산업부에서 발표한 이번 사업은 도서 지역 사업을 위한 전력 거래 지침 마련 및 사업 실적을 확보하는 것이 목적으로 총 두 단계에 걸쳐서 진행될 계획이다. 구체적으로 살펴보면 2015년부터 2017년까지가 1단계이며, 그 후 2018년부터 2020년까지가 2단계로 현재 산업자원부에서는 1단계에 해당하는 2015년부터 2017년까지의 계획만 발표한 상태다.

비약적인 사업규모 발전 기대

우선 2015년은 제도 기반을 구축하는 단계로, 도서 지역 전력 사업자를 위한 전력거래 지침 마련과 해당 사업 대상에 2개 도서를 추가하는 것이 주목표다. 이어서 2016년은 3개 도서와 국외지역 1곳을 사업 대상에 추가해 시장 확산을 모색하는 단계로, 울릉도 지역의 사업을 본격화하며 에너지자립섬 추가 도서 사업에 착수하는 시기다. 그리고 사업 1단계의 마지막 시기인 2017년은 국제기금을 활용해 ASEAN 등 유망 국가로 진출을 모색하는 시기다. 이 단계에서는 국외지역 2곳, 4개 도서가 추가될 예정이다. 사업 규모는 2015년 1,000억원, 2016년 500억원, 2017년 1,000억원 수준으로 주변 상황에 비춰 볼 때 산정된 연도별 액수는 최소한의 규모이며 앞으로 비약적으로 발전해 2020년 내에 1조원 상당의 규모로 발전할 가능성이 있다. 또한, 상정된 시장규모 중 ESS가 차지할 비중은 40%가 넘을 전망인데, 핵심기술인 EMS를 다루는 산업 또한 자생적으로 성장해 비약적인 발전을 보일 가능성이 있다.

국내업체, 에너지자립섬 공모에 큰 관심 표명

현재 도서 지역 신재생발전 도입과 관련된 기술은 종합적인 마이크로그리드 기술과 요소기술인 배터리, PCS, EMS, 태양광발전, 풍력발전 등이 있으며, 이들 기술과 관련된 국내업체는 수백 개에 이른다. 이와 관련된 기업들은 각자 마이크로그리드 기술 선점을 위해 노력하고 있으며, 산업자원부의 1차 에너지자립섬 공모에도 경제성을 떠나서 시범사이트 획득을 위해 노력하고 있는 실정이다. 이는 국외사업 진출을 모색하기 위한 것으로 코이카(KOICA)에서도 최근 미얀마에 66억원을 들여 마이크로그리드를 구축하는 사업을 추진하고 있다.

이와 관련해 정부에서도 국외사업 진출을 위해 다각도로 노력하고 있으며, 한국전기연구원, 서울대, 홍익대, 한국전력 등도 수년 전부터 이에 투자하고 있는 실정이다. 예외적으로 에너지관리공단에서는 지자체와 공동으로 매년 100억원 정도의 예산을 책정해 에너지자립섬의 일환인 융복합사업을 추진하고 있다. 그리고 현재 가장 관심을 가지는 업계는 전기공사업계다. 해당 업계는 그동안 국내시장 활로가 없어 고민하고 있던 상황이었는데, 그러던 와중에 산업자원부가 에너지자립섬 사업을 발표, 신시장 개척을 위한 도서 지역 신재생발전에 대한 관심을 환기한 것이다. 그뿐만 아니라 배터리업계는 이번 에너지자립섬 사업을 통해 가장 큰 혜택을 누려 기술개발에 박차를 가해 적극적으로 수요를 창출하고 있다.

기술적 문제 해결해야 성공적 진행 가능

하지만 아직 해결해야 할 문제가 많다. 핵심기술인 EMS산업의 경우 현재 군소업계가 난립해 있는 실정이라 뛰어난 내구력을 보이는 제품을 찾기 어렵다. 또한, EMS만 놓고 본다면, 전체 63개 도서에 장비를 공급한다고 가정하더라도 시장 규모는 100억원 미만에 불과해 대형업체가 뛰어들기도 어렵다. 그리고 EMS장비도 일련의 개선작업을 거쳐야 한다. 우선 전력량 절감, 요금 절감, 피크 저감, 부하율 개선 등이 동시에 이루어지도록 하고 스케쥴링 운전 등도 가능하도록 해야 한다. 이 외에도 여러가지 기능을 추가해야 하는데 부하예측을 시행해 요일별 가중치를 부여하는 기능, 최근 자료 활용 예측 기능, 시간대별 전력요금 기능, 최대 피크 상한치 기능, ESS수명 기능, 충방전 DOD기능, 수용가 전력부하예측 기능, 풍력·태양광발전 예측 기능 등이 그러한 예이다. 추가적으로 ESS와 관련 인버터의 상태도 수시로 감시되어야 한다.

ESS의 경우 도서 지역의 ESS는 부하관리용이면서 주파수 조정용으로도 사용되는데, 이 때문에 저장용량은 커야 하며, 응동속도도 매우 빨라야 한다. 그리고 현재는 디젤발전계통 일부만을 신재생발전으로 혼합하고 있는데, 앞으로 전면적으로 신재생발전이 도서에 도입되면 부조일수를 3일 정도 고려해야 하므로 ESS를 대형화해야 한다. ESS의 배터리 역시 짚고 넘어가야 할 사항이다. 초기 도서 지역의 ESS는 연축전지가 대세였으나 최근에는 리튬이온 배터리가 주류를 이루고 있는데, 리튬이온 배터리는 폭발의 위험이 있어 이를 대체하고자 리튬폴리머 배터리가 연구되고 있다. 또한, 대용량 ESS에는 리독스 플로우(Redox Flow) 전지도 고려되고 있으므로 배터리는 안전성과 수명, 환경, 비용 등을 고려해 개발된 제품 중 가장 효과적인 것을 채택하는 것이 좋다.

태양광발전의 경우 에너지자립섬 산업에서 주요 발전원으로 작용할 것이고, 이에 따라 시장이 확대될 것으로 전망된다. 게다가 도서 지역의 REC도 강화될 전망이어서 신시장개척의 화두가 될 수 있을 것이다. 또한, 태양광발전량은 부하 응동이 우수하므로 에너지자립섬에서 주요 발전원으로 채택되어야 함은 당연하다. 하지만 태양광발전 역시 몇 가지 보완책이 필요하다. 우선 발전량을 극대화하기 위해선 구조물을 고정식보다는 가변고정식을 채택하는 것이 중요하다. 또한, 평지를 얻기 힘들 수 있는 점을 고려해 산비탈을 이용한 배치와 수면태양광 등을 적극적으로 고려해야 한다. 그리고 염해 지역에서는 철강 종류의 부식으로 인한 내구성 저하가 발생한다는 점, 그리고 강풍으로 인해 구조안전이 위협을 받는다는 점을 고려해 내부식 지지물과 구조물을 사용하고, 구조안전의 풍속은 초속 50m 수준으로 가정해야 한다.

하지만 이러한 보완책이 필요함에도 불구하고, 도서 지역 신재생발전원으로 각광 받을 수단은 태양광발전과 ESS가 될 것임은 분명하다. 풍력발전은 전압 안정성을 확보하기 위해선 신재생발전량의 20% 범위 내에서 풍력발전용량을 정하는 것이 유리하며, 그 이상일 경우 ESS를 통한 보강을 해야 한다. 사실 가장 문제가 되는 기술은 풍력의 연계인데, 이를 해결하기 위해선 EMS와 ESS 기술의 진보가 이뤄져야 한다. 그리고 에너지자립섬의 경제성을 확보하기 위해선 MW급의 풍력발전 도입이 검토되어야 하는데, 이에 의한 전압, 주파수, 무효전력, 고조파 문제 역시 해결해야 할 과제다.

정책보완 및 기술전수 통한 산업 발전 도모 필요

도서 지역의 특성상 발생하는 문제도 고려해야 한다. 도서 지역은 특성상 내륙에 설비를 설치하는 것보다 최소 20%에서 최대 50% 정도 큰 비용이 들어가는 데다, 도서 지역의 발전원가는 디젤발전과 계통운영비로 구성되어 있어 이 발전원가로는 도서 지역의 신재생발전 도입이 어렵다. 원활한 도입을 위해선 비용문제를 해결하고, 추가 공급인증서 도입 시 면밀한 검토를 시행해야 할 것이다.

장비뿐 아니라 정책적인 보완도 필요하다. 우선 현재 에너지자립섬 구도는 대규모 투자 때문에 대기업 중심으로 편중될 염려가 있으므로 이를 해소하기 위해서 국가적인 기술개방을 고려해야 한다. 또한, 신재생산업 측면에서 보면 기존의 신재생산업이 태양광발전과 풍력발전의 두 갈래로 개별적으로 진행되었으나 한 갈래로 융합되어야 하는 시점이 곧 다가온다는 점도 유념해야 한다. 그리고 현재 이 분야를 관장하는 기관은 산업통상자원부, 한국전력, 한국전기연구원, 녹색에너지연구원 등인데, 현재 이를 완전히 전수받은 기업은 거의 없다는 것이 문제이다. 따라서 산업의 발전을 위해 기존 개발기관이 적극적으로 기술전수를 시행해야 한다.