[사이언스칼럼] 에너지를 선택할 수 있다는 환상

조재완 한국원자력연구원 경제성분석실 선임연구원

조재완 한국원자력연구원 경제성분석실 선임연구원

"재생에너지냐, 원자력이냐."

탈탄소를 위한 논쟁에서 우리는 종종 이 둘을 양자택일의 문제로 생각한다. 마치 어느 쪽이 '더 나은' 미래인지를 놓고 경쟁하는 분위기다. 하지만 지금 우리 전력 시스템은 그런 여유를 허락하지 않는다. 여러 발전원을 조합해 비중을 조율하는 과정에서 정답이 하나는 아니지만, 우리가 처한 상황에서 선택할 수 있는 폭은 매우 좁은 것이 현실이다.

에너지 정책을 둘러싼 가장 흔한 오해는 "총량만 맞추면 된다"는 착각이다. 하지만 전기는 총량이 아닌 순간의 균형으로 작동하는 에너지다. 사용자의 수요는 매 순간 바뀌고, 공급은 반드시 실시간으로 맞춰야 한다. 전력망은 매초 단위로 전국 수요와 공급을 동기화시키는 거대한 정밀 기계이며, 어느 하나라도 어긋나면 대규모 정전이나 계통 불안정이 발생할 수 있다. 우리가 맞춰야 할 것은 '총량'이 아니라 '타이밍'이다.

전력 저장에 대한 기대 역시 지나치게 낙관적이다. 많은 이들이 휴대폰 배터리를 떠올리며 전기도 쉽게 저장할 수 있다고 생각한다. 그러나 약 0.02킬로와트시(kWh)의 휴대폰 배터리 저장 용량은 삶에서 매우 미미한 수준이다. 전기차 가격이 여전히 내연기관차보다 비싼 이유는 80킬로와트시 규모의 배터리 가격이 차량가의 절반을 차지할 만큼 높기 때문이다. 하물며 발전소의 전력을 저장하는 1만 킬로와트시 배터리를 전국에 설치하려면 얼마나 큰 비용이 들까? 2024년 기준 전국에 설치된 에너지저장장치(ESS) 용량은 200만 킬로와트시이다. 앞으로 차츰 늘려가야겠지만 거기에 기댈 수만은 없다.

전력 저장의 한계뿐 아니라, 전기를 전달하는 통로 또한 심각한 병목 현상을 겪고 있다. 발전은 주로 지방 곳곳에서 일어나지만, 수요는 수도권과 산업단지에 집중된다. 이 간극을 메우는 것이 바로 송전망이다. 어디에서 생산해서 어디에서 소비하는가, 그리고 가는 길은 충분히 넓은 가를 고려해야 한다. 하지만 현재 우리 송전망은 포화상태에 있다. 부족한 송전망을 증설하는 작업은 길게는 10년 넘게 지연되기도 한다. 송배전 용량 부족으로 이미 준공된 발전소를 돌리지 못하는 판국이다.

고속도로는 막히면 늦게라도 갈 수는 있다. 하지만 전기는 아니다. 통행 가능한 범위를 넘으면 더 이상 고속도로 진입 자체를 막아 버린다. 들어가지 못한 전기는 대개 그냥 버려진다. 실제로 제주도에선 태양광과 풍력 발전량이 넘치는 날, 계통 연결이 제한되는 '출력 제한'이 2022년 132회, 2023년 181회 발생해 해마다 늘고 있다. 즉, 만들어 놓고도 쓰지 못하는 셈이다. 따라서 지금 당장은 어쩌면 에너지 믹스에 대한 소모적인 논쟁보단 송전망 증설에 대한 논의하는 것이 더 시급하다고 볼 수 있다. 다행히 최근 전력망 특별법이 제정돼 송전망 증설이 가속될 것으로 기대된다.

이런 상황에서 우리는 단순히 '좋아 보이는 기술'을 선택할 순 없다. 에너지 정책은 4차원의 시공간 속에서 계획해야 한다. 하나를 넣으면 하나가 빠지는 단순 더하기?빼기 게임이 아니다. 발전원마다 다른 역할이 있기에 어느 하나를 줄이려면 이를 대체할 옵션이 있어야 한다. 24시간 안정적으로 가동되는 기저부하 전원과 함께 수요 변화에 따라 출력을 조절할 수 있는 부하추종형 전원도 필요하다. 발전원마다 기동 시간, 출력 조절 속도, 최소 운전 출력이 제각각이다. 결국, 에너지 정책은 표어가 아니라 제약 조건 속에서의 최적화 문제이며, 그 해답은 공학적 언어로 말해야 한다.

안타깝게도 우리 사회는 이런 물리적 복잡성을 정치적 문제로 치환해왔다. 전문가들의 시뮬레이션과 과학적 분석을 바탕으로 제시되는 다양한 정책적 제안들이 정치적 논쟁에 휘말려 불합리하게 변경되는 사례가 빈번했다. 기술적 정합성과 과학적 판단이 정치적 입김 앞에 밀린 것이다. 탄소중립이라는 거대한 과제를 앞두고, 정책 결정이 과학보다 감성에 휘둘리는 구조가 반복된다면, 그 대가는 결국 국민이 지게 된다.

재생에너지와 원전 중 선택할 수 있다는 믿음은, 전력망이 받아줄 수 없는 사치다. 탄소중립의 길은 감성의 구호가 아니라 과학의 설계로 완성된다. 조재완 한국원자력연구원 경제성분석실 선임연구원