특별기획 - 동북아슈퍼그리드 동북아슈퍼그리드
동북아지역의 국가간 초대용량 전력망을 구축하고자 하는 동북아슈퍼그리드는 상호간의 전원설비 투자비 및 송전망 운영비용의 최적화를 목표로 하고 있다.
슈퍼그리드의 경제성은 기본적으로 발전전원과 연계망에 대한 투자비와 운영비용을 상쇄하는 융통요금이익의 회수 가능여부에 달려있다.
슈퍼그리드를 통한 국가간 전력융통 요금이익은 당연히 슈퍼그리드에 연계되어 있는 전체 국가의 전원설비 신규 설비 투자비 절감 및 각 국가별 전기요금 차이에 크게 의존한다.
슈퍼그리드 연계망의 이용률이 높을수록 투자비 회수액은 증가한다.
들어가며
슈퍼그리드(SUPER GRID)는 장거리 초대용량의 전력에너지 송전망이며, 2개 이상의 국가가 국가간 전력망을 통해 상호 에너지 융통을 하는 시스템을 통칭한다.
동북아지역에서도 국가간 전력망연계는 친환경적, 고효율, 고 신뢰성의 장거리, 초대용량 발전전원과 이를 수송하기 위한 연계망에 대한 구상으로 발전하여 왔으나 역내 국가간의 정치적 문제 미해결과 에너지 안보에 대한 우려 등으로 본격적으로 실행되지 못하고 있다.
동북아지역은 각 국가별 정치체제, 경제력/산업구조 및 전기요금에 상당한 차이가 있으며, 이 점이 SUPER GRID 구축에는 긍정 혹은 부정적인 요인으로 작용하고 있다.
각 국가별 전력산업 구조 개편 여부를 떠나서 국가 간 전력연계망의 경제성은 기본적으로 국가별 전력공급 비용차이에 좌우되며 이는 각 국가별 전기요금을 의미한다.
본 원고에서는 동북아슈퍼그리드의 기본특성과 경제성을 구성하는 요소 및 이에 영향을 미치는 변수요인에 대하여 고찰하고자한다.
동북아슈퍼그리드 기본특성
전력산업 측면에서 동북아슈퍼그리드를 기술경제적인 사안으로 고찰할 때 기본적인 특성을 나열하면 아래와 같다.
첫 번째로 동북아지역은 경제성장 속도 및 경쟁체제하의 전력시장 대두관점에서 아주 유망한 매력적인 지역이다.
일본을 제외한 동북아 지역은 전력수요 성장률 및 잠재적인 전력시장 측면에서 유망하다.
두 번째로 몽고의 고비사막은 태양광, 풍력 등 풍부한 신재생 전원입지를 가지고 있다.
더불어 러시아의 동부지역, 즉 동시베리아(East Siberia) 및 극동러시아(FER) 지역도 풍부한 전원입지와 더불어 지정학적으로 일본, 중국, 몽고, 북한 및 한국 등의 동북아 국가들과 연결되어 있다.
세 번째로 한국과 북한은 정치적으로 50년 이상 상호간 적대관계를 유지하고 있지만, 경제적인 협력관계는 과거에 비해 훨씬 적극적이고 다양한 측면에서 교류가 진행될 가능성도 높다.
러시아는 일본과 북방 4개 도서 반환 문제와 관련하여 향후 정치적 협상의 여지를 남겨놓고 있다.
한국과 중국은 일본과의 과거사 문제를 지니고 있고 국민감정 등의 요인으로 다자간의 에너지협력에도 일정부분 영향을 미치고 있다.
에너지 산업측면에서 상기와 같은 정치, 경제적 배경을 가지고 있MANAGEMENT는 동북아지역은 경제규모, 경제성장 및 에너지 자원 측면에서 상호간 보완 및 의존관계에 있다.
이를 감안하여 동북아 국가별로 에너지자원, 기술력, 경제력 및 인구 등 여러 분야별로 강·약점을 구분하여 살펴보면 아래 < 표1 >과 같다.
동북아 각 국은 아래와 같이 인구, 경제수준, 에너지 보유정도, 향후 성장 가능성 및 사회체제 측면에서 서로 상반된 보완적인 특성을 가지고 있다.
■ 자원부국 (몽고, 러시아, 중국) 대 자원빈국 (한국, 일본)
■ 높은 전력수요 성장률 (중국, 한국) 대 잉여전력 발생 (러시아)
■ 전원개발 입지난 (한국, 일본)
■ 대규모 에너지자원 개발가능
(몽고, 러시아, 중국)
동북아슈퍼그리드 경제성 고찰
동북아지역의 국가 간 초대용량 전력망을 구축하고자 하는 동북아슈퍼그리드는 상호간의 전원설비 투자비 및 송전망 운영비용의 최적화를 목표로 하고 있다.
이러한 동북아슈퍼그리드의 경제성에 가장 큰 영향을 미치는 본질적인 요소는 에너지안보 측면의 위협요인으로서 슈퍼그리드 운영의 급작스런 공급중단 혹은 공급가 인상요구 및 기타 다양한 방식의 사업 수행 방해 등을 들 수 있다.
동북아슈퍼그리드에서 에너지안보관점은 전력연계망의 대규모 투자와 운영에 따른 고도의 정치적 합의가 전제되어야 하며 일반 경제성 측면에서 논의하고 해결할 수 있는 사안은 아니다.
슈퍼그리드의 경제성은 기본적으로 발전전원과 연계망에 대한 투자비와 운영비용를 상쇄하는 융통요금이익의 회수 가능여부에 달려있다.
슈퍼그리드를 통한 국가간 전력융통 요금이익은 당연히 슈퍼그리드에 연계되어 있는 전체 국가의 전원설비 신규 설비 투자비 절감 및 각 국가별 전기요금 차이에 크게 의존한다.
슈퍼그리드 연계망의 이용률이 높을수록 투자비 회수액은 증가한다.
이를 종합하면 슈퍼그리드 연계망 내부의 신규 전원설비용량, 연계용량, 연계선로 길이, 연계망 이용률, 변환소/선로 건설단가, 유지보수비용(O&M 비용), 평균 전기요금 차이($/kWh), 할인율(%) 등이 종합적으로 경제성 분석에 영향을 미친다고 할 수 있다.
만약 동북아 슈퍼그리드가 고비사막의 신재생에너지, 태양광 및 풍력에너지를 이용한다면 투자비는 큰 반면에 운전변동비에 해당하는 연료비는 거의 Zero가 될 것이다.
전력공급원가 = 고정비(=투자비+운전유지비) + 변동비(=연료비)
동북아슈퍼그리드의 경제성에 결정적인 영향을 미치는 것은 각 국가별 전기요금 격차이다.
국가별 전기요금을 구성하는 기본 요소를 대별하면 아래와 같으며, 동북아지역에서는 이러한 배경과 더불어 각 국가별 정치체제의 차이점이 동시에 영향을 미친다고 할 수 있다.
■ 일반비용
- 인건비, 토지비용, 고정 관리비
■ 개별국가의 전원구성비(Power Mix) 및 슈퍼그리드 구축여부에 따른 신규 전원설비 건설 필요용량
- 화력주종 혹은 수력/원자력 주종
- 에너지자원 확보 정도 및 연료비용
■ 전력산업 규제체계(Regulation)
- 전력산업 체제 : 독점체제 혹은 경쟁시장 체제
- 환경정책에 따른 탄소세 등 환경비용
- 정책적 관점의 에너지 제약전원 존재여부
- 기타 에너지 분야 국가정책 및 조세 제도
■ 슈퍼그리드 용량 및 국가별 내부 송전망에 따른 공급비용 차이
- 슈퍼그리드 융통용량 및 국가별 연계송전망 능력
- 국가별 내부 송전혼잡(Transmission Congestion) 문제
보편적으로 공공적인 성격을 가지는 대형 투자사업에서 경제성 분석방법은 비용(Cost) 대비 편익(Benefit)을 평가한다.
동북아슈퍼그리드 구축사업은 공공적 성격과 더불어 민간 투자사업의 성격을 가지고 있는 초대형 국제협력사업으로서 경제성 혹은 재무성 분석은 비용 대비 편익의 현재가치를 산정하여 순현가법, 내부수익률법 혹은 회수기간법 등으로 평가하여 해당 투자사업에 대한 의사결정을 하게 될 것이다.
실제적인 경제성분석에 있어서 중요한 자료는 어떤 항목을 어느 기간 동안 어떻게 각각 비용과 편익으로 잡을 것이냐 하는 점이다.
동북아슈퍼그리드 경제성분석에서 비용/편익을 다양한 각도에서 고찰하고 해당 요소를 산정할 수 있지만, “국가간의 연계전력망을 구축하고 서로 다른 발전비용을 가진 국가간에 전력을 융통하는 사업”으로 규정하고 이에 따른 경제성분석을 수행하는 것이 일반적이다.
즉, 동북아슈퍼그리드의 경제성 분석을 할 때 비용요소는 (전원건설비+연계망 구축비용+운전비용)으로 산정하고 편익요소는 (국가간의 평균 전기요금 차이=국가별 전력공급비용의 차이)로 정의할 수 있다.
슈퍼그리드의 수명기간 동안에 예상되는 편익(전기요금 차이)을 연계망의 구축과 운전비용을 합한 것과 비교하는 문제가 된다.
이와 같이 산정된 총편익에서 총비용을 제한 순이익을 연계 당사국이 공동으로 분배하는 셈이 되는 것이다.
경제성분석을 할 때 실제적으로 많은 데이터들이 가변적이므로 큰 영향을 미치는 국가별 전기요금이나 할인율 등의 중요 데이터에 대해서는 필수적으로 민감도 분석을 수행하여 변동요인에 따른 경제성의 변화 가능성을 추적해야 한다.
■ (COST) 전원 투자비(C0)+연계망투자비(C1)+연계망운전비용(C2)
- C0 : 각 국가별 신규 설비용량 건설 투자비
- C1 = 양단변환소건설비용(C11)+연계선로건설비용(C12)
: C11 = [CIGRE건설단가($/kW)]× [건설용량]01
: C12 = (용량별 한전 345kV 혹은 765kV 투융자단가 적정치)의 75% 산정02
= [선로 건설단가 $/km]× [건설용량]
- C2 = C1× 0&M비율(국제 평균치 %) 적용
■ (BENEFIT) 연계당사국의 평균 전기요금($/kWh) 차이(B1)03
- B1 = [(수출국가 평균전기요금)-(수입국가 평균전기요금)]× [융통전력량]
= (평균전기요금 차이 $/kWh)×(연계용량MW)×(8760h)×(평균이용률%)
■ (필요데이터)
- 연계용량(MW)/실제 건설용량, 연계선로 길이(km),
수명기간(년)
: 실제 건설용량은 연계용량에 대한 변환소 및 선로 구성방안 (N-1) 적용여부에 따라서 달라짐.
- (C1) 해당 용량에 대한 변환소 건설단가($/kW), 연계선로건설단가($/km)
- (C2) 투자비에 대한 연간 O&M 비율(%)
- (B1) 연계당사국간의 평균 전기요금 차이($/kWh)
(B1) 연계망 평균이용률(%)
동북아슈퍼드리드의 경제성에 가장 크게 영향을 요소는 슈퍼그리드 구축여부에 따른 신규 전원설비 투자규모, 슈퍼그리드 연계망 용량 및 이용률, 각 국가별 전기요금 차이 및 할인율 등을 꼽을 수 있다.
이 중에서도 슈퍼그리드 구축을 통한 상호 이익을 도모하기 위해서는 각 국가별 전기요금 차이가 가장 핵심적인 동인이 될 것이다.
더불어 동북아슈퍼그리드 구축은 에너지안보 관점의 다자간 보장체제를 전제로 하여 상호간 이익을 도모하는 방향이지만, 한국의 입장에서 보면 국가이익의 극대화차원에서 전력융통요금을 포함한 계약내용에 대한 사전검토가 요구되며 이것이 결국 에너지안보를 전제로 한 경제성을 좌우하게 될 것이다.
계약서에는 계약용량과 융통요금 및 건설/운영주체 및 북한을 경유한다면 이에 따른 보상비용 등 실질적인 경제성을 좌우하는 핵심내용이 담길 것이다.
■ 전력공급용량(kW)/공급량(kWh)/공급인도지점/인도조건(전기품질/신뢰도 등)계약조건과 계약서
■ 건설주체/소유권/운영관리주체
■ 에너지안보 측면
■ 북한 경과지 보상 및 기대효과
■ 재원조달/회수
맺음말
동북아슈퍼그리드는 초대형 국제협력사업으로서 에너지산업이 가지는 공공적 특성 및 정치경제적 민감성과 더불어 민간 투자사업의 성격을 동시에 가지고 있다.
여타 투자사업과 마찬가지로 동북아슈퍼드리드의 경제성도 비용 대비 편익의 크기에 좌우될 것이며, 가장 크게 영향을 미칠 요소는 슈퍼그리드 구축여부에 따른 신규 전원설비 투자규모, 슈퍼그리드 연계망 용량 및 이용률, 각 국가별 전기요금 차이 및 할인율 등 기타 변수를 꼽을 수 있다.
이 중에서도 슈퍼그리드 구축을 통한 상호 이익을 도모하기 위해서는 각 국가별 전기요금 차이가 가장 핵심적인 동력이다.
한국의 입장에서 보면 국가이익의 극대화 차원에서 전력융통요금을 포함한 계약내용에 대한 사전검토가 요구되며 이것이 결국 에너지안보를 전제로 한 경제성을 좌우하게 될 것이다.
계약서에는 계약용량과 융통요금 및 건설/운영주체 및 북한을 경유한다면 이에 따른 보상비용 등 실질적인 경제성을 좌우하는 핵심내용이 담길 것이다.
결론적으로 우리 입장에서 남북한과 동북아연계망은 전력산업의 미래를 가늠하는 중요 정책방향이며, 사전에 대비해야 하는 정책사업이다.
이러한 관점에서 동북아슈퍼그리드에 대한 기술성, 경제성 분석은 관심을 가지고 지속적으로 검토할 사안으로 사료된다.
01 건설용량은 연계용량에 (N-1) Criteria를 고려한 실제 건설용량을 의미함. 예로서 6GW 연계용량인 경우 변환소와 선로를 각각 2GW 4회선으로 구성 등
02 일반적으로 DC선로는 동일용량 AC선로 건설비의 70~80% 내외 수준
03 연계당사국간의 발전비용과 환경비용 등 제반 비용의 차이가 결국 평균 전기요금에 반영된다고 가정함. 저렴한 전력을 생산하는 국가에서 비싼 전력을 소비하는 국가로 전력수송을 통한 이익창출이라고 보는 관점