변동성 재생에너지인 태양광과 풍력은 전 세계적으로 전력 구성에서 차지하는 비중이 빠른 속도로 늘고 있다. 2017년 기준, 이미 변동성 재생에너지가 전력 구성에서 차지하는 비중이 20%를 넘는 국가가 7개로, 현재의 추세로 확대될 경우 2050년이면 전 세계 전력 구성의 절반이 변동성 재생에너지로 채워질 전망이다.
우리나라도 깨끗하고 안전한 에너지원에 대한 요구가 증가하고 에너지전환을 적극적으로 추진하면서 2030년까지 재생에너지를 전체 전력의 20%까지 확대하려한다. 그중 신규설비의 대다수를 변동성 재생에너지인 태양광과 풍력으로 보급할 예정이어서 우리나라도 변동성 에너지가 차지하는 비중이 빠르게 확대되어 2030년이면 13.5%에 이를 것으로 전망된다.
현재까지는 우리나라의 전력 구성에서 변동성 재생에너지가 차지하는 비중이 적어 계통에 미치는 영향이 미미하지만, 정책 방향과 현재 보급되는 태양광과 풍력의 빠른 증가세를 고려할 때 변동성 재생에너지가 계통에 어떠한 영향을 주는지에 대해 고민해볼 시기이다.
본 연구는 '재생에너지 3020 이행계획'이 발표된 후, 2030년의 에너지시스템 하에서 변동성 재생에너지가 전력계통에 어떠한 영향을 미칠까에 대한 의문에서 시작되었다. 구체적으로 변동성 재생에너지가 계통에 미치는 영향으로, 변동성 재생에너지가 확대됨에 따라 필요한 예비력이 얼마나 증가할 것인지에 대한 궁금증에 답하고자 하였다. 그리고 영향을 미친다면 이에 대한 대안이 무엇이고, 얼마나 효과가 있을까에 대한 질문으로 유연성 자원인 ESS의 효과도 추가로 분석하였다. 마지막으로 모형 분석과 더불어 현재 변동성 문제에 대한 대응 방안으로 고려되고 있는 기술과 정책들에 대한 문헌 조사를 통해 각국이 이에 어떻게 대응하고 있는지를 살펴보고자 하였다.
본 연구는 연구결과의 신뢰성과 현실성을 제고하고자 '제8차 전력수급기본계획'과 '재생에너지 3020 이행 계획' 시나리오에 대응하는 2030년 한국 전력시스템을 구성하였고 우리나라의 실제 기상데이터를 연구에 활용하였다. 태양광과 풍력의 영향을 각각 고려하지 않고 통합적으로 고려하여 현실성을 제고하고 모형 측면에서의 이론적 기여와 정책적 기여를 확보하였다. 또한 협동 연구를 수행함에 있어 연구기관 간 동일한 전제와 데이터를 활용하도록 노력하였다. 다만 각각의 분석 목적에 적합한 모형을 사용하여 1시간 단위 분석과 10분 단위 분석을 수행하였다. 이러한 노력을 바탕으로 변동성 재생에너지가 향후 전력계통에 어떠한 영향을 미치게 될지 다각도로 살펴보고 정책적 시사점을 도출하고자 하였다.