[2021 쟁점 분석] (21)텍사스 정전사태의 반면교사

미국 ‘텍사스의 정전사태’가 전력체계 구축 방향의 화두가 되고 있다. 재생에너지 확대를 반대하는 쪽은 혹한에 따른 풍력발전 중단이 정전의 원인을 제공했다며 재생에너지의 한계를 강조하고, 재생에너지 확대를 주장하는 측은 풍력뿐 아니라 전통적인 화력발전 역시 상당 부분 중단됐다고 강조한다. 텍사스 정전사태는 재생에너지의 변동성으로 인한 위험성, 안정적인 송전망 운영을 위한 전력시장체계 등의 논쟁으로 확산하고 있다. 바이든 행정부가 추진하고 있는 저탄소 체제로의 전환에서 풍력과 태양광에 의존하는 것이 과연 적절한 것인지를 둘러싼 논쟁은 정치적 대립으로 확대되고 있다.●송전망도 미국 다른 지역과 연결 안 돼 큰 피해

텍사스는 거대한 면적과 풍부한 자원으로 한국과 전혀 다른 환경이지만, 전력망 운영에선 한국처럼 섬과 같다는 점에서 텍사스 정전사태는 반면교사로 바라볼 필요가 있다. 한국 정부는 지난달 5일 전남 신안을 중심으로 약 48조 5000억원을 투자하는 발전용량 기준 8.2GW 규모의 해상풍력단지 조성을 발표한 상황이다.

30년 만의 ‘겨울폭풍’이 미국 전역을 강타하면서 미국은 전례 없는 추위와 폭설을 경험했다. 뜨거운 태양과 높은 기온으로 선벨트라고 불리는 미국 남부 지역의 기온이 알래스카주보다 더 추운 영하 20도 이하로 낮아졌다. 이러한 기상이변은 기후변화로 북극의 찬 기운을 막아 주던 제트기류가 약화되면서 찬 공기가 평소에 비해 훨씬 더 남쪽으로 내려온 것이 원인으로 지목되고 있다. 일시적인 이변이 아니라 기후변화에 따라 앞으로 반복적으로 나타날 수도 있는 현상이다.

갑작스러운 기상이변으로 인한 전력수요의 폭증과 발전설비의 고장 및 운영 중단은 텍사스주에 대규모 정전사태를 가져왔다. 텍사스의 전력생산에서 천연가스를 이용한 가스화력발전이 가장 큰 비중을 차지하지만 풍력 역시 연평균 25%의 높은 비중을 나타낸다. 텍사스의 풍력 발전량을 국가 단위로 환산해 비교하면 전 세계 6위 규모이다. 풍력의 특성상 시기에 따라 발전량 차이가 크지만 2020년 5월의 경우 풍력은 텍사스주 전체 시간당 전력수요의 59%를 충족시키기도 했다. 저렴하면서도 풍부한 천연가스와 풍력이 조화를 이루고 있는 텍사스의 전력망은 이상적이며 안정적인 것으로 간주돼 왔다. 실제로 미국 내 전력망의 신뢰성을 평가하는 북미전력신뢰성위원회(NERC)는 2020년 11월 보고서에서 극단적 기상악화 등이 발생할 경우 텍사스의 전력수요는 최대 67.2GW에 이를 것으로 예상했다. 공급능력은 82.3GW이므로 일부 발전소의 고장 및 정비 등에도 불구하고 큰 문제는 없을 것으로 예상했다.

하지만 예상을 뛰어넘는 수준의 혹한과 폭설에 전력수요가 폭발적으로 증가하자 전력수요는 예상치를 넘긴 70GW 규모에 이르렀다. 수요폭증 상황에서 혹한 탓에 풍력발전기와 가스배관망이 얼어 가동하지 못하면서 몇 시간 만에 전체 발전기의 40%가 가동을 멈추는 사태가 발생했다. 이에 텍사스주의 전력망을 관리하는 전력신뢰성위원회(ERCOT)는 순환정전을 결정했다. 이에 따라 500만 이상의 가정과 사업체 등은 4일 동안 혹한과 정전에 시달렸다. 평소 ㎿h당 25달러 수준이던 전기 도매요금도 9000달러 수준까지 상승해 변동요금제를 선택했던 가구들은 최대 수백만원에 이르는 전기요금 청구서를 받게 됐으니, 텍사스 겨울폭풍의 여파는 여전히 지속되고 있다.

정전 초기에는 풍력발전기의 동결로 인해 대규모 정전이 발생한 것으로 알려져 재생에너지의 취약성을 중심으로 논란이 진행됐다. 하지만 이후 가스화력발전, 석탄화력발전과 원자력 등도 혹한에 따른 영향으로 발전을 중단하거나 발전량이 감소한 것으로 밝혀지면서 전력시스템 전반을 둘러싼 논쟁으로 확대되고 있다. 발전기가 고장 나거나 전력수요가 공급을 초과할 경우 일반적으로 예비로 지정해 놓았던 발전기가 투입되거나 다른 지역의 전력을 공급받아 문제를 최소화할 수 있지만 텍사스는 예비발전기 확보가 의무사항이 아니었으며, 송전망 역시 미국 내 다른 지역과 연결돼 있지 않아 피해가 더 커졌다.

●2011년·2014년에도 전력대란… 시스템 불변

텍사스는 2011년에도 한파로 전력부족 사태를 경험한 바 있다. 당시 연방에너지규제위원회(FERC)는 이와 같은 사태에 대응할 수 있도록 예비발전기 지정 등의 방안을 마련할 것을 요구했지만 ERCOT는 이를 의무화하지 않았다. 2014년에도 텍사스는 한파와 발전기 고장 등으로 도매가격이 상한선이던 ㎿h당 5000달러까지 급등했다. 주기적으로 많은 피해와 문제를 겪었음에도 왜 텍사스의 전력체계는 변화하지 않았을까?

한국전력이라는 단일 송·배전 운영회사, 과거 한전 산하에 있던 발전설비를 분할한 6개의 발전 자회사 및 소수의 민간발전, 그리고 표준화된 전력요금체계에 익숙한 우리로서는 이러한 미국의 풍경이 매우 낯설다. 이런 미국을 이해하려면 지난 30년간 진행된 전력시장의 변화를 살펴볼 필요가 있다.

발전소에서 생산한 전기가 송전 및 배전 과정을 거쳐 소비자에게 전달되고, 소비자는 사용한 만큼의 요금을 납부하는 체계는 1882년 에디슨 조명회사가 뉴욕의 펄스트리트 발전소에서 생산한 전력을 맨해튼 59가구에 자체적으로 가설한 전선으로 공급하면서 시작됐다. 발전·송전·배전으로 이어지는 이러한 수직적 통합구조는 전 세계 많은 지역에서 100년 이상 비슷한 형태로 유지돼 왔다. 미국에서 이러한 구조의 수직통합형 민간전력회사(IOU)들은 주 정부의 규제를 받는 대신 지역별로 독점권을 가지고 정해진 요율에 따라 요금을 징수했다. 전력요금은 전체 비용을 기준으로 사업자에게 적정수익률을 보전할 수 있는 수준에서 규제기관의 승인을 받아 결정됐다. 이 구조는 현재 우리나라와 동일하다.

그러나 1990년대 전력 부문에서도 시장경쟁을 촉진한다면 전체적인 요금이 낮아질 것이라는 주장이 대두됐다. 전력 도매시장에서의 경쟁 활성화를 주요 내용으로 하는 에너지 정책법(EPACT)이 1992년 통과되면서 미국의 전력시장은 큰 변화를 겪기 시작했다. 미국 연방정부는 발전 부문에 대한 경쟁을 확대하려면 송전망에 대한 접근권 보장이 필요하다고 판단, 법률로 송전망을 개방하도록 했으며 기존 전력회사의 송전기능을 의무적으로 분리하도록 했다. 이에 따라 각 지역에 전력망을 운영하는 독립적인 계통운영자(ISO)와 광역송전기구(RTO)가 설립됐다. RTO와 ISO는 송전망을 보유하지는 않지만 송전망을 관리하면서 송전 및 예비력 확보, 품질유지 서비스, 계통관리 등을 담당하는 역할을 수행했다. 현재 미국의 전력망은 10개의 시장으로 크게 구분되며 텍사스의 경우 전기신뢰위원회(ERCOT)가 설립돼 전력망을 책임지고 있다.

여기에 더해 1996년 FERC가 경쟁촉진조치로 ‘명령 888’(Order 888)을 발표하면서 각 주의 전력시장이 주정부의 규제를 받는 수직통합형 전력회사 중심의 전통적 규제모델과 시장기반의 중앙집중형 모델로 점차 분화됐다. 시장기반 모델은 가장 낮은 가격으로 생산되는 전기부터 우선적으로 판매되는 구조로서 발전사업자들이 최대의 효율을 추구해 가격을 낮추면 결국 소비자가 부담하는 가격이 인하될 것이라는 가정을 전제로 한다.

텍사스주는 1999년 당시 주지사였던 조지 W 부시가 시장경쟁에 기반한 새로운 전력시장 체계가 주민에게 더 많은 선택권, 더 낮은 요금을 제공할 것이라며 광범위한 범위의 규제완화 정책을 도입했다. 이후 텍사스의 전력 부문은 200여개 업체가 경쟁하는 체제로 전환됐으며 2002년부터 소비자들은 소매전기 공급업체(REP) 간 가격 및 조건 비교를 통해 사용량 등을 고려해 이동통신 요금과 같이 다양한 요금제와 부가서비스들을 선택할 수 있게 됐다. 텍사스주의 저렴하고 풍부한 가스 및 풍력의 존재, 그리고 업체 간 경쟁에 따라 2021년 3월 현재 텍사스의 평균 전기요금은 ㎾h당 8.91센트로 미국 평균보다 22% 낮다. 가격 측면에서 본다면 텍사스의 전력거래시스템은 규제완화의 목표를 상당 부분 달성한 셈이다.

하지만 저렴한 요금은 반대로 전체 전력시장의 불안정을 가져왔다. 미래의 기대수익을 기반으로 사업자들이 발전시설에 대한 투자를 결정함에 따라 안정적인 전력시스템과는 거리가 멀어졌다. 환경규제 강화와 낮은 전력요금 등이 겹치면서 상대적으로 발전원가 비중이 높아진 석탄 및 원자력 발전 등은 경쟁력을 상실하고 점차 축소돼 갔다. 상시 가동되면서 기저부하를 담당하는 석탄과 원자력의 비중 감소에 따라 2013년 NERC는 2022년에 이르면 텍사스의 전력예비율이 5%까지 하락할 것으로 예측하고 대책을 촉구하기도 했다. 규제가 완화됨에 따라 전력수요가 증가하면 소규모 민간발전사들이 발전량을 고의로 줄여 전력가격 상승을 유도하고 고액으로 전력거래 시장에 입찰해 수익을 추구하는 등 시장교란 사례가 발생하기도 했다.●재생 발전 확대로 기존 전력시스템 변화 요구

텍사스의 전력시장은 규제완화를 통한 공급 확대 및 가격하락과 더불어 시스템의 취약성이 확대되는 현상이 동시에 발생했고 이런 불균형이 예상치 못한 혹한과 폭설로 드러나게 됐다고 볼 수 있다. 예비발전기의 지정을 포함한 전체 전력망의 유지와 안정을 위한 여러 방안이 논의되기 시작했지만 현재로서는 어떠한 변화가 있을지 예측하기 어렵다.

텍사스의 정전사태를 계기로 최근 전력시장에 대한 섣부른 규제 완화나 다양화 등은 위험하다는 인식이 확산한다. 하지만 재생에너지의 확대로 대표되는 변동성 에너지원의 확대는 소수의 대규모 발전설비를 중심으로 형성된 기존 전력시스템의 변화를 요구하고 있다. 이미 전남, 제주 등 지역 내 수요에 비해 재생에너지 공급이 많은 지역은 수급불균형으로 전력계통의 불안정 사례가 증가하고 있다. 여기에 더해 전기차 및 에너지저장시설의 확대는 문제를 더욱 복잡하게 만들고 있다. 우리나라의 현행 전력시장은 변동성이 강한 재생에너지원의 확대, 다양한 사업자의 시장참여를 제한해 시장운영의 자율성과 효율성 측면에서 약점이 많다. 분산에너지원의 확대는 현재와 같은 단순한 일방적 전력공급 차원을 넘어 전력거래 및 관련 서비스에 대한 상호 정보교환을 수행하는 새로운 플랫폼을 필요로 하고 있다. 또한 가격시스템을 이용한 효과적인 자원배분이 이루어질 수 있도록 다양한 가격결정 시스템의 도입이 요구되고 있다.

대규모 해상풍력 시설에 대한 투자는 그것이 최대한 잘 가동되고 긍정적인 역할을 할 수 있는 시스템이 갖춰질 때 더 큰 의미가 있다. 텍사스의 대규모 정전사태는 전체적인 전력시스템 변화의 올바른 방향에 대해 한국 정부에도 과제를 주고 있다.