친환경 설비 및 도매가격 변동성의 확대 대응을 위한 전력시장 개편 방향 연구

국문 초록 (Abstract)

1. 연구의 필요성 및 목적

■ 연구의 필요성

○ 전 세계적으로 재생에너지 확대는 전력 계통과 시장의 안정적 운영에 영향을 미치고 있으며, 전력공급의 불확실성과 변동성에 대응하기 위한 전력 운영시스템의 변화를 촉진하고 있음.
- 태양광 및 풍력 발전 등 자연조건에 의존하는 변동성 재생에너지의 확대로 인해 전력 공급의 불안정성이 증대하고, 이를 보완하기 위한 화석연료 발전설비에 대한 수요 증가로 연료 가격이 상승하는 상황이 발생함.
- 이에 더하여 러시아-우크라이나 전쟁으로 인한 화석연료 가격의 급격한 상승으로 전력 도매시장 가격이 폭등하고, 결국 소비자의 전기요금 폭등으로 이어짐.
- 발전연료 가격의 변화 외에도 재생에너지 출력의 불확실성과 변동성으로 인해 도매가격은 0 또는 마이너스 가격에 이르는 등 변동성이 커지고 있음.

○ 해외 발전연료 도입의 94%를 의존하는 우리나라도 해외 발전연료 가격의 변화와 재생에너지 비중의 확대로 인해 전력 계통 및 시장의 변화가 불가피함.
- 통제하기 어려운 해외 발전 연료 도입 가격의 변화와 국내 재생에너지 비중의 확대에도 불구하고, 현재 우리나라의 전력 계통 및 시장 운영 방식은 가격 규제 위주의 중앙집중적 전력 공급 체제에서 벗어나지 못하고 있음.
- 전력 계통 및 시장에서 재생에너지 비중 확대를 효율적으로 관리하려면, 더욱 유연하고 기술적으로 진일보한 운영시스템의 개선이 요구되고 있으나, 우리나라 전력 도매시장이 현물 100%의 규제시장을 운영하고 있어서 에너지 환경변화에 대응하기 어려움.
- 특히, 재생에너지 확대로 인한 도매시장의 가격 변동성에 대응하는 위험관리 수단들이 갖추어져 있지 않기 때문에 변화에 대한 대응이 취약할 수 있음.
- 현재와 같은 전력시장 운영체제로는 재생에너지 및 최대전력수요 확대 등과 같은 변화에 효과적으로 대응하기 어렵기 때문에 지금부터라도 미래 상황을 예측하여 전력시장의 안정적 운영을 위한 제도 개편을 단행할 필요가 있음.

■ 연구의 목적
○ 본 연구의 목적은 중장기적으로 재생에너지와 최대전력수요 확대에 따른 전력도매시장 가격의 추세와 변동성 정도를 분석하고, 전력 가격 및 공급 안정화를 위한 전력시장 개편 방향을 모색하는 것임.
- 국내에서 변동성 재생에너지의 확대로 인해 전력 계통 및 시장에서 영향을 받고 있으며, 특히 전력 도매시장의 가격변화는 소매시장에서 전기요금에 영향을 미치기 때문에 이를 완화하는 방안을 모색할 필요성이 있음.
- AI 데이터센터와 첨단 반도체 등 첨단산업의 발전은 최대전력수요가 급속하게 증가할 가능성이 있으므로 이에 따른 전력 도매시장의 가격변화도 분석할 필요성이 있음.
- 전력 공급 및 수요 측면에서 미래 전력 도매시장에 대한 변화를 예측하고, 최종적으로 소매시장의 전기요금에 미치는 영향을 완화하여 안정적인 전력시장을 운영할 수 있도록 제도 개편이 필요함.

2. 연구내용 및 주요 분석 결과

■ 국내 전력시장의 현황 및 운영시스템 개요

○ 대내외적인 에너지 환경의 급격한 변화에도 불구하고 우리나라 전력산업의 구조와 운영시스템은 본질적으로 예전과 달라진 점이 없지만, 도매시장 참여자와 발전설비 등은 다양화되고 훨씬 복잡해지고 있음.
- 전력산업구조개편 이후 20년이 넘도록 비용기반풀(Cost-Based Pool)을 바탕으로 전력 도매시장 운영체제를 유지하였으며, 크고 작은 제도변화가 있었으나 본질적인 시장 구조와 운영체제는 변화가 없음.
- 발전 부문은 과거 발전공기업과 몇몇 민간 발전사에 의존하던 전력 공급이 민간 발전사의 비중이 발전설비 기준 40%, 발전량 기준 30%를 넘을 정도로 증가하고 있음.
- 특히, 재생에너지를 중심으로 하는 중소규모의 민간 발전사업자가 획기적으로 증가하고, 다양한 시장참여자와 발전설비로 확대되어 전력 거래가 복잡해지고 있음.

○ 전력 도매시장은 하루 전 현물 100% 시장만을 운영하여 가격을 결정함으로써 실시간에 대한 정확한 정보 부족과 부가적 비용상승으로 자원의 비효율적 배분이 발생하고 있음.
- 전력 도매시장에서 발전공기업에 대한 정산조정계수가 적용되어 투자보수율 정도의 이윤만을 획득하도록 하여 운영효율성을 제고하기 어려움.
- 재생에너지 설비와 발전량 비중이 급속히 증가하고 있으며, 전력공기업 외 민간을 포함한 타 사업자의 비중이 빠르게 증가하고 있음.
- 전력거래소는 재생에너지의 급속한 증가를 전력시장에서 수용하기 위해 재생에너지 가격입찰, 실시간 및 보조서비스 시장개설 등을 계획하고 있으며, 제주도에서 시범사업을 진행하고 있음.

■ 대내외적 에너지 환경변화와 전력시장 운영의 문제점

○ 대내외적 에너지 환경변화는 온실가스 감축을 위한 재생에너지 비중 확대로 촉발되었으며, 러시아-우크라이나 전쟁으로 인한 연료가격 상승이 가속화되며 도매가격의 급격한 상승을 초래한 바 있음.
- 유럽에서는 EU 회원국의 협의를 통해 전력시장 개편을 추진하는 반면, 우리나라는 전력시장의 큰 변화가 아직 나타나지 않고 있으며, 시장 개편에 대한 계획은 시행까지 시간이 걸릴 것으로 보임.
- 유럽은 변동성 재생에너지 비중 확대의 영향으로 전력 계통 및 시장 운영에 어려움이 있으나, 전력시장 개편계획을 기반으로 전력시장의 가격 변동성을 완화하여 소비자의 안정적 전력소비를 유도하고 있음.
- 우리나라는 경직적 시장 구조와 가격규제 하에서 재생에너지 변동성에 대응하려 하지만 효율적 대응이 어렵고, 특히 전기요금의 왜곡으로 인해 도매시장의 효율적 운영이 더욱 저해되고 있음.
- 전기요금의 정상화를 기반으로 전력시장의 비효율적 운영구조도 개선해야하는 과제를 안고 있음.

○ 우리나라 전력시장은 재생에너지 비중 확대로 인해 발전설비의 운영패턴이 달라지고 도매시장 가격의 변동성이 확대되고 있음.
- 특히, 전력망 건설 지연에 따른 지역별 전력 수급불균형 문제가 가시화되고 있지만 한전의 부채와 적자로 인한 투자 여력 부족과 주민 수용성 문제해결이 어려워 한계에 부딪히고 있음.
- 여전히 경직적인 전력 가격 및 운영시스템 하에서 가격 및 요금 정상화를 기반으로 운영시스템의 유연성 확대와 같이 근본적으로 문제를 해결하기보다는 또 다른 규제를 통하여 문제를 더욱 악화시키고 있음.

■ 중장기 전력시장의 가격 및 운영 상황 전망

○ 2030년부터 2036년까지 중장기적으로 전력시장의 도매가격 상황을 전망하여 전력시장의 개편 방향을 논의하는 데에 중요한 분석자료로 활용하고자 함.
- 제10차 전력수급기본계획을 바탕으로 시나리오 설정과 전력시장 시뮬레이션을 통해 결과를 도출하여 전력 도매가격의 추이와 가격의 변동성을 파악함.
- 첫 번째 시나리오는 재생에너지 비중 확대를 가정하고, 두 번째 시나리오는 최대전력수요 감축을 가정하여 전력 도매시장의 가격변화 추세와 가격 변동성을 전망하였음.
- 재생에너지 비중이 확대될수록 중장기적으로 도매 시장가격이 하락하는 추세를 나타내고 가격 변동성이 확대되는 것을 확인할 수 있었으며, 최대전력 수요가 감축될수록 도매 시장가격이 상승하는 추세와 가격 변동성이 감소되는 것을 확인할 수 있으므로 정책적으로 최대전력수요 감축이 필요함.
- 현실적으로 재생에너지 비중이 증가하고, 최대전력수요는 오히려 증가할 가능성이 있으므로 결국 전체적으로 도매 시장가격이 하락하고 가격 변동성이커지는 추세를 보이는 것으로 전망되고 있음.

○ 도매시장 가격의 하락 추세와 가격의 변동성이 커진다는 것은 시장참여자들의 이해관계가 달라서 다양한 영향을 미치겠지만, 가격 변동성 증가로 인해 수익 예측에 대한 불확실성이 증가함.
- 우리나라 도매 전력시장은 오랫동안 가격 규제 중심으로 전력시장 시스템을 운영해 왔으므로 사실상 가격 변동성이 크지 않아서 사업자의 위험관리 수단의 개발과 활성화가 되지 않은 측면이 있음.
- 그러나 중장기적으로 도매시장의 가격 하락 추세와 가격 변동성이 커진다면, 도매시장의 가격 변동성 완화를 위한 다양한 수단의 활용이 가능하도록 시장설계 시에 반영하는 것이 필요함.
- 가격기능이 정상화된다는 전제하에서 사업자들의 자율적인 책임하에서 의사결정을 하도록 하여 가격수준 변화와 가격 변동성과 같은 위험관리가 가능하도록 시장제도를 개편할 필요가 있음.

■ 중장기 전력시장의 개편 방향

○ 도매시장에서는 재생에너지 비중과 최대전력수요 증가 등 환경변화에 적절하게 대응할 수 있는 전력 운영시스템으로의 개편을 고려해야 함.
- 전반적으로 전력시장의 규제 및 통제보다 시장의 가격기능 회복을 중심으로 시장참여자들의 자발적 의사결정과 책임하에 경쟁이 촉진될 수 있는 기반을 조성할 필요가 있음.
- 전력시장 운영은 공급 및 수요 등 물량과 가격의 변동성을 완화하기 위한 수단을 개발하고 활용하는 데에 초점을 맞추고 개선되어야 함.
- 현재와 같은 현물 100% 하루 전 시장으로는 급변하는 전력 공급 및 도매가격의 안정성을 확보하기 어려우므로 장단기 계약활용 비중을 높이도록 제도 개선이 필요함.

○ 소매시장은 기본적으로 도매시장의 가격변화를 반영하여 최종소비자에게 가격신호를 전달하도록 설계되는데, 도매시장의 전력 구입비용을 전기요금에 반영하는 것이 가장 중요함.
- 도매시장의 가격 변동성을 완화하고 소매시장에서 전기요금을 적절하게 부과하기 위해서는 근본적으로 합리적 전기요금체계가 전제되어야 함.
- 계절별, 시간대별 전력 공급 비용의 차이를 전기요금에 반영하여 소비자의 수요 반응을 유도하는 한편, 소비자 부하 패턴에 부응하는 다양한 요금 메뉴를 제시하여 소비자가 스스로 전기요금의 변동성에 대응하도록 해야 함.
- 전기요금체계의 정상화는 재생에너지 발전단가의 지속적 하락을 고려하면 한전 외 공급자를 선택할 수 있는 전력 판매시장 개방의 길을 촉진할 것으로 보임.

○ 중장기적으로 재생에너지 비중 확대와 최대전력수요 증가로 인해 전력 도매시장의 가격 변동성이 심해질 가능성을 확인하였으므로 전력시장 개편 방향은 가격의 안정성을 확보하는 데 중점을 둘 필요가 있음.
- 우선 전력 도매시장에서 시장참여자들이 가격 변동성 위험을 완화할 수 있는 수단을 활용할 수 있어야 전기요금의 안정성을 확보하는 데에도 도움이 될 것임.
- 도매 시장가격의 변동성 완화 수단 활용과 전기요금의 정상화를 기반으로 계절별 및 시간대별 차등화된 전기요금, 다양화된 요금 메뉴 제공 등을 통해 합리적 소비를 유도하는 것이 전력시장의 효율성을 제고할 수 있음.

3. 결론 및 정책 시사점

■ 결론

○ 도매시장에서 전력거래소의 신규 시장개설이 계획되어 있지만 중장기적으로 가격 변동성을 완화할 수 있는 계약 관련 수단의 활용이 필요함.
- 중장기적으로 재생에너지 비중 확대, 최대전력수요 증가, 신규 시장개설 및 가격입찰 전환 등을 고려하면 가격 변동성이 커질 가능성이 높음.
- 전력 거래에서 가격 변동성에 대한 위험관리를 적극적으로 수행하기 위해서는 차액 계약(CfD), 장기 PPA, 선물 및 선도 계약 등 다양한 계약 수단의 개발과 활용이 필요함.

○ 소매시장에서는 최종적으로 도매시장의 가격 변동성이 전기요금에 반영되므로 계절별, 시간대별 차등 요금제를 기반으로 소비자의 수요 반응을 유도하는 것이 중요함.
- 또한, 다양한 요금 메뉴를 제시하여 소비자 부하 패턴에 맞는 요금을 선택하도록 할 필요가 있는데, 기본적으로 전기요금 정상화를 전제로 가능함.
- 현실적으로 전기요금의 비합리적 조정 체계에서 도매시장의 가격 변동성 확대와 전기요금 영향 완화를 위한 정책 방안은 문제를 해결할 수 없음.

○ 전력 도·소매시장에 대한 개편 방향을 종합적으로 살펴보면, 가장 중요한 사항은 도매시장과 소매시장이 가격 연계일 것임.
- 두 시장의 가격 움직임이 단절되면, 전력 공급 비용 부담을 소비자가 아니면 누군가가 책임져야 하며, 전력 공급 안정성을 고려할 때 한전의 부채와 적자 형태로 비용 부담을 떠안는 방식으로 전력시장 운영체제가 지속되기 어려움.
- 도·소매시장의 가격기능이 정상화되어 두 시장이 연계되고 친환경 발전설비의 발전단가가 계속 하락한다면, 전력 판매시장 독점체제에서 벗어나 자연스럽게 시장개방이 진행될 것으로 보임.
- 시장이 개방되면, 공정한 경쟁 조성과 시장감시 기능이 강화되어야 하며, 사업자의 위험관리 수단 활용을 고려하여 발전과 판매 사업의 겸업도 허용되어야 할 것임.

■ 정책 시사점

○ 첫째, 중장기적으로 전력 도매시장 가격은 하향 추세를 보이지만, 가격 변동성은 더욱 커지는 만큼 가격을 안정화하는 수단개발과 활용이 필요함.
- 현재와 같이 현물시장에서 모든 전력 거래를 이행하기보다는 일정 부분 장단기 계약 형태로 거래 방식을 변화시킬 필요가 있음.
- 중앙관리가 가능한 선도 및 선물 계약, 차액 계약은 물론 장외거래인 PPA 계약 방식 등도 활용하도록 시장의 유연성을 확대할 필요가 있음.

○ 둘째, 전력 도매시장에서 거래당사자들의 시장위험에 대한 관리 수단을 활용하는 조치도 중요하지만, 사업영역을 확장하여 위험대처가 가능하게 할 필요가 있음.
- 에너지 사업과 사업자의 다양성이 확대되고 있으므로 가격 변동성과 수익손실 등과 같은 위험관리 차원에서 통합적 에너지 사업의 허용 필요
- 전기요금 정상화와 재생에너지 발전설비의 발전단가 하락으로 경쟁우위를 확보하면, 시장개방은 시간문제일 수 있으므로 발전사업의 판매 겸업, 가스 부문과의 통합 등을 허용하도록 고려할 필요가 있음.

○ 셋째, 변동성 재생에너지의 비중 확대로 전력 계통의 안정적 운영이 어려워짐에 따라 모든 제도 개선이 계통의 안정적 운영과 조화를 이룰 수 있어야 함.
- 전력 도매 시장가격의 변동성 확대를 완화하기 위해서 장단기 계약 비중의 증대가 필요하지만, 전력 계통 운영과의 조화가 필요함.
- 중앙계약시장 또는 장외거래 방식 등이 가능하되 전력 계통의 안정적 운영 측면에서 제어 및 관리가 용이한 제도적 장치 마련이 필요해 보임.

○ 넷째, 도매시장의 가격 변동성은 결국 소매시장의 전기요금으로 전가되어 공급비용을 충당하도록 영향을 미치므로 소비자 스스로 부하 패턴에 맞는 요금을 선택하도록 전기요금 메뉴를 다양화할 필요가 있음.
- 기본적으로 소비자의 수요 반응이 가능하도록 계절별 및 시간대별 차등화된 요금제를 제시하고, 소비자의 요금 선택에 대한 범위를 확대해 나가야 함.
- 계시별 요금제를 순조롭게 시행하기 위해서는 기존 주택용 누진 요금제의 누진 단계와 누진배율 축소가 선행되어야 할 것임.

○ 다섯째, 도매시장 가격과 소매시장의 전기요금이 상호 연계되지 않으면 각 시장의 제도 개편은 의미가 없으며, 이를 고려하여 시장설계가 필요함.
- 현재 전력시장의 근본적인 문제는 전기요금의 왜곡이므로 이를 해결하지 않고 도매시장 가격의 변동성을 완화하는 시장제도 개선은 의미가 없음.
- 전기요금체계 개편과 전압별 요금체계로의 전환 등에 대한 단계적 일정과 같은 로드맵이 필요하고 계획대로 이행할 필요가 있음.

목차 (Table of Contents)

• 요약 ⅶ
• 제1장 서론 1
• 1. 연구 배경 및 목적 1
• 2. 연구 내용 3
• 제2장 국내 전력시장의 현황 및 운영시스템 개요 5
• 1. 전력산업 구조와 운영시스템 개요 5
• 1.1. 전력산업 및 시장 구조 6
• 1.2. 전력시장 운영시스템 9
• 2. 발전원별 및 사업자별 전력시장 동향 11
• 2.1. 발전원별 전력시장 변화 12
• 2.2. 사업자별 전력시장 변화 13
• 3. 향후 전력 도매시장 개편 계획 16
• 3.1. 전력 도매시장의 신규 시장개설 16
• 3.2. 전력 운영시스템의 변화 계획 19
• 제3장 대내외적 에너지 환경변화와 전력시장 운영의 문제점 23
• 1. 대내외적 에너지 환경변화 대응 이슈 23
• 1.1. 대내외적 에너지 환경변화 23
• 1.2. 에너지 환경변화 대응: 유럽의 전력시장 개혁 사례 25
• 2. 국내 전력시장 운영의 문제점과 해결 방향 28
• 2.1. 국내 전력시장 운영의 문제점 28
• 2.2. 전력시장 운영의 문제해결 방향 33
• 3. 최근 전력시장의 변화 대응 문제 34
• 3.1. 최근 전력시장의 변화 34
• 3.2. 전력시장의 변화 대응 방식과 한계 37
• 제4장 중장기 전력시장의 가격 및 운영 상황 전망 39
• 1. 분석 방법 및 주요 전제 40
• 1.1. 분석 방법 40
• 1.2. 주요 분석 전제 42
• 2. 분석 시나리오 구성 및 결과 63
• 2.1. 분석 시나리오 구성 63
• 2.2. 시나리오 결과 분석 65
• 3. 소결 75
• 제5장 중장기 전력시장의 개편 방향 79
• 1. 전력 도매시장의 개편 방향 79
• 2. 전력 소매시장의 개편 방향 82
• 3. 종합적인 전력시장의 개편 방향 86
• 제6장 결론 및 정책 시사점 89
• 1. 요약 및 결론 89
• 2. 정책 시사점 92
• 참고문헌 97