2025년을 기점으로 재생에너지 보급이 가속화되며, 출력제어 문제가 더욱 빈번해지고 있습니다. 특히 출력이 급증하는 오후 시간대, 수요와 공급 간 불균형은 전력계통 안정성을 위협하고 있으며, 이는 전력품질 저하와 투자 매력도 하락으로 이어지고 있습니다. 이 글에서는 실제 출력제어가 발생하는 원인을 분석하고, ESS 기술의 대응 효과, AI 기반 예측 강화 방안, 그리고 제도 개선이 어떻게 현실적인 해법이 될 수 있는지를 상세히 설명합니다.
출력제어의 근본 원인과 ESS대응 방안
태양광과 풍력 중심의 재생에너지는 기후 및 자연환경의 영향을 많이 받아 출력이 불규칙합니다. 일반적으로 출력제어는 “수요보다 공급이 많아 계통 불안정이 예상될 때” 실행되는데, 이는 단순한 기술 문제라기보다, 계통 설계·운영의 유연성 부족에서 비롯됩니다.
실제 사례를 보면, 2024년 하반기 기준, 제주도는 하루 평균 2~3회 출력제어가 발생하고 있으며, 일부 사업자는 연간 40%에 가까운 출력 손실을 보고 있습니다. 이는 설비 자체의 문제라기보다, 송전망 용량이 부족하고, 유연성 자원이 부족한 상태에서 재생에너지의 집단적 출력을 계통이 감당하지 못하는 구조적인 문제입니다. 또한 수도권 및 내륙 일부 지역에서도 예외가 아닙니다. 충북 북부 지역에서는 농촌 태양광 설비의 출력이 오후 1시~3시 사이에 몰리며, 이 시간대 전력 수요는 오히려 감소하고 있습니다. 이로 인해 공급 과잉 현상이 발생하고, 피크 시간에 사용되지 못한 전력은 강제로 제어되는 상황입니다. 이러한 현실에서 중요한 것은, 출력제어가 ‘일시적 선택’이 아닌, ‘구조적 회피 전략’으로 바뀌어야 한다는 점입니다. 즉, 전력망 설계, 자원 배치, 실시간 운전 제어 등 시스템 전반에 걸쳐 근본적인 대응이 필요하다는 뜻입니다.
ESS를 활용한 실질적 예측강화 전략
ESS(Energy Storage System, 에너지저장장치)는 출력제어 문제를 가장 직접적으로 완화할 수 있는 기술 중 하나입니다. 간단히 말해, 재생에너지가 많이 생산될 때 저장해 두었다가, 수요가 높을 때 방출함으로써 공급과 수요를 시차 보정해 주는 역할을 합니다. 하지만, ESS가 있다고 해서 자동으로 모든 출력제어 문제가 해결되는 것은 아닙니다. ‘어떻게 운영하느냐’가 핵심입니다. 예를 들어, 충남 아산 지역의 20MW급 태양광 발전소는 하루 평균 2시간가량 출력제어 대상에 포함됐지만, 2023년 하반기부터 5 MWh 용량의 ESS를 도입해 자동 충전·방전 시스템을 운영한 결과, 연간 출력제어 시간이 45% 감소했습니다. 여기서 핵심은 ESS의 ‘운영 알고리즘’이었습니다. 기상예측, 부하예측, 계통상태 데이터와 연동하여, ESS가 자동으로 충방전 모드를 전환하게 한 것입니다. 한편, ESS는 단순히 ‘출력저감용’이 아니라, 다기능 자원으로 활용될 수 있습니다. 예컨대, 야간에 저장된 전력은 피크 시간대에 방전하여 수익 창출이 가능하고, 주파수 조정, 전압 유지 등 계통 보조서비스 역할도 수행할 수 있습니다. 이처럼 ESS의 활용도를 다각화하면, 단순한 비용 지출을 넘어 장기적인 수익모델로도 확장 가능합니다. 또한 정책적인 측면에서도 변화가 감지되고 있습니다. 산업통상자원부는 2026년부터 ‘출력제어 회피용 ESS 설치 시 보조금 지원’을 검토하고 있으며, 전력거래소는 ‘출력제어 회피 기여도’를 기준으로 한 ESS 가산점 제도 도입을 논의 중입니다. 결국, ESS는 단순한 설치를 넘어서 ‘예측 기반 운영’과 ‘정책 연계’가 함께 이뤄져야 효과가 극대화된다는 사실을 보여줍니다.
AI 예측·제어와 제도 변화가 만든 해소방안
ESS만으로는 출력제어 문제를 완전히 해결할 수 없습니다. 더욱 근본적인 해법은 ‘예측 정확도 향상’과 ‘실시간 제어 능력 확보’, 그리고 이를 뒷받침하는 제도적 체계 구축입니다. 특히 AI 기반의 출력 예측은 향후 출력제어 회피 전략의 중심이 될 것입니다. 최근 한국전력과 기상청이 공동으로 개발 중인 ‘AI기반 태양광 출력 예측시스템’은, 일사량, 구름 이동, 기온 변화 등을 실시간으로 분석하여 시간 단위 발전량을 90% 이상 정확도로 예측하는 기술입니다. 이 기술이 상용화되면, ESS와 DR 자원을 사전 배치하고, 출력 과잉 예상 시간대에 계통 운영자가 선제적으로 대응할 수 있게 됩니다. 또한 제도 측면에서는 출력제어 대상 선정 기준의 투명성과 예측 가능성이 관건입니다. 현재는 전력거래소가 시간별 발전량과 수요를 예측해 제어 대상을 지정하지만, 기준이 공개되지 않아 사업자의 불만이 큽니다. 향후에는 ‘출력제어 예측 알림 시스템’, ‘출력 손실 보상 기준 고도화’ 등 투명성 강화 정책이 병행돼야, 사업자들이 사전에 대응 전략을 수립할 수 있습니다. 더불어 DR 자원도 출력제어 회피 자원으로 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 특정 시간대에 수요를 유도하거나 분산시킬 수 있다면, 공급 과잉 상황을 방지할 수 있습니다. 이미 일부 대형 쇼핑몰과 산업단지에서는 DR 시스템을 통해 실시간 수요 이동이 가능해졌고, 이는 출력제어 없는 계통 운영의 중요한 열쇠가 될 수 있습니다. 결론적으로, 재생에너지 확대에 따른 출력제어는 피할 수 없는 흐름이지만, 기술적·제도적 수단을 적시에 투입하면 그 영향은 충분히 줄일 수 있습니다. ESS는 그중 하나의 강력한 무기이며, AI 예측과 제도 혁신은 이를 완성하는 핵심 열쇠입니다. 향후 출력제어는 ‘강제 조정’이 아니라 ‘스마트한 예방’으로 전환되어야 하며, 이를 위해 정부, 사업자, 기술 기업 간의 긴밀한 협력이 요구됩니다.