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1. 연구 배경 및 목적
 연구 배경
○ 세계 각국은 에너지전환 및 탄소중립 실현을 위해 재생에너지 비중을 빠르게
증대시키면서 이전에 경험하지 못했던 전력수급 및 계통 불안정 상황에 직면
- 2021.2월 미국 텍사스에 전례 없는 한파에 의한 대규모 정전, 2021.9월 영
국 해상에서 바람이 불지 않아 풍력발전기의 가동률 급락
- 중국은 석탄발전 비중을 줄이려는 국가시책과 규제 거버넌스(governance)
의 미비로 2021.9월 광둥, 랴오닝 등 4개 성에서 순환 정전, 일본은
2021.1월 기록적인 한파로 전력수요 증가 및 매우 높은 전력가격 등 경험
○ 현재 빠르게 확대되고 있는 변동적 재생에너지원(특히 풍력)은 그 변동성으로
인해 에너지 공급안보의 새로운 위협요소로 작용할 수 있음.
- 변동적 재생에너지는 그 자체로서 전력망 시스템의 불안정을 높이기 때문에
유연한 전원과 연계 운영되는 것이 필수적임.
- 그래서 유럽지역에서는 국경을 넘어선 변동적 재생에너지원과 유연성 전원의 연계, 또는 변동성 전원이 영향을 미칠 수 있는 범위 등 변동성을 관리하
는 거버넌스 문제가 TSO과 ENTSO-E의 가장 커다란 현안으로 되어 있음.
 연구 목적
○ 이러한 최근의 세계 에너지 시장의 역동적 변화를 염두에 두면서, 유럽 국가들
이 특히 변동적 재생에너지의 보급이 확대 과정에서 자국의 전력 수급 및 계통
안정성을 확보했는지를 국가간 전력망 연계를 바탕으로 살펴 봄. 이를 위해 일
반적으로 예상할 수 있는 변동적 재생에너지의 발전비중과 변동적 재생에너지
의 출력제한율 간의 연관성을 3가지 가설로 나타냈고, 그리고 이러한 가설이
실제로 실현되었는지, 국가마다 차이점은 있는지를 풍력발전 보급이 빠르게 이
루어진 덴마크, 독일, 영국, 아일랜드, 스페인, 이탈리아 등 6개국의 사례분석
을 통해 살펴 봄.
- 첫째, 변동적 재생에너지 발전비중이 증가하면 출력제한도 함께 증가
- 둘째, 변동적 재생에너지 발전비중이 낮은 수준에서는 변동적 재생에너지 발
전비중 증가속도가 변동적 재생에너지 출력제한 증가속도를 상회
- 셋째, 변동적 재생에너지 비중이 높은 수준에서 국가마다 변동적 재생에너지
의 출력제한율이 서로 다를 수 있음.
2. 연구내용 및 주요 분석 결과
 변동적 재생에너지 비중 증가에 따른 계통 유연성 강화 방법
○ 유럽의 변동적 재생에너지 발전비중과 국가 간 전력거래는 대체적으로 1990
년대 에너지시장 자유화, 2000년대 기후변화 대응 및 재생에너지 보급 확대
정책, 그리고 2010년대 대규모 해상풍력발전단지 사업추진 등에 의해서 크게
증가
○ 변동적 재생에너지 비중 및 출력제한이 증가하는 상황에서 정부와 TSO는 자국의
전력수급 상황 및 여건에 적합한 계통 유연성을 강화하기 위한 방법을 선택・추진
- 발전믹스, 비용부담능력, 기술수준, 주변국과 시장통합 및 전력망 연계와 관
련된 제반 여건(지리적・지형적, 국가 간 신뢰, 시장자유화) 등 고려
- 풍력발전 비중이 높은 국가들의 경우, 독일과 덴마크는 주변국과의 전력망
연계를, 아일랜드는 CCGT(combined cycle gas turbine) 도입을, 포르투
갈은 수력발전을 우선적으로 증대시켜서 계통 유연성 확보
- EU와 ENTSO-E는 국가 간 전력망 연계 확충 및 전력시장 통합을 최우선적
인 정책으로 추진
○ 재생에너지 보급이 증대되는 초기에는 전력망 운영 개선, 주변국가 간 계통 연
계, 재생에너지 발전예측 개선, 그리고 전력수요반응(demand response)제도
개선 등이 가장 비용효율적인 유연성 확보 수단으로 분류될 수 있음.
- 대체적으로 계통 유연성 강화를 위한 비용은 운영개선, 수요반응, 공급측 유
연성, 그리드 인프라, 에너지 저장장치, 섹터커플링(sector coupling) 순으
로 높음.
 [가설 1] 변동적 재생에너지 비중이 증가하면 출력제한도 함께 증가
○ 분석기간(1999~2019년)에 독일, 덴마크, 영국, 아일랜드, 스페인, 이탈리아
등 6개 국가 모두에서 풍력발전 비중과 풍력발전 출력제한율이 대체적으로 비
슷한 방향으로 움직였음.
○ 다만, 이탈리아에서는 풍력발전 비중이 5%를 상회하면서 풍력발전 비중과 풍
력발전 출력제한율이 반대 방향으로 움직였음.
 [가설 2] 변동적 재생에너지 비중이 낮은 수준에서는 변동적 재생에너지 발전비
중 증가속도가 변동적 출력제한 증가속도를 상회
○ 재생에너지 보급 초기에 풍력발전 비중이 10% 미만인 경우에는 풍력발전 비
중이 증가해도 풍력발전 출력제한율은 정체 또는 감소하였음.
- 풍력발전 비중이 10% 미만이었던 2010년대 초반의 이탈리아와 영국에서는
이러한 현상이 뚜렷하게 나타났음.
○ 풍력발전 출력제한율이 감소하다가 증가하는 시점에서의 풍력발전 비중은 국
가마다 상이했음.
- 풍력발전 비중이 10%를 상회하면, 송전망 확충이 풍력발전설비 증가에 맞춰
서 비슷한 속도로 이루어져야 하는데 여러 국가들에서 송전사업에 대한 지
역주민 반대, 장거리 송전에 따른 경제성 악화, 그리고 환경 문제 등의 이유
로 충분하게 실현되지 못했음.
- 독일의 경우에는 대규모 풍력발전 개발지역인 북부에서 남부의 주요 전력소
비지까지 장거리 송전망 확충사업이 원활하게 추진되지 못해서 풍력발전단
지와 인접한 주변국으로 잉여전력을 송전해서 출력제한 문제를 일부 해결하
기도 했음.
- 현재 덴마크, 독일, 스페인, 영국 등은 재생에너지 비중 확대를 위해 주변국
가들과 공동으로 대규모 신규 풍력발전 개발 및 연계송전선로 건설 사업을
활발히 추진하고 있음.
 [가설 3] 변동적 재생에너지 비중이 높은 수준에서 국가마다 변동적 재생에너지
출력제한율이 서로 다를 수 있음.
○ 풍력발전 비중이 20%를 넘은 국가들 가운데 덴마크, 스페인, 포르투갈 등은
매우 낮은 출력제한율을 유지하고 있음.
- 덴마크의 경우에 풍력발전 비중이 현재 30%~40%에 있음에도 불구하고 풍
력발전 출력제한율이 풍력 비중이 10%~20%에 있는 국가들과 비슷함.
- 스페인은 풍력발전 비중이 15%를 상회하는 상황에서도 풍력발전 출력제한
율이 1% 대 미만에 계속 머물러 있음.
- 포르투갈의 경우에도 풍력 비중이 20% 대에 있음에도 불구하고 풍력발전
출력제한율은 2020년에 거의 0%를 기록했음.
○ 주된 요인은 이들 3국 정부가 송전망 확충 사업의 적기 추진, 주변국들과 전력
시장 통합 및 연계전력망 확충 등의 풍력발전 보급 확대정책을 상당히 적극적
으로 추진한데 있음.
3. 결론 및 정책제언
○ 유럽 국가 간 계통연계는 재생에너지 출력제한 감소 등의 편익으로 나타나고
있는 바, 동북아지역에서 국가 간 계통연계 사업도 재생에너지 발전원 운영 및
제어라는 측면에서 각국에 분명한 에너지 및 경제적 이익과 위기상황의 공동
대처라는 효과를 가져다 줄 것으로 봄.
- 이와 관련해서 여러 사업 참여자(정부, TSO, 지역주민, 투자자 등)들이 받아
들일 수 있는 비용편익 분석방법이 마련되어야 함. 유럽의 경우, ENTSO-E
와 개별국의 TSO들을 중심으로 비용편익 분석방법론이 지속적으로 개발・개
선되고 있음.
- 동북아 지역에서도 ENTSO-E 및 TSO들의 비용편익 분석방법을 벤치마킹
하여 동북아 지역에 맞는 방법론을 역내 TSO 간에 합의・도출하기 위한 노
력이 필요함.
○ 유럽에서는 풍력발전 비중이 약 10%를 넘어서부터 출력제한 문제가 심각하게
발생하였는데, 현재 동북아 3국의 풍력발전 비중은 2019년에 중국 5.6%, 일
본 0.8%, 한국 0.5%로 매우 낮은 수준에 있음.
- 유럽의 경우에는 변동적 재생에너지 비중이 10% 이상으로 넘어서는 과정에
서 출력제한 문제를 국가 간 전력시장 연계 및 연계선로의 확충을 통해 일정
수준 해결할 수 있었음.
- 동북아 지역에서도 풍력발전 비중이 일정 수준 이상으로 증가해도 출력제한
율을 계속 낮은 수준으로 유지하기 위한 방안으로 역내 국가 간 전력망 연계
를 검토할 필요가 있음.
○ 덴마크와 독일을 중심으로 추진되고 있는 대규모 해상풍력개발 위한 다국간
사업은 동북아 3국이 공동으로 추진할 수 있는 사업의 좋은 원형(prototype)
으로 생각해 볼 수 있음.
- 물론, 다국간에 HVDC 연계선로를 이용한 대규모 해상풍력발전 사업의 경
우에 진동(osicllation)과 컨버터 상호작용(converter interaction)이 자주
발생하고, 계통이 약화(weak grid)되는 문제가 존재함. 그래서 여러 유형의
사례들을 다양하고 면밀하게 수집・분석하는 노력들이 지속적으로 요구됨.
- 현재 동북아 국가들도 개별국가 차원에서 대규모 해상풍력단지 개발 사업을
활발히 계획・추진하고 있는 바, 먼저 3자간에 유망한 해상풍력 개발지역에
대한 조사, 국제금융기관이 참여한 예비타당성 조사 및 비즈니스 모델 도출
등을 추진
○ 마지막으로 국가 간 전력망 연계가 이루어지게 되면 필연적으로 인접국의 전
력 수급 및 송전 위험도 전력과 함께 수입될 수도 있는 바, 동북아 지역 내 민
관 전문가 그룹을 구성해서 이와 관련된 연구를 사전에 충분히 수행함.
- 유럽에서는 관련 국가들이 전력거래와 관련된 국가간 마찰을 최소화하기 위
해 변동적 재생에너지 개발 및 지원정책 추진속도의 조정, 연계 송전선로의
적기 확충 등의 방안을 공동으로 마련・추진
- 또한, 송전망 연계 정부 및 TSO들이 재생에너지 확대, 변동성 해소, 전력망
안정성 제고 등의 내용을 담은 송전협력 협정을 체결
- 동북아 지역에서도 관련 연구결과를 추후에 정부 및 TSO간 수송협력 협정
내용을 작성・확정할 때에 활용
목차
요약 vi
제1장 서론 1
1. 연구 배경 및 목적 1
2. 연구 방법 및 선행연구 3
3. 보고서의 구성 4
제2장 유럽 국가 간 전력거래 현황 및 특징 7
1. 유럽의 국가 간 전력거래 및 전력망 연계 현황 7
1.1. 국가 간 전력거래 현황 7
1.2. 국가 간 전력망 연계 현황 15
2. 주요국의 주변국 간 전력거래 18
2.1. 해양국가: 영국, 아일랜드 18
2.2. 북유럽 국가: 덴마크, 노르웨이, 스웨덴 22
2.3. 서유럽 내륙국가: 독일, 프랑스 28
2.4. 남유럽국가: 스페인, 포르투갈 35
3. 국가 간 전력거래 장애요인 39
제3장 유럽의 중장기 국가 간 전력망 연계 확충 계획 43
1. EU와 ENTSO-E의 전력망 연계 확충 노력 43
1.1. EU의 유럽공동이익사업 43
1.2. ENTSO-E의 10개년 네트워크 개발계획(TYNDP) 45
2. 중장기 국가 간 전력망 연계 확충 계획 50
제4장 변동적 재생에너지 발전비중과 국가 간
전력거래와의 연관성 분석 55
1. 변동적 재생에너지 비중 증대에 의한 부정적 영향 55
1.1. 변동적 재생에너지의 출력제한 55
1.2. 변동적 재생에너지 비중 증대와 계통위험 60
2. 국가 간 전력망 연계 통한 출력제한 감소 및 계통유연성 확보 63
2.1. 출력제한 감소 효과 63
2.2. 계통유연성 확보 방안과 국가 간 연계 67
3. 국가 간 전력거래, 풍력발전 비중, 출력제한율 간 연관성 분석 75
3.1. 주요 6개국의 풍력발전 비중과 출력제한율 76
: 독일, 덴마크, 영국, 아일랜드, 스페인, 이탈리아
3.2. 국가 간 풍력발전 비중, 출력제한율, 전력거래 비중 연관성 88
제5장 결론 및 동북아지역에 주는 시사점 93
1. 결론 93
2. 동북아지역에 주는 시사점 96
참고문헌 103

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