2026년 이후 재생에너지 중심의 전력 공급이 확대되면서, 전력계통의 '유연성' 확보가 절실해지고 있습니다. 태양광·풍력 등 변동성 재생에너지(VRE)는 예측이 어렵고 출력이 불규칙해, 기존의 경직된 전력망 운영 체계로는 대응이 어렵습니다. 본 글에서는 VRE 확대에 따른 출력제어 상황, 유연성 자원의 실제 사례, 그리고 정책과 기술이 결합된 계통 대응 전략을 중심으로 전력계통 유연성 확보 방안을 살펴봅니다.
출력제어 증가와 유연성 수요의 상관관계
2020년대 중반 이후, 재생에너지 발전량이 빠르게 증가하면서 계통 운영 측면에서 가장 민감한 이슈는 ‘출력제어’입니다. 출력제어란 재생에너지 발전량이 수요보다 많을 때, 발전을 인위적으로 줄여 계통 안정성을 확보하는 조치입니다. 현재는 제주도, 전남 일부 지역에서 일일 단위로 출력제어가 이뤄지고 있지만, 2026년 이후에는 충청권, 강원권까지 확산될 가능성이 제기되고 있습니다. 문제는 출력제어가 자주 발생하면, 재생에너지 투자자 입장에서 수익 예측이 어려워지고 시장 위축으로 이어질 수 있다는 점입니다. 특히 태양광 중심의 발전소는 일몰 직전 시간대에 출력이 급증하고, 이 시점에 수요가 감소하면 계통이 불안정해져 출력제어는 불가피해집니다. 전통적인 중앙 집중형 발전 체계에서는 이러한 유연성 요구를 충족시키기 어렵기 때문에, 전력계통 전체의 구조 전환이 요구됩니다. 유연성 자원은 이러한 변동성 전원에 대응하기 위한 핵심 요소로, 대표적으로 ESS(에너지저장장치), DR(수요반응), GT(가스터빈), 양수발전 등이 활용됩니다. 예를 들어, 충청북도 단양 지역에 설치된 100MW급 ESS는 주간 태양광 잉여 전력을 저장한 뒤, 오후 수요 증가 시간대에 방전함으로써 출력제어를 최소화하고 있습니다. 또한 서울과 경기 지역에서는 실시간 수요반응(DR)을 통해 피크 시간대의 부하를 분산하고 있습니다. 이처럼 유연성 자원의 전략적 배치가 출력제어 감소와 계통 안정성 확보에 직결되는 시대가 본격화되고 있습니다.
다양한 유연성 자원의 출력제어와 효과
전력계통 유연성 확보는 단일 기술로 해결되는 문제가 아닙니다. 현재는 다양한 자원을 결합하여 유기적으로 운영하는 ‘복합 유연성 모델’이 주목받고 있습니다. 가장 널리 알려진 자원은 ESS지만, 상황에 따라 효율적인 방식은 다양합니다. 예를 들어, 산업단지에서는 자가발전기와 ESS를 동시에 운영하여 자체 수요를 조절하고, 잉여 전력은 DR 시장에 참여시켜 수익을 확보하는 방식이 활용되고 있습니다. 또한 농촌 지역에서는 ‘농촌형 VPP’ 모델이 부각되고 있습니다. 개별 농가의 소규모 태양광과 ESS를 하나의 가상발전소(VPP)로 집합 운영해, 계통 불안정 시 자동으로 충방전 명령을 내려 수요·공급 균형을 유지합니다. 이는 단순히 기술의 문제를 넘어, 지역 기반 전력 거버넌스 모델로 확장되고 있습니다. 한편, 양수발전 역시 계통 유연성 확보에 중요한 역할을 합니다. 특히 2025년 기준 국내 최대 양수발전소인 무주양수발전소는, 야간 시간대 잉여 전력을 이용해 물을 상류로 끌어올리고, 피크 시간대에 이를 방류해 전기를 생산함으로써 피크 부담을 분산시키는 데 기여하고 있습니다. 이 방식은 출력제어 없이도 간접적으로 재생에너지의 불규칙성을 흡수할 수 있어, 장기적인 전력망 설계에 필수 자원으로 자리 잡고 있습니다. 이러한 다양한 유연성 자원은 단독으로도 중요하지만, 계통 연계형 ICT 기술과 접목될 때 더욱 큰 효과를 발휘합니다. 예를 들어, ESS의 충방전 스케줄은 기상예측 AI, 수요 예측 시스템과 연동돼야만 실제 운영에서 효과를 극대화할 수 있습니다. 결국, 유연성 확보란 단순히 자원을 설치하는 것이 아니라, 이 자원을 정밀하게 통합 제어할 수 있는 운영 인프라 구축까지 포함한 종합 전략이 되어야 합니다.
정책과 기술을 연계한 유연성 확보 전략
지금까지의 사례와 현황 분석을 통해 알 수 있듯, 전력계통의 유연성은 기술과 정책, 시장의 3박자가 맞아야만 제대로 작동합니다. 그러나 현실에서는 기술 발전에 비해 정책 제도와 시장 인프라가 아직 따라오지 못하고 있는 경우가 많습니다. 특히 국내 ESS 보상체계는 아직까지 일괄적 기준에 머물러 있어, 실제 운영 특성에 따라 세분화된 정산체계가 필요하다는 지적이 많습니다. 예를 들어, 피크저감용 ESS와 출력제어 대응용 ESS는 운영 목적과 시간대가 명확히 다르기 때문에, 이에 맞는 차등 보상체계가 필요합니다. 최근 전력거래소와 산업통상자원부는 2027년까지 ESS 운영 목적에 따른 정산시스템 개편을 추진하고 있으며, 이 과정에서 AI 기반 실적 분석 시스템도 도입될 예정입니다. 이는 유연성 자원의 시장 참여를 촉진하고, 민간 투자를 활성화하는 촉매제가 될 수 있습니다. 또한 수요반응(DR)의 경우도 마찬가지입니다. 현재는 일부 대기업 중심으로 DR이 참여되고 있지만, 앞으로는 중소규모 사업장과 상가, 가정도 참여할 수 있도록 간편한 등록 시스템과 스마트미터 보급이 병행돼야 합니다. 유럽에서는 DR 참여의 약 30% 이상이 일반 가정에서 발생하는데, 이는 그만큼 정책이 수요자 중심으로 설계되어 있다는 증거입니다. 정책적 유연성 확보 전략은 기술만큼이나 중요합니다. 지역별 유연성 자원 설치 목표를 명확히 하고, 이를 전력망 투자와 연계하거나, VPP 사업자에게 계통 안정화 기여도에 따른 인센티브를 제공하는 방식도 고려해야 합니다. 기술이 아무리 좋아도 계통에 편입되지 못하면 무용지물이 되기 때문입니다. 종합적으로 볼 때, 전력계통 유연성 확보는 단기 대응이 아닌 중장기 전략이어야 하며, 기술, 정책, 시장이 정합적으로 결합된 통합 솔루션 설계가 핵심입니다. 지금이야말로 민간과 공공이 협력해 ‘예측 불가능한 시대의 전력계통’을 준비해야 할 때입니다.