어느 해보다 무더웠던 가을은 기후변화를 새삼 체감하게 합니다. 폭우와 가뭄, 극도의 열기와 추위 등 이상 기후는 ‘기후 위기에 적극 나서라’는 자연이 보내는 메시지처럼 느껴지기도 하죠. 전 세계는 환경오염 방지와 온실가스 감축을 위하여 대책을 모의 중입니다. ‘기후테크(Climate Tech)’ 개발에도 머리를 모으고 있죠. 탄소중립에 진심인 현대건설 역시 기후변화에 대응하는 혁신기술에 본격적으로 발을 내딛었습니다. 재생에너지를 통해 만든 전력을 중개하는 에너지 솔루션 기업으로의 도약입니다.

글=인창욱 책임(현대건설 전력중개거래신사업팀) 

기후테크는 온실가스와 오염물질 배출 감축을 통해 기후변화에 대응하는 모든 혁신기술을 말합니다. ①재생·대체 에너지 생산 및 분산화 솔루션을 제공하는 클린테크(Clean Tech) ②공기 중 탄소 포집·저장 및 탄소 감축기술을 개발하는 카본테크(Carbon Tech) ③자원순환, 저탄소 원료 및 친환경 제품 개발에 초점을 둔 에코테크(Eco Tech) ④식품 생산·소비 및 작물 재배 과정에서 탄소 감축을 추진하는 푸드테크(Food Tech) ⑤탄소 관측·모니터링 및 기상정보를 활용하여 사업화하는 지오테크(Geo Tech) 등 5개 분야로 구분하고 있으며, 전 세계적으로 한 해 500억 달러 가량의 자금이 투입*되고 있습니다. 탄소중립에 진심인 현대건설도 기후테크 솔루션 개발에 매진하고 있는데요. 그중 새롭게 도전장을 내민 분야는 클린테크에 포함되는 ‘전력중개거래사업’입니다.

*출처: 환경부 홈페이지 ‘탄소중립시대의 새로운 성장동력, 기후테크 본격육성’ 발표 자료.

# 기후위기가 불러온 전력시장의 새로운 패러다임

전력중개거래사업은 재생에너지를 통해 생산된 전기를 ‘민간 중개 플랫폼’을 통해 수요자에게 공급하는 비즈니스 모델입니다. 탄소중립과 전력 공급 안정화라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있는 혁신적인 비즈니스 모델로 각광받고 있죠. 전력을 중개하고 거래하는 일을 ‘민간’에서 담당한다니, 국내에서는 다소 생소하게 들릴 수 있습니다. 공공기관인 한국전력공사(이하 ‘한전’)가 전기 송전-변전-배전-판매 사업을 오랜 기간 영위해 왔고, 전력 발전영역이나 전력망 운영 또한 한전 자회사들이 참여*하고 있기에 ‘전기는 공공의 영역’이라는 인식이 있는 것도 당연하죠.

*전력 발전사업자 대부분을 차지하는 한국수력원자력, 한국남부발전과 전력망 운영자인 전력거래소(KPK)는 모두 한전의 자회사입니다. 

[ 전력이 생산(발전)되어 가정과 산업시설에 보급(송전-변전-배전)되기까지의 과정이 담긴 이미지. 전통적인 국내 전력시장 구조를 보여줍니다 ] 

최근 이러한 전통적 구조가 크게 변화하고 있습니다. 한전 중심의 #공공 #대형 발전소 #중앙집중형 구조에서, 민간 중심의 #소규모 재생에너지발전소 #지역 분산형 #전력 플랫폼 기반 구조로 전환되고 있는 것이죠. 지난 8월 산업통상자원부가 발표한 분산에너지 활성화 특별법 진행 경과 보고서에서도 “중앙 집중형 시스템의 단점을 보완하고, 분산형 장점을 극대화할 수 있는 정책 추진이 필요”하다면서 기후위기 시대의 요구의 발맞춰 국내 전력시장의 패러다임 변화를 촉구하고 있습니다.

[ 지난 8월 산업통상자원부가 발표한 ‘분산에너지 활성화 특별법 진행 경과 및 제도 개요’ ]

여기서 주목해야 할 키워드는 ‘재생에너지’와 ‘민간’입니다. 재생에너지는 화석 연료와 달리 전기 생산 과정에서 이산화탄소가 배출되지 않는 친환경 자원입니다. 햇빛, 바람 등 자연을 통해 에너지를 얻기 때문에 고갈 우려가 없고, 에너지 전환 비용도 발생하지 않는다는 장점이 있죠. 실제로 우리나라를 포함한 세계 각국은 재생에너지로의 전환을 추진하고 있고 해마다 발전 비중을 늘려가고 있습니다. 하지만 재생에너지는 날씨나 환경의 영향 등으로 변동성이 크고, 지역 곳곳에 발전소가 분산되어 있어 관리가 어렵다는 치명적인 단점을 가지고 있습니다. 재생에너지를 지속 가능하게, 효율적으로 활용하기 위해 민간이 전력시장에 참여하는 방식으로 구조가 변화했고, 그렇게 떠오른 에너지 신사업이 ‘전력중개거래사업’입니다.

# 재생에너지 전기 100%를 위하여··· ‘RE100’ 지원하는 직접 전력거래사업(PPA)

전력중개거래사업은 크게 전력거래사업 PPA(Power Purchase Agreement)와 통합발전사업 VPP(Virtual Power Plant)로 나뉩니다. 먼저 PPA는 재생에너지 발전소에서 생산한 전기를 한전이 아닌 민간기업이 전기 수요자에게 직접* 판매하는 것을 말합니다. PPA에서 중요한 포인트는 ‘RE100’ 캠페인입니다. PPA의 주요 고객(전기 사용자)이 RE100을 실천하는 기업들이기 때문이죠. RE100은 ‘재생에너지 전기(Renewable Electricity) 100%’의 약자로, 글로벌 기업들이 2050년까지 활동에 필요한 모든 전력을 재생에너지 생산 전력으로 교체해 온실가스 감축에 기여한다는 선언입니다. 현대차·기아 등 국내 굴지의 기업들과 애플·구글 등 글로벌 기업 그리고 그 협력회사까지 RE100 캠페인에 참여하고 있죠. 국내에는 애플이 “2030년까지 공급망 전체의 탄소중립을 달성한다”는 목표를 세우고 반도체를 납품하는 국내 기업에 RE100 동참을 요구하며 크게 이슈가 되었는데요. ESG 트렌드가 보편적인 글로벌 문화로 정착된 지금, RE100은 이제 기업들의 필수 요건이 되었습니다.

*PPA에는 크게 직접 PPA와 제3자 PPA가 있습니다. 직접 PPA는 전기소비자와 재생에너지 전기 공급사업자(민간)의 직접 계약을 말합니다. 제3자 PPA는 한국전력의 중개로 전기소비자와 발전사업자가 재생에너지 전력거래를 체결하는 제도입니다.

PPA는 재생에너지 전기 공급 사업자와 RE100을 이행하는 수요 기업이 직접 전력을 거래하는 비즈니스입니다. 2023년 RE100 연간 보고서(RE100 Annual Disclosure Report)*에 따르면, 회원사들의 2021년 전력 소비량 376TWh 중 재생에너지로부터 조달되는 전력은 무려 49%(184TWh)에 달했는데요. 그중 상당 수(35%)의 기업이 PPA를 활용하고 있었습니다.

* RE100 Annual Disclosure Report(2023)는 2022년 RE100 가입 회원사 중 정보를 제출한 355개 기업을 대상으로 현황을 분석했습니다.

▶ 국내 PPA 시장 선도하는 현대건설

현대건설은 지난해 10월 ‘Net Zero by 2045’를 발표하며 PPA 사업을 공식 선언했습니다. 현대건설은 태양광, 풍력 등 다양한 재생에너지 발전소의 사업 개발부터 설계·시공 및 운영 경험을 보유하고 있는데요. 이를 바탕으로 재생에너지 전력중개거래 사업자로서 사업 영역을 확대하여 에너지 전환과 탄소중립을 선도해 나가고 있습니다. 그 의미 있는 첫 걸음은 올 10월 인천남동산업단지와 체결한 온사이트 PPA(On-Site PPA), ‘에너지 자급자족 인프라 구축 및 운영사업’입니다. 현대건설은 인천남동산업단지 내 임대한 공장 지붕에 2025년까지 7.5㎿ 규모의 태양광 발전소를 구축한 후 전력 생산과 거래까지 담당할 예정인데요. 이 때 생산된 전력은 한전 송전망에 연결되지 않고 단지 내 중소기업에게 저렴한 가격에 공급되어 에너지 자급자족을 실현하게 됩니다. 중소기업의 전기요금 부담을 낮추는 것은 물론, RE100 이행까지 지원하죠.

현대건설은 현대차그룹의 RE100 이행 또한 주도하고 있습니다. 현대건설은 올 10월 현대모비스와 2048년까지 총 150GWh 규모의 가상전력구매계약(VPPA·Virtual Power Purchase Agreement)을 체결했습니다. 이는 4인 가족 연평균 전력 사용량 기준으로 4만2000가구의 25년간 전력 사용분에 달합니다. 이번 계약으로 현대모비스는 장기간 사용 가능한 재생에너지 전력을 안정적으로 확보했고, 현대건설은 RE100 이행 기업에게 더욱 다양한 솔루션과 상품을 제공할 수 있는 기반을 마련했습니다. 아울러 현대차 울산공장과 태양광 재생에너지 PPA 업무협약도 최근 체결했습니다. 현대건설은 2025년까지 현대차 울산공장에 태양광 재생에너지 64㎿를 조달하는데요. 탄소 절감 효과는 약 3만9000t으로, 연간 1만5000km를 주행한 준중형 세단 2만3000여대가 1년간 배출하는 탄소를 흡수하는 것과 동일한 효과를 갖습니다.

# 분산된 재생에너지 관리하는 ‘가상 발전소’ 통합발전사업(VPP)

재생에너지는 기상 조건이나 환경에 따라 발전량의 차이가 크고, 여러 곳에 분산되어 있기 때문에 전력 관리가 무척 까다롭습니다. VPP는 분산된 재생에너지의 전력 발전량을 ICT 기반으로 통합 관리하고, 전력 저장장치(전기차*, ESS* 등)의 충·방전 스케줄, 전력 수용자들의 전기 사용 패턴 등의 빅데이터를 클라우드 기반의 AI 기술로 예측하는 플랫폼이자 솔루션을 말합니다. 실제 발전 설비를 보유하지 않지만, 마치 발전소처럼 흩어진 전력을 한데 모아 전력거래소가 요구하는 전력량을 정확하게 예측하고 판매하는 일종의 ‘가상 발전소’ 역할을 하죠.

*전기차: 전기를 동력으로 움직이는 자동차(EV· Electric Vehicle). 전기차는 그 자체로 에너지 저장장치의 역할을 합니다.

*ESS(Energy Storage System): 남는 전력을 보관해 두었다가, 필요할 때 사용할 수 있는 에너지 저장장치를 뜻합니다.

VPP는 재생에너지의 전력 발전량을 안정적으로 관리할 수 있기에 더욱 가치 있는 비즈니스입니다. 전력은 수요와 공급이 반드시 일치해야 합니다. 전력 공급이 수요에 비해 부족하거나, 과잉되면 블랙아웃*이 발생합니다. 2021년 2월, 미국 텍사스에 전력 공급 부족으로 블랙아웃이 발생했고, 피해액은 약 400조원이었습니다. 당시 텍사스주 오스틴에서 반도체 공장을 운영 중이던 국내 전자회사의 피해액은 약 4000억원에 달했습니다. 국내의 경우 1회 블랙아웃 발생 시, 피해액이 11조원으로 추정되는데요. 예비력*이 충분히 확보된 상황에서, 기상 여건이 좋아 태양광·풍력 발전소로부터 예상치를 초과한 많은 발전량이 송·배전망에 연결되는 경우에도 공급 초과에 따른 블랙아웃 가능성이 높아집니다. 실제로 재생에너지 비중이 높은 제주·전남 일대에 ‘출력 제어’, 즉 전력거래소에서 태양광·풍력 발전소 가동을 강제로 중단시킨 것도 이러한 이유입니다. 

*블랙아웃: 전기 사용량과 공급량이 일치하지 않을 때 일시적으로 발생하는 대정전 사태. 전력망은 서로 연결되어 있기 때문에 블랙아웃을 그대로 방치하면 정전 범위가 점점 확대되어 많은 피해를 일으킵니다.

*예비력: 다음날 예측되는 전력 수요량에 맞춰 하루 전 미리 준비해두는 공급 용량. 국내의 경우 석탄, 원자력, LNG, 유류 발전소 전력이 주된 예비력입니다. 

VPP 플랫폼에는 개인이 참여하여 이익을 얻을 수도 있습니다. 미국, 호주 등에서는 태양광·풍력·ESS·EV 소유주들이 VPP 플랫폼을 통해 ’프로슈머*’가 되고 있습니다. 한 개인이 주택 지붕에 태양광을 설치하고, 가정용 ESS와 전기차를 보유하고 있다고 가정해 보겠습니다. 그는 태양광이 발전한 전기를 ESS 및 전기차에 충전하거나, 시세에 따라 전력시장에 판매할 수 있습니다. ESS, EV 등에 저장해 두었다가 전력 시세가 비쌀 때 파는 일종의 차익 거래가 가능해 지는 것이죠.

*프로슈머(Prosumer): 생산에 참여하는 소비자. 소비자들은 전력을 자가 생산하여 소비하거나, VPP 플랫폼을 통해 남는 전기를 거래함으로써 능동적인 에너지 프로슈머가 됩니다.

[ VPP는 재생에너지의 변동성 문제를 보다 실질적으로 해결하고, 더 큰 범위에서 미래 에너지 산업을 발전 시키기에 PPA의 진화 유형으로도 볼 수 있습니다 ] 

재생에너지 전기 사용을 현실화하는 데다, 사업성까지 있는 비즈니스 모델이다 보니 글로벌 기업들 역시 앞다퉈 VPP 사업에 뛰어들고 있습니다. 세계 최대 석유·가스 회사 쉘(Shell)은 “2030년까지 세계 최대 전력회사가 되겠다!”고 선언했습니다. 화석연료 수요 감소에 대비해 발빠르게 에너지 솔루션 사업으로 영역을 확장한다는 계획이죠. 투자 금액도 연간 3조원 이상이나 됩니다. 빅테크(Big Tech)* 기업 구글은 지난해부터 캘리포니아에서 1조원 규모의 VPP 프로젝트를 진행 중입니다. 올 초에는 VPP 플랫폼 ‘스위치딘(SwitchDin)’, 태양광·ESS 기업 ‘선런(Sunrun)’ ‘선파워(SunPower)’ 그리고 전기차를 ESS로 활용하려는 GM, 포드 등과 함께 VPP 파트너십까지 구성했죠.

*빅테크(Big Tech): 구글, 아마존, 메타, 애플, 알파벳 같은 대형 IT 기업을 일컫습니다.

국내 VPP 시장은 아직 초기 단계이나, 현대건설과 같은 신뢰도 높은 기업이 뛰어들며 점차 치열해지고 있습니다. 2024년 6월부터 발효되는 ‘분산에너지 활성화 특별법’은 국내 VPP 시장에 전환점이 될 것으로 기대됩니다. 기존에는 소규모 가정용 태양광 발전소가 곧 분산 에너지였으나, 이 법에서는 그 개념을 확대해 40㎿ 이하의 모든 태양광·풍력 발전설비는 물론 탄소중립의 강력한 대안으로 떠오른 SMR(Small Modular Reactor, 소형모듈원전)까지 포함합니다. 여기에 전력 유연성 자원으로 ‘DR(Demand Response, 수요반응자원)*’과 ‘플러스 DR*’ 등 다양한 비즈니스 모델까지 도입되죠. 이 법안의 핵심은 ‘분산에너지 특화지역 VPP’인데요. 특화지역으로 선정되면 앞서 살펴본 미국, 호주 같은 선진국 사례처럼 그 지역 내에서는 전력거래소나 한전 등 공공 영역을 거치지 않고 전력 공급자와 수요자 간에 직접적인 거래가 가능해집니다. 이러한 장점 때문에 도심형 RE100 모델이 활성화되어 있는 경기도와 ‘출력제어’ 문제로 고충을 겪는 제주와 전남 등이 특화지역 준비에 사활을 걸고 있습니다. 

*DR(Demand Response): 전력 수요가 공급을 초과할 때, 제철 회사 등 전력 수요가 높은 사용처에서 일시적으로 전기 사용률을 낮추는 제도로, 전력 계통 안정성에 기여합니다.

*플러스 DR: DR과 반대로 전력 공급이 수요를 초과할 때 전기차(EV) 충전량을 증대하며 수요를 늘리는 제도로, 이 역시 전력 계통 안정성에 기여합니다.

▶ ‘전력거래 통합 플랫폼 기업’ 현대건설

현대건설은 VPP 플랫폼 리더로 발돋움하기 위한 모든 요소를 잘 갖추고 있습니다. 65㎿ 규모의 서산 태양광 발전소와 130㎿h ESS를 운영해 온 경험은 큰 자산입니다. 국내 최초 해상풍력 실증단지인 서남해 해상풍력 건설에 국내 건설사 최초로 참여한 이후, 제주한림해상풍력의 사업개발부터 지분투자, EPC(설계·시공·조달)까지 사업 전반을 수행하는 등 다양한 프로젝트를 통해 사업 역량을 강화한 것도 강점입니다. 더욱이 현대건설은 국내 최초 해상풍력 전용 설치선 현대프론티어호를 투입함으로써 장비 경쟁력까지 보유한 국내 유일의 건설회사로, 5개의 자체개발 해상풍력발전 사업권을 확보하며 해상풍력 분야에서 견고한 입지를 다지고 있습니다. 세계적인 에너지 기업 RWE와 국내 해상풍력발전사업 공동개발 등 전략적 업무협약*을 체결한 것도 VPP 사업 확대를 위한 든든한 기반입니다.

*현대건설은 지난 11월 14일 세계적인 에너지 기업 RWE와 ‘해상풍력발전 및 그린수소사업 공동개발’에 대한 전략적 업무협약을 체결했습니다.

무엇보다 현대건설은 현대차그룹의 일원으로 글로벌 VPP 경쟁에서 유리합니다. 전기차는 에너지 저장장치로서 VPP를 활용하는 데 큰 도움이 되기 때문입니다. 일례로 현대차는 2021년 한전과 ‘V2G*와 배터리 수명 영향 관계’ 실험을 진행했고, 현대차의 아이오닉 배터리는 V2G로 활용하더라도 수명에 영향이 거의 없는 것으로 확인되었습니다. 이러한 최고의 하드웨어는 최고의 소프트웨어 솔루션과 조화를 이룰 때 최고의 시너지를 발휘합니다. 

*V2G(Vehicle To Grid): 전기차를 충전했다가 주행 후 남은 전기를 전력망으로 다시 방전하는 개념으로, 전기차가 그 자체로 에너지저장장치(ESS)가 됩니다.

소프트웨어 솔루션은 최근 지분 투자를 마친 국내 IT 스타트업 ‘식스티헤르츠(60Hz)’와 함께 준비 중입니다. 식스티헤르츠는 재생에너지 발전량 예측 및 VPP 소프트웨어 개발에 주력하는 기후테크 스타트업입니다. ‘CES 2023 혁신상’은 물론 현대건설 오픈이노베이션, 현대차 정몽구 재단 ‘H-온드림’ 프로젝트에 선정되어 현대건설과 공동연구 및 기술개발을 진행하는 등 에너지 IT 역량을 입증한 든든한 파트너죠. 파트너십을 통해 현대건설은 전력중개거래사업에 필수적인 기술 및 상품 모델을 공동 개발해 ‘전력거래 통합 플랫폼’을 구축한다는 방침입니다.

[ 식스티헤르츠 ‘햇빛바람지도’ ]

AI·머신러닝·빅데이터 기반의 IT 기술은 수백, 수천만 단위의 발전원과 전력 수요처를 대상으로 하는 전력중개거래사업의 핵심으로 꼽힙니다. 1분 내 수백만 단위의 공급과 소비가 동시에 이뤄지는 전력의 특성상 데이터 분석·보정, 전력 수요 패턴 분석, 발전량 예측·제어 등을 정확하게 관리해야 하기 때문이죠. 현대건설은 이번 파트너십을 통해 민간의 직접 PPA를 포함한 전력거래 자동화 IT 플랫폼을 국내 최초로 구현합니다. 발전사업자와 수요처 간 매칭·계약·정산 자동화 기능을 기본 탑재하고 발전사업자에게는 금융·기술 부문 솔루션을, 수요처에는 RE100 포트폴리오 수립 및 이행 추적관리 등의 솔루션을 제공하는 ‘토탈 에너지 솔루션 프로바이더(Total Energy Solution Provider)’로 자리매김할 계획이죠. 이를 기반으로 통합발전(VPP) 플랫폼까지 개발을 고도화해 나갈 방침입니다.

현대건설은 전력중개거래사업 전담팀을 구성하고, 단기간 PPA 용량을 300㎿ 확보하며 국내 리딩 사업자로 등극했습니다. 하드웨어의 핵심인 현대차그룹의 전기차는 이미 선진국에서 상업화를 이루었고, 소프트웨어 파트너 식스티헤르츠의 시스템은 태양광 발전 예측 정확도 오차 3% 이내의 기록을 자랑할 정도로 뛰어난 기술력을 자랑합니다. 해외 선두 VPP 솔루션의 태양광 발전 예측 정확도 오차가 6% 내외인 점을 고려한다면, 글로벌 시장까지 노려볼 수 있습니다. 기후테크 기업으로 거듭날 현대건설의 2024년이 기대되는 이유입니다.