농촌지역의 에너지 자립과 지속 가능한 농업 발전을 위해 재생에너지의 통합 전략이 중요한 과제로 떠오르고 있습니다. 특히 영농형 태양광, 농촌 가상발전소(VPP), 그리고 계통연계의 효율적 구조는 농업과 에너지의 융합을 가능하게 하며, 농촌 경제를 활성화하는 핵심 수단이 됩니다. 본 글에서는 세 가지 키워드를 중심으로, 농촌형 재생에너지 계통 전략의 현실과 가능성, 그리고 향후 방향성에 대해 구체적으로 살펴봅니다.
영농형 태양광의 가능성과 제약
영농형 태양광은 농지 위에 태양광 모듈을 설치하면서도 농작물 재배를 병행할 수 있는 이중수익 모델입니다. 특히 일사량이 풍부한 지역에 적합하며, 농민의 소득 보전과 에너지 생산을 동시에 달성할 수 있다는 장점이 있습니다. 2024년 기준으로, 정부는 일정 면적 이하의 농지에 영농형 태양광 설치를 허용하고 있으며, 발전수익 일부를 농업에 재투자하는 모델을 장려하고 있습니다. 그러나 실제 설치 및 운영 과정에서 몇 가지 제약이 존재합니다. 첫째, 구조물 설치로 인한 농작물 피해 가능성입니다. 특정 작물은 햇빛 의존도가 높아 태양광 패널로 인한 그늘이 수확량에 영향을 미칠 수 있습니다. 둘째, 농지 전용 문제입니다. 영농형 태양광은 농지보전법상 임시 전용 허가가 필요하지만, 행정 절차가 복잡하고 허가율이 낮아 확산에 제동이 걸리는 실정입니다. 셋째, 계통연계 문제입니다. 농촌지역의 배전선로는 대체로 용량이 낮아 다수의 태양광 설비가 동시에 계통에 연결될 경우 과부하가 발생할 수 있습니다. 특히 100kW 이상 규모의 설비는 출력제어 대상이 될 수 있어, 기대 수익이 감소하게 됩니다. 이러한 제약을 극복하기 위해선 적합 작물 선별, 스마트 관개 시스템 도입, 계통접속 용량 사전 진단 등이 병행되어야 합니다. 특히 지역별 지자체와 한전의 협업을 통한 접속 용량 예측 시스템 구축은 설치 실패를 방지하고, 농민의 리스크를 줄이는 데 핵심이 됩니다.
농촌 VPP의 구조와 확장 가능성
가상발전소(VPP)는 소규모 발전원, ESS, 수요자원을 소프트웨어적으로 통합해 하나의 발전소처럼 운영하는 시스템입니다. 농촌형 VPP는 특히 분산되어 있는 태양광, 소형 풍력, 축산계열 바이오가스 설비 등을 집합 운영함으로써, 실질적인 계통 유연성 자원으로 전환시킬 수 있는 중요한 수단이 됩니다. 예를 들어, 충북 옥천군은 2023년부터 농가 단위 태양광 150여 개소와 소형 ESS를 연계한 농촌 VPP 실증 사업을 시작했습니다. 이 시스템은 전력 피크 시간대에 잉여 전력을 저장하거나 판매하여 농가 소득을 증대시키는 구조입니다. 또한 운영 플랫폼을 통해 각 발전소의 상태를 실시간으로 모니터링하고, 출력 최적화 알고리즘을 적용해 계통 안정에도 기여하고 있습니다. VPP의 장점은 단순한 판매가 아닌, 전력시장에서의 다양한 수익 모델 창출에 있습니다. 예컨대 유연성 자원 시장에 참여하거나, 실시간 가격 기반 거래를 통해 기존보다 높은 단가로 전력을 거래할 수 있습니다. 농가 입장에서도 고정 수익 외에 탄력적 수익을 얻을 수 있다는 점에서 매력적인 구조입니다. 다만, 이를 위해서는 몇 가지 인프라가 선결되어야 합니다. 첫째, 농가 단위 설비에 통신 장비(RTU 등)를 설치해 실시간 데이터 연동이 가능해야 하며, 둘째, 플랫폼 사업자와의 계약 구조가 명확해야 합니다. 셋째, 정부의 정산 시스템과 연계되어 합리적인 보상체계가 마련되어야 VPP가 지속가능한 비즈니스로 정착할 수 있습니다.
계통연계와 농촌에너지 자립 전략
농촌에서 재생에너지를 확대하는 데 있어 가장 현실적인 걸림돌은 바로 ‘계통연계’입니다. 대부분의 농촌지역은 전압이 낮고, 배전망이 오래된 경우가 많아 출력제한(Curtailment) 발생 가능성이 큽니다. 특히 낮 시간대 태양광 출력이 몰리면서 일시적인 전압 상승, 주파수 불안정 등으로 인해 자동 출력제어가 발생하는 일이 잦습니다. 이에 따라 일부 지역에서는 계통 혼잡 완화를 위한 지역 분산형 전략이 시도되고 있습니다. 예를 들어, 전북 익산은 '지역 전력자립 특구'로 지정되어, 일정 구역 내 재생에너지와 ESS를 자체 순환형으로 운영하는 마이크로그리드 체계를 도입하고 있습니다. 이처럼 전기를 외부에 보내지 않고 내부에서 저장하고 소비하는 구조는, 계통연계 부담을 줄이면서 에너지 자립률을 높이는 방안이 됩니다. 또한, 수요반응(DR) 기술과 결합하면 더욱 효과적입니다. 농업용 펌프, 축사 냉방기 등은 수요시간을 조정할 수 있는 자원이므로, 전력 수요를 피크 시간대에서 분산시켜 계통 안정에 기여할 수 있습니다. 이를 통해 농가 역시 DR 보상을 받을 수 있는 구조가 가능합니다. 계통연계 전략의 핵심은 ‘단순 연결’이 아닌 ‘스마트한 연결’입니다. 출력예측, 분산제어, 수요자원 연계 등 다양한 기술이 통합되어야 하며, 지역 기반의 전력 운영센터(지역형 DSO)의 구축도 검토될 필요가 있습니다. 궁극적으로 농촌형 재생에너지 계통 전략은 기술, 정책, 주민 수용성이라는 세 축이 함께 작동할 때 진정한 성과를 거둘 수 있습니다.