국민의힘 의원, 김소희 국민의힘 의원, 한국환경정책협의회는 17일 국회의원회관 제1간담회의실에서 '환경과 기업을 살리는 중장기 무탄소 에너지 전략'을 주제로 정책세미나를 열고 향후 전력 정책 방향을 논의했다.

이날 세미나는 조성봉 숭실대 초빙교수가 좌장을 맡았으며 김형건 강원대 경제학과 교수와 이종호 서울대 원자핵공학과 객원교수가 주제 발표를 진행했다. 토론에는 고범규 서울대 원자력정책센터 연구원, 박상덕 전 한국전력 전력연구원장, 김범철 강원대 환경학과 명예교수가 참여했다.

특정 에너지원 선호 앞세우기 보다는

우재준 의원은 서면 축사를 통해 향후 에너지 정책은 특정 에너지원에 대한 선호를 앞세우기보다 과학적 근거와 기술중립성, 산업 현장의 요구를 종합적으로 반영하는 방향으로 설계돼야 한다고 밝혔다.

최승노 자유기업원 원장은 인사말에서 에너지 정책의 핵심은 어느 전원을 얼마나 더 확대할 것인지가 아니라 현실적으로 지속 가능한 공급 구조와 신뢰할 수 있는 시장 제도를 구축하는 데 있다고 강조했다.

첫 번째 발제에 나선 김형건 교수는 AI 시대 산업 경쟁력의 핵심 변수로 전력을 지목했다. 김 교수는 반도체와 데이터센터 산업 확대에 따라 전력 수요가 빠르게 증가하고 있는 상황에서 에너지 정책 역시 실현 가능성과 시장 원리에 기반해야 한다고 주장했다.

특히 향후 4년 동안 재생에너지 설비를 100GW까지 확대하겠다는 목표와 관련해 현실성이 부족하다고 평가했다. 역대 최대 연간 보급 실적이 약 5GW 수준에 머물렀는데, 목표를 달성하려면 기존 기록의 약 세 배에 달하는 설비를 5년 연속 구축해야 한다는 것이다.

또 수도권 지역 데이터센터 전력 공급 문제와 동해안 지역 발전설비 및 송전망 용량 불일치 사례를 언급하며, 송전망 등 전력계통이 뒷받침되지 않는다면 발전설비 확충만으로는 전력 수급 문제를 해결할 수 없다고 지적했다.

김 교수는 대안으로 송전망 확충과 자원 적정성 관리 강화, 전원 구성에 대한 시장 선택 확대, 시간대·지역별 전기요금제 도입, 기업 간 직접 전력거래(PPA) 활성화 등을 제시했다. 아울러 소형모듈원전(SMR)과 액화천연가스(LNG) 발전에 대해서도 기술중립적 관점에서 계약과 투자가 가능하도록 제도적 기반을 마련해야 한다고 밝혔다.

그는 원전 비중 축소 과정에서 발생할 수 있는 공급 공백을 메우기 위한 현실적 대안으로 LNG의 역할을 언급하면서도 장기적인 전환 일정은 명확히 제시돼야 한다고 덧붙였다.

전체 시스템 비용 기준으로 전원 구성을 설계해야

이종호 서울대 객원교수는 우리나라가 외부 전력망과 연결되지 않은 독립계통 구조를 갖고 있다는 점을 고려한 정책 수립이 필요하다고 강조했다.

이 교수는 발전원별 단순 발전단가만 비교할 것이 아니라 에너지저장장치(ESS)와 계통 보강 비용 등 전체 시스템 비용을 기준으로 전원 구성을 설계해야 한다고 주장했다.

2050년 전원 구성 시나리오 분석 결과도 소개됐다. 원전 비중을 50%, 재생에너지를 30% 수준으로 유지할 경우 전기요금 상승폭은 현재 대비 약 35% 수준에 그치지만, 원전 비중을 30%로 낮추고 재생에너지 비중을 50%까지 확대할 경우 전기요금은 약 89% 오를 수 있다는 분석이다.

이 교수는 이를 바탕으로 원전 비중을 35~50% 수준으로 유지하는 방안을 제안했다. 또한 중장기 국가에너지계획의 법적 체계를 복원하고 비용 시나리오를 반영한 전원 구성 체계를 마련해야 한다고 주장했다. 아울러 전력수급기본계획 중심으로 운영돼 온 현행 정책 체계의 한계를 보완할 필요가 있다고 강조했다.

이어진 토론에서는 안정성과 경제성, 공급 가능성을 모두 고려한 무탄소 전원 조합이 필요하다는 의견이 잇따랐다.

둥켈플라우테 현상 대비 필요

고범규 서울대 원자력정책센터 연구원은 재생에너지 생산량이 장기간 급감하는 이른바 '둥켈플라우테(Dunkelflaute)' 현상에 대한 대비가 필요하다고 지적했다.

그는 1996~1997년 유럽에서 태양광과 풍력의 평균 이용률이 11% 수준에 머무르는 상황이 장기간 지속된 사례를 소개하며, 해외 전력망과 연결되지 않은 우리나라에서는 이러한 위험이 더욱 크게 나타날 수 있다고 설명했다.

또 해상풍력의 생애주기 발전량은 원전의 10~15% 수준에 불과한 반면 건설 비용은 두 배가량 높다고 분석하면서 원전이 무탄소 전원의 중심 역할을 맡고 재생에너지가 이를 보완하는 구조가 적절하다고 주장했다.

박상덕 전 한국전력 전력연구원장은 에너지 전환의 개념 자체를 재정립해야 한다고 강조했다. 그는 지금까지 재생에너지 확대 중심으로 이해돼 온 에너지 전환을 '무탄소 전환'이라는 개념으로 확대할 필요가 있다고 밝혔다.

박 전 원장은 재생에너지 비중이 높아질수록 송전망 구축 비용과 저장장치 설치 비용, 예비력 확보 비용 등 이른바 통합 비용이 증가한다며 발전단가뿐 아니라 전체 시스템 비용을 기준으로 정책을 평가해야 한다고 주장했다.

그는 24시간 안정적인 전력 공급이 가능한 원전을 전체 전원 구성의 약 50% 수준까지 유지하면서 수소와 탄소포집·저장·활용(CCUS), 에너지저장장치(ESS), 수요관리 정책 등을 기술중립적으로 결합하는 방향이 필요하다고 제안했다. 산업 부문에서 사용되는 열에너지의 탄소중립 문제도 함께 검토해야 한다고 덧붙였다.

국내 수력발전 활용 확대 필요

김범철 강원대 명예교수는 국내 수력발전 활용 확대 필요성을 제기했다. 그는 수력이 탄소 배출이 거의 없고 필요할 때 즉시 가동할 수 있는 장점이 있음에도 국내 발전 비중은 전체의 2% 정도에 머물고 있다고 설명했다.

특히 20년 이상 가동이 중단된 도암댐의 수질 여건이 상당 부분 개선된 만큼 수력발전 재개를 통해 온실가스 감축과 영동지역 수자원 확보 효과를 동시에 검토할 필요가 있다고 주장했다.

참석자들은 환경 보호와 산업 경쟁력 확보를 상충 관계로 볼 필요는 없다고 입을 모았다. 비용 효율성과 공급 안정성을 갖춘 무탄소 전력 체계를 구축할 경우 두 목표를 동시에 달성할 수 있으며, 향후 에너지 정책 역시 설비 확대 목표보다 시장 원리와 기술중립성에 기반한 방향으로 전환돼야 한다는 데 의견을 같이했다.