재생에너지의 확대는 전 세계적인 추세이다. 2008년 세계 발전부문에서 재생에너지의 발전량비중은 3% 수준으로 미미하였으나 2017년 10%로 증가하였다. 현재 우리나라 정부가 추진하고 있는 에너지전환정책 또한 석탄과 원자력을 단계적으로 감축하는 한편 재생에너지의 발전량비중을 2030년 20%까지 확대하는 것이 골자이다. 특히 제8차 전력수급기본계획에 따르면 신규로 보급되는 재생에너지 설비용량 48.7GW의 97%를 풍력과 태양광으로 보급할 계획이다.
현 정부의 재생에너지 확대정책은 환경 친화적이고 에너지자립도를 높인다는 점에서 긍정적이지만, 이에 수반하는 비용에 대한 체계적인 대응이 필요하다. 풍력과 태양광은 각각 풍속과 일사량의 자연조건에 의존하여 발전하는 특성으로 불확실성이 큰 변동적 신재생에너지(variable renewable energy)로 분류된다. 변동적 신재생에너지는 자연조건에 따라 발전량이 불규칙적으로 변하므로 발전량을 예측하기 어려우며 변동성이 높은 특징을 가진다. 이러한 변동적 신재생에너지가 높은 수준으로 전력계통에 투입될 경우 추가적인 계통 유연성 확보, 송배전망 보강 등 전력수급의 균형을 유지하기 위한 추가적인 계통비용이 발생하게 된다.
그런데 우리나라는 현재 원자력 및 화력발전의 외부비용은 상대적으로 포괄적인 항목에 대해 포함하고 있는 반면 간헐성전원인 태양광과 풍력의 외부비용 중 가장 중요한 항목인 계통비용은 고려하고 있지 않다는 문제점이 있다. 원자력은 잠재적 외부비용인 사고위험발생비용, 화력발전은 온실가스뿐만 아니라 대기오염물질의 외부비용도 포함하고 있는 반면 태양광과 풍력은 학습효과(learning-by-doing)에 따른 발전단가 하락만을 고려하고, 신재생에너지의 확대(market penetration)에 따른 계통비용은 고려하고 있지 않다. 만약 신재생발전의 학습효과로 인한 발전비용 감소 효과만을 고려하고, 계통비용 증가 효과를 반영하지 않는다면 결과적으로 신재생발전의 사회적비용을 과소 추정하는 문제점이 존재한다. 과소 추정된 사회적비용은 미래 전원구성의 비효율적 배분, 전기요금 전망 왜곡, 투자결정의 왜곡 등을 초래하게 된다.
전원구성에서 향후 비중이 확대되는 재생에너지의 역할을 제대로 평가하기 위해서는 재생에너지 발전으로 인해 발생하는 계통비용에 대한 이해가 우선되어야 한다. 현재까지는 우리나라의 전원구성에서 변동성 재생에너지가 차지하는 비중이 적어 계통에 미치는 영향이 미미하지만, 에너지전환정책의 추진에 따라 재생에너지가 높은 수준으로 보급될 경우 계통비용의 문제가 대두될 수 있다.
본 연구의 목적은 태양광과 풍력의 보급 확대에 따른 계통비용을 정량적으로 추정하는데 있다. 실제 전력계통 운영 및 모의를 통한 계통비용의 추정이 어려운 현실을 감안하여, 본 연구에서는 기존의 연구결과를 종합적으로 검토한 뒤 편익이전기법 메타회귀분석을 적용하여 계통비용을 추정하도록 한다. 연구의 최종목표는 메타회귀분석을 통해 얻어진 추정계수를 활용하여 계통비용을 우리나라에 적용 가능한 수치로 환산하는 것이다.