재생에너지 확대로 운전 5배 늘었지만 비용 보상 여전히 부족
용량요금·보조서비스 확대 주문…“계통 안정 가치 반영해야”
핵심 주기기 국산화율 0%…“부품 따라 최대 70% 비용 절감”
▲황태규 한국수력산업협회 수석연구원이 24일 에너지경제신문 주최, 기후에너지환경부·한국전력·한국수력원자력 후원으로 서울 중구 대한상공회의소에서 열린 '대한민국 물에너지 산업 포럼 2026'에서 주제발표를 하고 있다. 사진= 유병욱 기자
재생에너지 확대에 따라 양수발전의 역할이 커지고 있지만 운전 횟수 증가에 따른 비용 부담과 미흡한 보상체계가 사업 확대의 걸림돌이라는 지적이 나왔다. 장주기·대용량 에너지저장장치(ESS)인 양수발전의 계통 안정화 가치를 전력시장에 제대로 반영하고, 핵심 주기기의 국산화를 통해 비용 절감과 에너지 안보를 동시에 확보해야 한다는 제언이다.
황태규 한국수력산업협회 수석연구원은 24일 에너지경제신문 주최, 기후에너지환경부·한국전력·한국수력원자력 후원으로 서울 중구 대한상공회의소에서 열린 '대한민국 물에너지 산업 포럼 2026'에서 '재생에너지 확대를 위한 양수발전의 역할과 필요성'을 주제로 발표했다.
양수발전은 상·하부 저수지를 활용해 전력을 저장하고 필요할 때 다시 생산하는 대표적인 장주기 에너지저장장치다. 전력이 남을 때는 하부 저수지의 물을 상부로 끌어올려 저장하고, 전력이 부족할 때는 상부 저수지의 물을 방류해 발전하는 방식이다.
이 같은 구조 덕분에 수십 기가와트시(GWh) 규모의 전력을 4~10시간 이상 저장할 수 있으며, 갑작스러운 정전이 발생했을 때 전력을 공급하는 블랙스타트 기능과 계통 안정화에 필요한 관성 제공도 가능하다. 설계 수명도 40~60년에 달해 대용량 전력계통 운영에 적합한 저장기술로 평가된다. 정부 계획대로 신규 사업이 추진되면 국내 양수발전 설비는 현재 4.7GW에서 2034년 이후 약 9GW 규모로 확대될 전망이다.
황 수석연구원은 “장주기 저장과 정전 복구, 관성 제공, 수십 년의 설계 수명이라는 장점을 동시에 갖춘 상용 기술은 현재 기준으로 양수발전이 유일하다"며 “재생에너지의 변동성을 양수발전의 유연성으로 상쇄할 수 있다"고 말했다.
다만 양수발전의 역할이 확대되는 만큼 비용 부담도 함께 커지고 있다는 점을 가장 큰 과제로 지적했다.
과거에는 심야 시간대 남는 전력을 활용해 물을 끌어올리고 피크 시간대에 발전하는 방식이었지만, 최근에는 낮 시간대 태양광과 풍력 발전이 급증하면서 잉여전력을 저장하기 위한 주간 펌핑 운전이 크게 늘어나고 있다. 실제 국내 양수발전소의 주간 펌핑 운전 횟수는 10년 전보다 약 5배 증가했다.
운전 횟수가 늘어나면 설비 피로도가 높아지고 기계 수명이 단축되는 만큼 발전사의 유지·보수 비용도 증가하게 된다. 그러나 현재 전력시장에서는 이 같은 추가 비용과 계통 안정화 기능이 충분히 보상받지 못하고 있다는 설명이다.
황 수석연구원은 “예전에는 정해진 시간에만 운전하면 됐지만 지금은 재생에너지 확대에 따라 운전 시간이 크게 늘어나 기계 수명에 따른 손실 비용까지 발생하고 있다"며 “양수발전이 제공하는 유연성과 계통 안정화 가치가 시장에서 제대로 평가받을 수 있도록 제도 개선이 필요하다"고 말했다.
지난해 4월 전력시장 정산규칙 개정으로 양수동력비 절감과 주파수 조정서비스 보상이 신설되면서 기존 양수발전 16기, 총 4.7기가와트(GW) 기준 연간 약 478억원의 사업성 개선 효과가 발생했다. 그러나 하루 단위 총량 거래 중심의 시장 구조는 양수발전의 특성을 아직 충분히 반영하지 못하고 있다는 지적이다.
황 수석연구원은 용량요금의 24시간 인정과 보조서비스 시장 활성화 등을 통해 양수발전의 공익적 기능을 보상하는 체계가 마련돼야 한다고 강조했다.
황 수석연구원은 비용 절감과 공급망 안정성을 확보하기 위해 핵심 주기기의 국산화도 시급한 과제로 제시했다.
현재 국내 양수발전소 7곳의 펌프수차와 발전전동기 등 핵심 주기기는 모두 알스톰, GE, 후지, 히타치 등 해외 업체 제품에 의존하고 있다. 2021년 완료된 삼랑진양수발전소 현대화 사업 역시 신규 주기기를 GE가 공급했다.
그는 수력·양수발전은 자연조건에 따라 설계가 달라져 원전처럼 표준화가 어려운 구조적 특성 때문에 국산화가 쉽지 않았다고 설명했다. 그럼에도 에너지 안보와 공급망 안정성을 고려하면 해외 의존도를 낮춰야 한다고 강조했다.
황 수석연구원에 따르면 국산화는 비용 경쟁력 측면에서도 효과가 확인됐다. 실제 견적을 비교한 결과 한 수력발전 설비의 가이드베어링은 해외 업체가 약 10억원을 제시한 반면 국내 업체는 1억5000만원을 제시했다. 또 다른 댐의 수차 러너 역시 해외 업체는 22억원, 국내 업체는 18억원으로 국내 기업의 가격이 더 낮았다.
황 수석연구원은 “국내 제작사와 실제 견적을 비교한 결과 부품에 따라 최대 70% 수준의 비용 절감 효과가 확인됐다"며 “국산화는 공급망 안정뿐 아니라 경제성 확보 측면에서도 충분한 경쟁력을 갖고 있다"고 말했다.
이어 “2034년까지 계획된 9GW 규모의 신규 양수발전이 적기에 준공되려면 정책과 기술, 환경, 산업을 따로 볼 것이 아니라 하나의 통합 전략 아래 추진해야 한다"며 “양수발전을 장주기 대용량 전력저장장치이자 국가 에너지 안보를 뒷받침하는 핵심 인프라로 육성해야 한다"고 강조했다.
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