서울대 심형진 교수 “ESS로도 장기간에 걸친 재생에너지 변동성 보완 어렵다”
원자력 비중 최소 35%까지 확보해야…전기본 개정마다 대형원전·SMR 반영 필요
현행 LCOE는 발전원가만 산정…12차 전기본 수립 시 전력계통 비용도 반영해야

[에너지플랫폼뉴스 박병인 기자] “12차 전력수급기본계획을 비롯해 전기본 개정시마다 신규 대형원전 3기, SMR 2기를 반영하지 않을 경우 현 정부는 탄소중립 의지가 없다고 봐야한다”

16일 원자력발전포럼, 사실과과학네트웍, 한국원자력학회가 개최한 ‘2026년 시민활동가 원자력 소통 워크숍’에서 서울대학교 심형진 교수는 “AI로 인해 전력 폭증이 예상되고 있는데, 2050년 탄소중립까지 동시에 달성하고 에너지 안보를 확보하기 위해서는 무탄소전원의 공격적인 보급이 필요한 상황인데, 이를 효율적으로, 경제적으로 대응하는 방법은 원자력뿐”이라며 이같이 밝혔다.

심형진 교수에 따르면 신재생의 발전의 경우 일조량, 풍량부족 등 간헐성 문제 보완을 위해 비경직성 전원을 필요로 한다. 전력 수요의 대다수를 신재생 설비로 충당하는 경우 단기간의 간헐성 문제는 ESS를 통해 보완할 수 있지만, 흐린날씨가 장기간 지속된다면 수소전소 등 무탄소 신전원의 발전비중이 크게 증가한다.

심형진 교수는 약 36시간 수준의 전력 저장이 가능한 대용량 ESS가 존재한다고 가정해 시뮬레이션을 실시했다. 그 결과 장기간 장마철 신재생의 발전량 감소는 근본적으로 막을 수 없는 것으로 나타났다. 결국 장기간에 걸친 발전량 감소는 ESS 대응이 불가하고 수소전소터빈 등 무탄소 유연성 자원에 의존해야 한다는 것이다.

심형진 교수는 “ESS를 대폭 확대할 경우 막대한 비용이 발생하는데, 막대한 비용을 투자해 ESS를 설치하더라도 장기간의 저풍속, 저일사량이 발생하면 신재생 발전의 감소폭 완화효과가 거의 없는 것으로 나타났다”며 “결국 무탄소 가스터빈이 대기 상태로 있다 재생에너지가 감소하는 폭만큼 다시 발전을 실시해야 하는 상황이 발생하게 된다”고 설명했다.

이어 심형진 교수는 “신재생 설비는 존재하지만 이를 뒷받침하기 위한 또 다른 발전설비를 동일한 수준으로 보유해야 하는 상황이 발생하는 것”이라고 덧붙였다.

즉 심형진 교수는 신재생 설비의 확대는 특유의 간헐성으로 인해 비효율적이며 원자력을 확대해야 전력계통의 안정화를 도모하면서 탄소중립과 AI 대응이 가능하다는 것이다.

원자력은 에너지안보, 경제성, 탄소중립 차원에서 많은 장점을 가진다. 원자력은 발전원가에서 원료 비중이 낮기 때문에 지정학적 리스크로부터 자유롭다. 여기에 원전 발전 비중을 높이면 전기요금 상승폭을 크게 감소시킬 수 있기 때문에 국가 산업경쟁력 제고에 가장 핵심적인 전원으로 평가받고 있다.

이뿐만 아니라 원자력은 무탄소전원으로서 탄소중립 달성에 크게 기여할 수 있으며, 안정적인 기저전원의 역할을 수행하며 전력계통 운영 측면에서 유리한 전원이며 재생에너지의 변동성을 보완할 수 있는 역할을 수행할 수 있다.

이에 심형진 교수는 원전 발전 비중을 2050년까지 최소 35%, 높게는 50%까지 확대해야 한다는 의견을 제시했다.

원전 비중 35% 달성을 위해서는 2031년부터 2042년까지 12년간 매년 1.67기를 착공해야 하며 SMR은 2029년부터 2045년까지 17년간 매년 0.71기를 착공해야 한다. 50%의 경우 대형원전을 2031년부터 2042년까지 12년간 매년 2.83기를 착공해야 하며 SMR은 2029년부터 2045년까지 17년간 매년 1.18기를 착공할 필요가 있다.

심형진 교수는 “전기본 개정시마다 추가 2년 계획에 해당하는 대형원전 3기 이상, SMR 2기 이상이 반영되지 않는다면 정부가 실제 탄소중립 달성 의지가 없는 것으로 봐야한다”며 “2050 탄소중립 달성, 에너지 안보 제고, 국가 산업경쟁력 강화 목표를 동시 달성하기 위해서는 원자력의 역할 확대가 필수적 생존 전략”이라고 밝혔다.

한편 심형진 교수는 발전원가 산정 방식에도 변화를 줘야 한다고 강조했다. 현재 주로 사용되고 있는 LCOE는 발전과정에서 발생하는 비용만을 산정하고 있으며 날씨가 좋을 때만 전기를 생산하는 단순 비용만을 산정하고 있다는 지적이다.

이에 ‘총 전력계통 비용’으로 전환해야 한다는 의견을 제시했다. 전기를 소비자에게 24시간 안정적으로 공급하기 위한 비용이 모두 반영돼야 한다는 의견이다. 특히 이번 12차 전기본 수립시 총 전력계통 비용으로 산정돼야 한다고 강조했다.

원자력의 경우 초기 건설비용은 높으나 발전비용이 낮고, 송배전망에 부담을 주지 않아 재생에너지 대비 추가비용이 거의 없다. 반면 재생에너지의 경우 ▲출력제어 빈발 ▲기상 예측 불확실성 ▲산발적 분산 및 막대한 망투자 ▲보조서비스 요구 ▲백업전원 투자 필요 등으로 실제 발전원가 외의 비용이 막대하게 발생한다고 지적했다.

“12차 전기본에 대형원전 3기·SMR 2기 반영 안하면 탄소중립 의지 없는 것” < 원자력 < 기사본문 - 에너지플랫폼뉴스