서울공대, 탄소중립 위한 에너지 믹스 방안 제시...‘이슈&보이스’ 포럼 개최 
국내 에너지 정책 이슈 및 성공적 에너지 전환 위한 기술적 요구 논의 


▲ 서울공대 ‘이슈&보이스’ 포럼 기념사진    
  
서울대학교 공과대학(이하 서울공대)은 지난 2월 18일 관악캠퍼스 310동 엔지니어 하우스에서 ‘이슈&보이스(Issue & Voice)’ 포럼을 개최했다고 밝혔다. 이슈&보이스 포럼은 공학자들이 우리 사회가 직면한 난제들에 침묵하지 않고, 과학기술에 기반한 이성적인 목소리를 내기 위해 지난 2024년부터 시리즈로 주최하고 있는 공론의 장이다.

'탄소중립을 위한 여정: 기술로 완성하는 에너지 믹스'를 주제로 열린 이번 포럼은 2050년 탄소 중립 달성, 에너지 고속도로 등 국내 에너지 정책의 주요 이슈를 공유하고, 성공적인 에너지 전환에 필요한 기술적 요구 사항을 함께 논의하고자 마련됐다. 

구윤모 서울대 공학전문대학원 교수가 사회를 맡은 이날 포럼은 김영오 서울대 공과대학장의 환영사와 김주영 더불어민주당 의원, 우재준 국민의힘 의원의 축사로 시작됐다. 김성재 서울대 에너지 이니셔티브 연구단(이하 SNUEI) 단장이 이번 포럼을 주최한 SNUEI를 소개했으며, 이규섭 서울대 전기정보공학부 교수가 포럼 주제에 대한 발제를 이어갔다.
마지막 순서로 이종수 서울대 연구처장이 좌장을 맡아 에너지 분야 전문가들이 참여한 토론이 진행됐다. 토론에는 안병옥 서울대 지구환경과학부 특임교수(前 환경부 차관), 윤재호 한국에너지공과대학교 에너지공학부 교수, 심형진 서울대 에너지시스템공학부 교수, 최명환 한국전력공사 계통기술실장이 패널로 참석해 다양한 관점의 의견을 제시했다.

환영사에 나선 김영오 학장은 “에너지 믹스는 ‘가장 싼 전원(電源)을 고르는 문제’를 넘어 안정성·유연성·제어가능성·사회적 수용성을 함께 설계하는 시스템 공학의 문제”라며 “미래의 에너지 믹스는 단순한 비용 경쟁이 아니라, 복잡한 시스템 최적화의 산물이어야 한다”고 강조했다. 아울러 “오늘 포럼이 특정 에너지원에 대한 찬반의 정쟁을 넘어, 기술과 정책, 학문과 산업, 중앙과 지역을 잇는 출발점이자, 대한민국의 지리적·산업적 특성에 맞는 '최적의 한국형 에너지 포트폴리오'를 설계하는 건설적인 토론의 장이 되길 기대한다”고 밝혔다.

김성재 SNUEI 단장은 “그간 산개되어 있던 에너지 연구 분야를 에너지 생산·전달·소비·저장·순환·법/정책의 6개 분야로 구분하고, 서울대 내 연구자를 각 분야와 매칭시켜 조직화한 연구단”이라고 SNUEI를 소개하며 “융합 교육을 통해 분절됐던 각 에너지 연구 분야를 잇는 젊은 초융합 인재를 양성하고, 서울대와의 연구를 희망하는 민간·국책·해외 연구 기관과의 컨택 포인트(contact point)를 구축할 뿐 아니라 다양한 포럼, 발표, 방문을 기획해 국가 에너지 정책에 대한 목소리를 낼 계획”이라고 교육·연구·정책을 아우르는 연구단의 목표를 설명했다.

발제를 맡은 이규섭 교수는 그간 습관적으로 발전단가(Levelized Cost of Energy)를 최우선 순위에 뒀던 에너지 믹스 관련 기존 논의의 한계를 지적하며, 경제성은 에너지 믹스라는 거대한 퍼즐의 한 조각일 뿐이라는 점을 강조했다. 석탄 화력, 가스 발전소 등 과거의 주력 자원들은 원할 때 켜고 끌 수 있고 출력 조절이 자유로운 ‘제어가능성’이 기본값(Default)이었기에 전력 계통에서 발전단가가 절대적 기준으로 작용했지만, 자연에 의존하거나 경직돼 있어 자유로운 조절이 어려운 미래의 탄소중립 자원은 그와 판이하기 때문이다.

이 교수는 이런 문제의식에 따라 기존 에너지 믹스 패러다임의 변화 필요성을 역설했다. 미래의 에너지 믹스는 단순한 '최저가 입찰'이 아니라, 태양광, 풍력, 원자력 등 모든 자원이 각자 역할을 수행하며 시스템 전체를 지탱하는 '복잡한 최적화 문제(Optimization Problem)'로 접근해야 한다는 주장이다.

이 교수는 이 최적화 문제의 해결책으로서 ▲발전원의 '제어 능력(Controllability)' 확보, ▲원자력 및 연료전지의 '유연 운전(Flexible Operation)' 기술, ▲유연성을 공급하는 '새로운 발전원'의 개발, ▲에너지 믹스 내 '수요(Demand)'의 역할 재정립, ▲ '에너지 저장장치(ESS)'의 필수적 고려, ▲발전원의 믹스와 전력계통의 수용성을 동시에 고려하는 ‘통합적 계획 방법론’의 도입 등 6가지의 제도적·기술적 요소를 반드시 미래의 에너지 믹스 계획에 포함시킬 것을 제안했다.

아울러 이 교수는 이처럼 기술적 진보를 통해 안정적인 에너지 믹스를 구성하려면 반드시 투자가 뒤따라야 한다고 힘주어 말했다. 그리고 “탄소중립을 달성하는 과정에서도 명확히 비용이 발생한다”면서 “따라서 기술적 최적화를 넘어 이 비용을 누가, 어떻게, 얼마나 부담할 것인가에 대한 깊이 있는 고민과 사회적 합의를 시작해야 진정한 탄소중립 에너지 믹스를 완성할 수 있다”고 전하며 발제를 마무리했다.

이어진 패널 토론에 참여한 안병옥 서울대 특임교수는 탄소중립 에너지 믹스의 중요한 요소로 ‘조절 가능성’과 ‘계통 안정성’을 제시하며, 에너지 믹스는 ‘전원 선택’이 아닌 ‘시스템 설계 방법’의 문제라고 진단했다. 그리고 시스템 설계는 공급 측면에서 재생에너지·저장장치·원전 등을 어떻게 조합해 유연성을 확보할 것인가의 문제이자, 수요 측면에서는 계시별 요금제, 실시간 요금제, 수요 반응(DR), 전기차와 산업 부하의 스마트 제어 등을 통해 전력 소비가 가격 신호에 반응하도록 구조를 설계하는 일이라고 설명했다.

이 시스템 설계는 유연성 자원에 대한 보상 체계, 보조 서비스 시장, 계통 혼잡 비용 반영 등 시장 규칙과 제도 개선까지 포함하는 통합적 개념이다. 안 교수는 “결국 에너지 전환은 공급과 수요가 하나의 구조 안에서 가격과 규칙을 통해 상호작용하도록 만드는 거버넌스의 문제로 이해해야 한다”고 덧붙였다.

윤재호 한국에너지공과대학교 교수는 발전원의 ‘제어 능력’ 확보 필요성을 강조하며, 최근 경제성이 개선된 태양광 발전과 배터리(ESS)를 결합시켜 기본적 유연성을 확보한 재생 에너지를 주력 전원으로 활용하는 전략을 제시했다. 아울러 거대 전원 중심의 전력망 부담 완화 방안으로는 전력을 생산 지역에서 소비하는 '지산지소(地産地消)'형 분산 전원 시스템으로의 전환, 이를 뒷받침할 인공지능(AI) 기반의 지능형 분산 전력망 확대를 언급했다.

그리고 윤 교수는 에너지 안보 차원에서 탄소중립 달성에 접근해야 할 필요성을 짚으며, 재생에너지 설비와 배터리 핵심 광물 등에 대한 공급망(Supply Chain) 강화를 그 구체적 방안으로 들었다. 또한 이러한 인프라 구축과 공급망 확보에 소요되는 비용에 대한 사회적 합의 도출도 병행돼야 한다는 의견을 냈다.

심형진 서울대 교수는 “2050 탄소중립 달성과 국가 산업경쟁력 제고를 위해 과학적 근거에 기반한 합리적인 전원믹스 구성이 필수적”이라고 강조했다. 이어 재생에너지와 원자력은 환경성·경제성·유연성·수용성 지표에서 각자 장단점을 지니지만, 기술 개발로 단점을 보완해 경쟁력을 높이는 게 공학의 중요한 역할이라고 밝혔다. 특히 재생에너지의 간헐성을 보완하는 안정적·경제적 발전원으로, 탄소중립 시대의 전력계통 운영에서 핵심적 역할이 기대되는 소형모듈원자로(SMR)를 설명했다.

심 교수에 따르면, 소형 규모의 강점으로 안전성 및 운전성 극대화가 가능해 원자력 분야에서 주목받는 SMR 기술은 아직 서방에서 상용화되지 않았지만, 탄소중립 달성 및 높은 적용성과 경제성을 요구하는 시장 수요에 따라 활발한 연구가 진행되고 있다. 현재 국내에서는 혁신형SMR(i-SMR)이 2034~2035년 1기(4개 모듈) 운영을 목표로 개발 중이다. SMR의 한계로 지목됐던, 용량 축소로 인한 경제성 저하 문제의 해결을 위해 연구진이 다각적 노력을 경주하고 있기 때문에, 공학적으로 극복이 가능하리라는 전망이다.

심 교수는 “경수형 SMR 외에도 테라파워(TerraPower), 엑스 에너지(X-energy), 오클로(Oklo)와 같은 미국 스타트업을 중심으로 다양한 비경수형 선진 원자로 개발 경쟁이 본격화되는 중”이라고 현황을 공유하며 “우리나라도 민관합작 프로젝트를 통해 연구를 진행하고 있지만, 국가 차원의 대규모 연구개발 사업을 통한 전략적 지원이 필요한 시점”이라고 덧붙였다.

마지막으로 최명환 한국전력공사 실장은 신재생에너지가 미래 전력시장의 주력 자원으로 자리매김하기 위해서는 안정적인 계통 운영을 뒷받침할 수 있는 성능 기준이 중요하다고 강조했다. 그리고 “한전은 신재생에너지 전원이 계통 안정화에 기여할 수 있도록 2020년부터 성능 기준을 제정·운영해 왔다”며 “기준 개정 이전에 계통에 병입된 재생에너지 설비에 대해서도 한전 예산을 통해 인버터 성능 개선을 지원해왔다”고 설명했다. 올해부터는 전력산업 기반 기금으로 관련 사업을 추진될 예정으로, 향후 신재생에너지 전원의 역할이 지속적으로 확대될 필요성이 제기되고 있다.

또한 최 실장은 “이제는 발전원 뿐 아니라 수요 역시 전력계통의 구성원으로서 계통 안정화에 기여해야 한다”고 지적했다. 이어 최근 데이터센터 등으로 인해 전력 수요가 급증하는 상황을 언급하며, 이들 수요 자원을 전력망 유연화 자원으로 활용하는 방안의 적극적 검토를 제안했다. 또한 이규섭 교수가 발제에서 제시한 ‘통합적 계획 방법론’과 관련해, ‘재생에너지 계획입지 제도’ 도입의 필요성을 강조했다. 정부 또는 공공기관이 재생에너지 입지를 정하고, 한전이 이에 맞춰 전력망을 사전에 구축한다면 보다 체계적이고 질서 있는 재생에너지 보급이 가능할 것이라는 분석이다. 최 실장은 “이 같은 정책을 실현하기 위해서는 현장과 산업계, 학계의 폭넓은 지원과 협력이 필수적”이라며 “오늘 이 자리에 함께한 여러분의 많은 관심과 협조를 부탁드린다”고 발언을 끝맺었다.


▲ 서울공대 ‘이슈&보이스’ 포럼 포스터

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