한국의 ‘에너지 고속도로’ 사업…전력망 선진화의 길
인공지능(AI) 시대가 도래하면서 전 세계는 막대한 전력 수요를 감당하기 위해 전기 생산을 늘리고 있습니다. 전력 생산도 생산이지만 어떤 면에서 생산보다 더 중요한 건 무엇일까요. 바로 생산한 전기를 ‘유통’하는 인프라입니다.
쉽게 생각해 우리가 먹는 식료품에 비유할 수 있습니다. 아무리 농촌에서 농작물 생산이 늘어나도, 이를 도시로 옮겨 판매를 거쳐 최종소비자에게 도달하는 유통 구조가 없거나 부실하면 우리는 음식을 먹을 수 없거나 막대한 비용을 지불하게 되죠.
전기 역시 마찬가지입니다. 지방에서 생산한 전기를 효율적으로 도심으로 옮기지 못하면 전력이 부족해지거나 전기요금이 올라갈 수밖에 없는 구조입니다.
대용량 전력을 먼 거리까지 효율적으로 전달하는 전력망 인프라를 ‘에너지 고속도로’라고 말합니다. 다른 표현으로 에너지 고속도로는 전력의 ‘대동맥’이라고 할 수 있습니다. 아울러 에너지 고속도로는 전 세계 주요국가의 국책 사업이기도 합니다.
‘에너지 고속도로’는 무엇인가요
한국의 상황을 살펴보죠. 우리나라는 전남·제주 등 남부 지역에 태양광·풍력 발전이 집중돼 있지만, 전력 소비의 대부분은 수도권에 몰려 있습니다. 이 격차를 해소하기 위해 정부는 대대적으로 ‘에너지 고속도로’ 구축을 추진하고 있습니다.
에너지 고속도로의 핵심 기술은 HVDC(High Voltage Direct Current), 즉 고압 직류 송전입니다. 기존 교류(AC) 송전에 비해 직류(DC) 송전은 장거리 전송에서 손실이 훨씬 적습니다. 같은 조건에서 AC 송전 손실률이 10%라면 DC는 약 1%에 불과하다는 분석이 있을 정도죠.
HVDC는 초기 구축비용이 크지만, 전송 거리가 길거나 송전 용량이 매우 큰 경우에는 오히려 경제적이라는 평도 있습니다. 기술 발달로 직류 송전이 다시 주목받게 되었고, 오늘날 에너지 고속도로의 구현이 가능해졌습니다.
지난 4월, 제주도에서는 사상 최초로 일시적이나마 전력 사용량 100%를 재생에너지로 충당하는 기록을 세웠습니다. 이는 풍력 등 남는 전력을 HVDC 해저 연계선을 통해 육지로 보내 가능했던 일이죠.
이밖에 한국은 에너지 고속도로 구축을 위한 대규모 투자를 계획하고 있습니다. 정부의 제11차 전력수급기본계획에 따르면 2036년까지 서해안을 따라 총 620km 길이의 HVDC 해저 송전망을 구축할 예정입니다.
이 서해안 에너지 고속도로 사업은 전남 해상풍력 등 호남권 재생에너지 단지의 전력을 수도권으로 보내는 국가 전력망 프로젝트로, 사업비만 약 10~11조 원에 달하죠. 애초 2036년에 완공할 계획이었지만, 2030년에 1단계 구간을 완공하는 것으로 목표가 앞당겨졌습니다
세부적으로 보면 신해남–태안–서인천 구간(약 430km)과 새만금–태안–영흥 구간(약 190km)으로 나눠 해저 케이블을 설치해, 서해상의 풍력 발전 전기를 수도권까지 직접 송전하게 됩니다. 또한 서해안을 시작으로 남해안과 동해안까지 HVDC 전력망을 확충해 ‘U자형’ 전력 인프라망을 구축할 계획입니다.
현재 한국전력과 민간 기업들은 동해안-수도권 HVDC 사업 1단계 구간에 쓰일 세계 최고 수준의 525kV HVDC 해저 케이블이 국내에서 양산을 시작했고, 관련 케이블 약 250km 구간이 우선 구축하고 있습니다. 이 동해안 HVDC 사업은 강원 지역 발전전력을 경기도 가평 변전소를 거쳐 수도권으로 잇는 것으로, 총 8GW에 달하죠.
또한 변환소 등 핵심 설비 분야에서 효성중공업, LS일렉트릭 등 국내 업체들이 기술 국산화 연구를 병행하고 있고, 해외 기업 GE, 지멘스 등과의 협력도 모색하고 있습니다. 이처럼 에너지 고속도로의 뼈대와 장비를 갖추기 위한 준비 작업이 현재 한창 진행 중입니다.
일각에서는 에너지 고속도로 계획 과정에서 기술적인 문제에 따른 국산화, 지역사회 협의 등 리스크가 크다는 우려를 하고 있습니다. 그럼에도 에너지 고속도로 사업의 전망은 밝은 편입니다. 에너지 고속도로 구축의 필요성에 대한 사회적 합의가 이뤄진 상황이고, 장기적으로 국내 기술에 투자해 유지보수의 자립도와 비용 효율을 높일 수 있다는 전문가의 분석입니다.
‘에너지 고속도로’가 가져다주는 경제적 효능
에너지 고속도로가 완성될 경우, 한국 전력망에 가져올 효과와 가치는 매우 큰 상황입니다. 가장 먼저 전력 수급 불균형 해소를 기대할 수 있습니다. 남서부 해안의 풍부한 재생에너지를 수도권과 산업단지에 원활히 공급함으로써 지역 간 전력 불균형을 줄이고, 전력 수급 안정성을 높일 수 있죠. 이는 전력 부족 시 블랙아웃 위험을 낮추고 잉여 전력 발생 시 에너지 낭비를 줄이는 결과로 이어집니다.
실제로 서해안 HVDC망이 구축되면 최대 20GW 규모의 재생에너지 전력을 수도권에 공급할 수 있을 것으로 전망됩니다. 이는 원전 여러 기를 대체하는 방대한 전력량이죠. 송전 용량이 늘어나면 기상이 변수인 태양광·풍력 발전도 더 이상 출력 제한으로 버려지는 전기를 최대한 활용될 수 있습니다.
더 나아가 향후 에너지 고속도로를 주변국과 연결하는 구상까지 현실화된다면, 국가 간 전력 공유를 통한 전기요금 안정이나 전력 수출입 시장 형성도 기대해볼 수 있습니다.
이 같은 기회를 잡기 위해 전 세계 많은 국가들이 신재생에너지 확대와 전력 효율 향상을 위해 초고압 송전망 구축에 나서고 있습니다. 중국은 대표적으로 지난 10여 년간 세계에서 가장 공격적으로 초고압 장거리 송전망을 확충해왔죠. 2009년 이후 ±800kV급 초고압 직류(UHVDC) ‘전력 고속도로’ 수십 개를 건설해, 서부 내륙의 풍력·태양광·수력 전원을 동부 연안의 대도시로 실어 나르고 있습니다.
한 가지 예로 중국 칭하이성에서 1500km 떨어진 허난성까지 800kV UHV 송전으로 순식간에 1000만 kW급 청정에너지를 보내는 등 세계 최대 규모의 전력 고속도를 운영 중입니다.
유럽 역시 ‘에너지 슈퍼하이웨이’, 즉 범유럽 초고압 망 구축을 추진하고 있죠. 북해 일대에 대규모 해상풍력이 개발되면서 영국·독일·덴마크·네덜란드 등은 각국을 해저 HVDC 케이블로 연결하는 북해 슈퍼그리드 구상을 구체화하고 있습니다.
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이미 영국과 노르웨이를 잇는 ‘노스씨링크’(North Sea Link), 영국-덴마크 간 ‘바이킹링크’(Viking Link) 등이 완공 또는 진행 중입니다. 또 유럽연합은 2030년까지 역내 전력망 연계 용량을 2배 이상 확대할 목표를 세웠습니다. 이에 따라 북해 지역에 설치되는 해저 케이블의 80% 이상이 HVDC로 구축될 것이라는 전망도 나오고 있죠.
이밖에 인도, 일본, 호주 등도 지역 내 초고압 전력망 강화 정책을 내놓고 있으며, 국제적으로는 여러 나라를 하나의 전력망으로 연결하자는 ‘글로벌 그리드’ 구상도 논의되고 있습니다.
결국 에너지 고속도로는 전 세계적인 흐름이자 대한민국의 전력망 선진화에 필수적인 과제이기도 합니다. 각국의 사례에서 보듯 초기 투자비용과 기술 장벽에도 불구하고, 장거리 대용량 송전 인프라는 필수 불가결한 기반으로 자리 잡아 가고 있죠. 앞으로 한국도 에너지 고속도로 사업을 통해 전력망 혁신 달성과 글로벌 그린에너지 시대를 선도라는 두 마리의 토끼를 잡길 기대해 봅니다.
김범수 세계일보 기자
