제주에너지공사는 2035 탄소중립 실현을 위한 핵심 실행기관으로 지역에너지 전환과 자립을 목표로 국내 최대규모 35MW BESS(Battery Energy Storage System) 구축을 통해 계통유연성을 강화하고 있으며 제주도 분산에너지 확산을 위한 VPP(Virtual Power Plant) 통합플랫폼 개발·실증을 진행하고 있다.

 

최근에는 제주도 내 재생에너지 출력제어 해소를 위한 P2H시장 활성화를 위해 기술개발·실증사업을 선도하고 있다.

부호준 제주에너지공사 청정에너지센터장을 만나 제주에너지공사 P2H 사업에 대해 들었다.

 

 ■ 제주도는 P2H를 최초로 실증한 지자체다. P2H에 주목한 이유는

제주도는 전국에서 재생에너지 보급률이 가장 높은 지역으로 2024년 기준 전체 발전량의 약 20%가 재생에너지이며 바이오중유 포함 시 42%를 차지하고 있다.

 

이로 인해 봄·가을철에는 수요대비 공급 초과로 출력제한문제가 빈번하게 발생하고 있다. 섹터커플링기술 중 하나인 P2H는 잉여전력을 열에너지로 전환해 저장함으로써 출력제어를 완화할 수 있으며 관광업과 농업 등 제주도 열수요에 직접 활용가능하다는 점에서 매우 효과적인 해법이다.

 

 ■ 제주지역 재생에너지 보급량 확대에 따라 발생한 문제점은
가장 큰 문제점은 출력제어 증가다. 지난해 기준 재생에너지발전량은 약 1,316GWh로 전체 발전량 20%를 차지하고 있으며 출력제어량도 지속적으로 증가하고 있다.

이 문제를 해결하기 위해서는 △계통유연성 강화 △수요반응 자원 확대 △전력기반 변환기술(P2X) △저장기술 도입등이 필요하다. 이중 P2H는 잉여전력 활용 측면에서 매우 효과적이다.

 

 ■ 출력제한 해결에 P2H가 핵심인 이유는
즉각적 잉여전력 대응이 가능하다. 히트펌프와 축열조를 통해 전기요금이 낮거나 DR 발령 시 즉시 전력을 열로 변환해 저장할 수 있다.다음으로는 분산형 설치가 용이하다는 점이다. P2H는 △주택 △산업시설 △농업시설 등 수요처 인근에 설치가능해 지역단위 수요·공급균형이 가능하다.

 

마지막으로 다중효과 실현이 가능해 출력제어 완화는 물론 화석연료기반 열공급대체와 함께 탄소배출 저감과 에너지비용 절감까지 동시에 달성할 수 있어 출력제한 해결에 핵심적인 요소를 갖추고 있다.

 

 ■ 제주도 P2H사업 주안점은
3가지 연구목표를 중심으로 구성된다. 먼저 수열과 공기열 등 복합열원 활용과 고밀도 축열조 개발을 통해 효율성을 극대화하는 것과 실증사이트별 적용성 검토·성능평가를 통한 최적운영 전략을 도출하는 것이다.

또한 플러스DR 연계 플랫폼 개발을 통해 출력제어 상황에 신속히 대응하며 전력거래소 연계 실증을 추진할 예정이다.
마지막으로 기존 화석연료 기반 냉난방시스템대비 경제성과 탄소저감효과도 함께 검증할 계획이다.

 

 ■ 현재 진행하고 있는 R&D를 소개하면

‘재생에너지 출력제한을 이용한 P2H 기술개발’ R&D는 제주에너지공사가 총괄 주관기관으로 참여하며 △한국에너지기술연구원 △한국생산기술연구원 △제주대학교 산학협력단 △한화에너지 △에코브레인 △인터텍 △한국냉동공조산업협회 등 8개 기관이 협업해 기술개발을 진행 중이다.

 

과제를 통해 복합열원 기술과 고효율 축열시스템과 플러스DR과 연계한 EMS 및 표준화기술 개발 등을 진행할 예정이다.

 

 ■ 잉여전력 활용 P2H시스템 구축사업 주요내용은

사업핵심목표는 P2H기술의 기술적·경제적 타당성을 검증하며 실증을 통한 시스템 보급 확대를 위한 제도 기반을 마련하는 데 있다.

 

이를 위해 △MW급 친환경 P2H기술 개발·실증 △3개 실증사이트(농업, 축산, 관광산업)에 적합한 시스템 구축·운영 △플러스DR 플랫폼 개발 및 실증을 통한 출력제어 완화효과 검증 △향후 제도개선 및 사업화 확대를 위한 정책제안 등을 진행할 예정이다.

 

 ■ P2H시스템 보급을 통한 기대효과는

국가 온실가스 배출의 40% 이상을 차지하는 열부문 탄소중립에 직접적으로 기여할 수 있다.

 

특히 △시설온실 △축산시설 △관광호텔 등 제주지역 주요산업과 연계한 RE100 농축산물·캠핑 등 상품화로 지역산업 활성화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

 

또한 출력제어 완화와 계통유연성 확보를 통한 잉여전력 열에너지전환으로 계통안정화 기여와 에너지비용 절감·자립도 향상이 기대되며 경부하 전력과 인센티브제도(+-DR) 활용을 통한 비용효율이 향상될 것으로 기대된다.

향후에는 스마트 열관리와 디지털화 기반 마련을 통해 EMS, AI기반 부하예측, 실시간 연계 등 지능형 에너지관리가 가능하며 지역산업·RE100 상품화 연계 등을 통해 농산물·관광시설 등과 연계한 RE100 브랜드화가 가능할 것으로 기대된다.

 

 ■ 향후계획은
탄소중립 달성을 위해서는 열부문 탈탄소화가 핵심이며 이를 위해 전기기반 고효율 열공급 시스템 도입이 필수적이다. 섹터커플링기술 중 P2H는 재생에너지와 연계한 수요처(온실, 축산시설 등) 열공급에 적합한 시스템이다.

 

특히 제주도는 지역난방이 미보급된 지역으로 제조업 비중이 전체 연료소비량의 1%로 낮으며 1·3차 산업 중심구조로 이뤄져 히트펌프도입이 유리하다.

제주에너지공사는 향후 실증을 통해 플러스DR 참여와 분산특화지역을 통한 실시간 시장 등 P2H 효과를 검증해 전국으로 확대하기 위해 노력할 예정이다.

 

 ■ 마지막으로 하고싶은 말이 있다면
전력부문은 태양광·풍력 확산으로 빠르게 전환되고 있지만 열부문 탈탄소화는 여전히 느린 속도로 진행되고 있다.그러나 국가 온실가스배출량 40% 이상이 열부문에서 발생하고 있는 만큼 정부와 지자체 정책지원과 기술투자가 시급하다.

특히 산업·농업용에 유리한 전기요금체계 개편과 고효율 열설비 설치 시 세금감면 등의 설치인센티브가 필요하다. 또한 신축건물과 대형시설 등을 대상으로 설치의무화 제도 등을 추진하며 DR자원과 연계한 통합모니터링 시스템이 구축된다면 더욱 시장이 활성화될 수 있을 것으로 기대한다.

 

이런 상황 속에서 P2H는 열부문 탈탄소화 핵심솔루션이 될 수 있을 것으로 기대된다. 제주도가 그 선도모델이 되도록 최선을 다할 것이다.