실시간 전력시장 도입, 왜 필요한가

실시간 전력시장 도입, 왜 필요한가

대학생신재생에너지기자단 28기 정성엽

 

기존 전력시장 구조

전력시장은 국가 전력 수급 균형을 맞추며, 효율적인 거래를 통해 전력 공급을 보장한다. 발전소에서 생산한 전기를 판매하기 위해 한 곳으로 모은다는 의미에서 풀(POOL)이라고도 부른다. 우리나라의 전력시장은 크게 발전, 송전, 배전, 소비 과정을 통해 운영되고, 이러한 과정 속에서 여러 기관이 역할을 분담한다. 크게 전력거래소, 산업통상자원부, 전력위원회로 볼 수 있다. 전력거래소는 전력시장 운영규칙에 따라 입찰, 정산, 계량, 시장감시 등 공정하고 투명한 시장 운영업무를 맡고 있으며, 거래를 총괄한다. 산업통상자원부는 제도와 정책 방향을 설정하는 역할을 한다. 전력위원회는 규칙과 분쟁을 심사하는 준사법적 역할을 수행한다. 이해를 돕기 위해 각각 삼권분립으로 쉽게 빗대어 말하자면, 순서대로 행정부, 입법부, 사법부의 역할로 비유할 수 있다. 이러한 구조는 전력산업의 공정성을 확보할 수 있는 기반이 된다.

전력도매시장은 기본적으로 하루전 시장으로 운영된다. 발전사와 수요자가 전날에 필요한 전력 거래 계획을 제출하고, 이를 바탕으로 시간대별 가격과 거래량을 확정하는 방식이다.

전력 거래소가 하루 전에 전력 수요를 예측하고, 발전사들은 발전 가능량을 입찰한다. 이때 공급곡선과 수요곡선이 교차하는 지점에서 가격이 결정된다. 여기서 산출되는 값을 계통한계가격(SMP)이라고 한다. 전력거래소가 예측한 수요량을 충족하기 위해서 발전사들은 입찰 경쟁을 벌이고, 해당 수요를 최종적으로 충족하기 위해 마지막으로 투입된 한계 발전기의 변동비가 SMP로 책정된다. 이러한 방법은 최종 참여 발전기가 시장에 참여를 하더라도 원칙적으로 손해를 보지 않도록 정해져 있으며, 저비용 발전기에게는 초과 수익을 제공하여 시장 참여를 유도한다. 일반적으로 LNG 가격이  타발전사에 비해 발전원가가 비싸기에 최종 참여 발전기는 LNG 발전이 되며 LNG 발전기의 변동비를 통해 SMP가 산정되는 경우가 많다.

위에서는 전력도매시장의 대략적인 구조와 가격 책정 방식을 살펴봤다. 과거에는 이러한 하루전 시장 방식을 사용하더라도 큰 문제가 발생하지 않았다. 그러나 재생에너지 확대와 함께 여러 문제가 따라오고 있으며, 이는 전력시장에서도 피해 갈 수 없다. 대부분의 문제 원인은 기후변화로 인한 예측할 수 없는 전력 발전량이다. 이는 하루전 시장이라는 메커니즘에 구조적 한계를 드러냈고, 이는 수급 불안정과 가격 왜곡으로 이어지게 됐다. 이에 따라 보완책으로써 ICT 분야와 AI 기반 예측 시스템을 활용한 실시간 시장 제도 체계가 도입되고 있으며, 본론에서는 이 제도의 필요성과 시사점을 알아볼 것이다.

 

실시간 시장의 필요성

우리나라 전력도매시장은 과거 시점의 시장 체계로 운영되고 있다. 이는 변동성이 작은 화력과 원자력 발전 방식을 주로 사용했던 과거에는 문제없이 운영됐다. 그러나 기후 문제와 에너지 전환 목표에 따라 재생에너지 비중이 증가하게 됐고, 이로 인해 날씨를 포함한 다양한 외부 요인에 영향을 받아 발전량이 예측하기 어려운 구조로 바뀌었다. 실제로 참여 중인 중소기업 회원사 수 6,665개 중 태양광 발전사가 6,317개로 전체의 94.8%이다. 그래프에서 알 수 있듯이 신재생에너지 설비용량과 중소기업 회원사 수가 급격하게 증가하는 것을 볼 수 있다. 즉, 시장 참여자는 늘어났으나  전력 시장 제도는 과거 틀에 머물러 있어, 재생에너지의 변동성을 반영하지 못하는 구조적 한계가 드러나고 있다.

한국 전력도매시장은 기능적으로 크게 재생에너지 변동성, 용량 보상(CP), 보조서비스 시장 세 부분으로 나눌 수 있다. 이 중에서 특히  용량 보상과 보조서비스 시장은 직전 연도 실적 값을 기준으로 산정된다. 이러한 구조적 한계는 시장의 유연성을 떨어뜨리고, 결과적으로 실시간 시장 도입의 필요성을 키우고 있다.

첫 번째로 재생에너지 변동성 문제이다. 재생에너지의 간헐성과 불확실성으로 인해 전날 예측한 값과 당일 실제 발전량 사이의 차이가 클 수밖에 없다. 화력, 원자력 발전처럼 필요한 만큼 충당 가능한 발전원이 아니기 때문이다. 그 결과 하루 전 예측만으로는 수급 불안정을 해소하기 어려워졌다. 이를 해결하기 위해서는 실시간 시장 제도 도입이 필요하다. 실시간 시장은 5~15분 단위로 발전량과 수요를 반영해 가격을 형성한다. 따라서 가격을 합리적으로 결정 가능하며, 순간적인 발전 및 수요 변동에도 실시간으로 대응 가능하기에 수급 불균형을 완화할 수 있다.

둘째, 용량 확보 문제이다. 우리나라는 발전소를 운영할 때 여름 폭염이나, 겨울 한파처럼 수요가 급증하는 시기를 대비해 예비 발전소가 존재한다. 발전소를 운전하지 않고, 대기 상태로 유지하는 부분에서도 인력과 설비 측면에서 많은 비용이 들어간다. 용량 보상은 직전 연도의 피크 수요와 공급능력을 기준으로 산정된 단가로 지급된다. 이는 실제 수요 변동을 반영하기 어려워 가격 왜곡이 나타난다. 과거에는 원자력과 석탄 발전을 통해 기저발전이 꾸준히 가동되어 수요 예측과 실제 차이가 크지 않았기 때문에 이런 방식에 큰 문제가 없었다. 그러나 풍력 및 태양광 발전의 비중이 늘어나면서 전력 수급이 불안정해졌고 예비 발전소를 급하게 가동해야 하는 상황이 많아졌다. 이로 인해 추가 비용은 증가하는데, 보상은 과거 기준만으로만 정해져 있어 불공정하다는 지적이 나온다. 이를 해결하기 위한 방법으로는 실시간 시장 도입이 있다. 실시간 시장 체계 도입 시 순간적인 예비력 부족을 가격에 즉시 반영하므로 발전소가 합리적이고 공정한 보상을 받을 수 있게 된다.

셋째, 보조서비스 문제다. 주파수 조정, 에너지저장장치(ESS), 수요반응(DR) 등 보조 서비스는 전력망을 안정적으로 운영하기 위해 필수적이다. 이러한 서비스는 전력 수요가 높고 계통이 불안정할수록 난이도가 크게 올라간다. 하지만 현재 한국의 보상체계는 난이도를 반영하지 않고, 직전 연도 기반의 사후 정산 체계로 운영돼, 실제 상황에 따른 난이도가 반영되지 않는다. 이 때문에 사업자 입장에서 높은 난이도의 서비스를 제공해도 동일한 보상을 받게 되어 참여 유인이 떨어진다. 만약 보조서비스 문제에 실시간 시장이 도입되면, 전력 수요와 계통 상황이 실시간 가격에 반영돼, 계통이 불안정할 때는 보상이 커지고 안정적일 때는 낮아지게 된다. 이는 사업자들의 투자와 참여를 촉진시킬 수 있다.

 

실시간 시장과 보조서비스 제도 도입

①  이중시장 구조 (하루전 시장+실시간 시장)

앞에서 언급했듯이 우리나라는 하루전 시장을 기준으로 전력시장을 운영해 왔다. 하지만 재생에너지 확대로 인한 불확실성 증가에 따라 실시간 대응 체계의 필요성이 커지고 있다.  전력거래소는 제주 지역에서 하루전 시장과 실시간 시장을 병행하는 이중시장 구조로 시범 운영 중에 있으며, 추가적으로 ‘예비력 시장’, ‘재생에너지 입찰제도’를 포함하는 시장 개편을 추진하고 있다. 현재 제주 시범사업을 통해 단계적인 도입을 진행 중이다.

기본 틀은 하루전 시장으로 동일하다. 하지만 하루 전 시간의 계획을 기초로 하되, 15분 단위로 거래가 이루어지는 보완 시장이라는 차이가 있다. 하루 전 시간은 1시간 단위로 하루 전체를 예측했다면, 실시간 시장은 15분 단위(당일 96회)로 개설돼, 최신 기상 정보와 계통 상태를 반영해 연속적으로 발전 계획을 조율한다. 이에 따라 재생에너지 변동성에 즉각 대응이 가능하며, 시장과 실제 계통 간 괴리를 최소화한다.

이는 이중정산 체계를 갖춘다. 우선 1차 정산으로서 하루 전 계약을 통한 정산을 마치고, 실제 발전량과의 차이를 비교한다. 비교 후 2차 정산에 들어간다. 하루 전 계약량보다 발전이 적으면, 미발전량을 실시간 가격으로 구매해야 하며, 과발전하면 초과분을 실시간 가격으로 판매하는 것이다. 이러한 구조는 시장 측면에서 시장원리에 의한 실시간 수급 균형을 확보할 수 있으며, 플랫폼 측면에서는 시스템을 통해 연속적으로 조율하는 발전 계획 프로세스를 구축하는데 기여한다.

② 예비력 시장 신설

수요 및 재생에너지 불확실성, 전력설비 불시 고장 등을 대비하여 예비력 시장이 신설된다. 기존에는 예비력 보상이 전년도 평균 단가를 기준으로 고정 지급됐으나, 개선된 제도에서는 실시간 예비력 가격이 도입된다. 실시간 시장과 함께 15분 단위로 주파수제어 예비력, 1차·3차 예비력으로 구분된다.

예비력의 가격 결정은 "SMP-발전기 단가"의 기회비용을 기준으로 산정된다. 발전소가 전기를 팔면 SMP 만큼 벌 수 있지만 예비력으로 남겨두면 그만큼의 수익을 낼 수 없기 때문이다. 따라서 예비력의 가격은 그 발전소가 포기한 수익, 즉 "SMP-발전기 단가"로 계산되는 것이다. 이는 단가 기준이 아닌 예비력 종류별 시장가격으로 결정돼, 예비력 부족 시 가격이 인상되므로 예비력의 실시간 가치가 반영된다. 이는 재생에너지 불확실성과 변동성 대응을 위한 유연성 자원 확보에 기여한다. 특히 풍력·태양광 확대에 따른 수급 불안정을 해소하는데 공헌한다.

③ 보조서비스 및 재생에너지 입찰 연계

보조서비스는 기존에 고정 단가 중심으로 운영됐으나, 실시간 시장과 연계되면서 보상 방식이 달라졌다. 계통이 불안정할 때 주파수 조정 시 실시간 가격 급등에 따른 보상을 적절하게 받으며, ESS와 DR 측면에서도 실시간 가격 신호에 즉각 반응하여 계통 안정성과 수익성을 동시에 확보 가능하다.

설비용량이 1MW 이상 재생에너지 발전사업자가 급전가능 재생에너지로 등록하면, 해당 자원은 재생에너지 입찰 제도가 적용된다. 이 제도에 따라 사업자는 발전 예측량과 입찰가격을 제출하고, 전력 시장은 시장원리에 의해 출력 제어 및 보상을 수행한다. 에너지 과잉 현상이 발생할 경우 급전가능 재생에너지가 출력제한에 들어가고, 여기서 부족할 시 급전불가 재생에너지까지도 출력을 제한한다. 이는 비상 출력제한 지시로 계통안정성 확보를 위해 강제로 줄이는 것이다. 급전가능 재생에너지는 일반 발전기와 동일하게 에너지 정상금(SMP), 용량 정상금(CP), 부가 정상금(Uplift) 등 다양한 수익을 받을 수 있다. 이는 시장 경쟁력이 있는 자원으로 인정받는다. 재생에너지를 급전가능 한 자원으로 전환함에 따라 재생에너지 주력 자원화 유도, 시장을 통한 안정적 전력 공급 체계 구현이 가능하다.

 

해외 사례와 국내 방향성

북미 전력시장의 운영 구조는 선도 시장-> 하루전 시장-> 실시간 시장으로 이어지는 구조이며, 이는 한국의 개편 방향과 유사하다. 북미 전력 시장은 지역별 한계 가격(LMP)을 기반으로 운영한다. 이는 송전망 혼잡, 전력 손실, 발전 단가 차이를 반영해 지역마다 가격을 다르게 책정하는 방식이다. 이 구조에서 실시간 시장은 하루 전 거래 계획과 실제 계통 운용 간의 차이를 보정하며, 송전 제약이 발생하면 실시간 가격 신호를 통해 발전사, 소비자 모두 즉시 반응하도록 유도한다. 또한 예비력과 주파수 조정 같은 보조서비스도 실시간 가격에 연동돼, 계통 안정성을 유지하면서 자원의 가치를 합리적으로 보상받을 수 있는 체계를 구축했다.

유럽 전력시장은 북미처럼 실시간 시장 중심이 아닌 당일 시장을 두고 있다. 이는 재생에너지의 변동성을 반영하기 위해 하루 전 예측 이후에 생기는 오차를 조정하는 시장이다. SMP 개념보다는 유럽 단일 전력시장에서의 가격 동기화, 국경 간 전력 거래 효율화가 특징이다. 유럽 전력시장은 시간대별, 지역별 가격 구조를 모두 반영하고 있다. 전력망이 혼잡하거나 수요가 높은 시간대에는 가격이 급등하며, 반대로 공급이 풍부한 시간에는 가격이 하락한다. 또한 보조서비스 시장이 도매시장과 긴밀히 연결되어 운영되는데, 주파수 유지, 예비력, 수요반응 자원까지 단위시장과 보조서비스 시장이 연계된다. 이를 통해 태양광, 풍력의 변동성이 계통 불안정으로 이어지지 않도록 하고, 다양한 유연성 자원을 시장 속에서 활용한다.

북미 전력시장은 선도 시장-> 하루전 시장-> 실시간 시장의 구조를 보임으로서 예측 오차를 단계적으로 보완하고 있으며, 유럽 전력시장은 당일시장을 통해 예측 오차를 보완하고 있다. 이는 우리나라가 하루전 시장만으로 재생에너지의 변동성을 감당하기 어렵다는 점을 시사한다. 또한 북미는 LMP를 통해 송전망과 전력 부분에서 발생하는 단가 차이를 가격에 반영한다. 반면에 우리나라는 SMP 체계를 운영하고 있기 때문에 계통 상황에는 가격을 책정하기 어렵다. 이는 지역 간 갈등을 만들어 낼 수 있으며, 불공평하다는 의견이 나온다. 우리는 북미의 전력시장을 하나의 예시로서 참고하고 해결책을 마련해나가야 한다.

 

실시간 시장, 안정된 계통, 탄소중립의 길

실시간 시장, 예비력 시장, 재생에너지 입찰제도의 도입은 단순한 제도적 변화가 아니다. 하루전 시장을 통해 발생한 예측 오차를 가격으로 전환해 자원의 합리적 활용을 유도하고, 전력 문제의 난이도와 긴급성이 높은 순간에 더욱 많은 보상을 지급해 정당하게 평가할 수 있게 된다. 이 두 가지 사항은 지향해야 할 기본원칙이자, 사실 당연하게 받아들여야 하는 부분이다. 

탄소중립을 이루기 위해서는 단순히 발전원을 전환하고 백업 기술을 늘리는 것만으로는 부족하다. 기술 측면이 아닌 시민참여와 지지가 반드시 필요하다. 따라서 시장제도와 그 속에서 활동하는 사업자들의 요구와 불만을 세심하게 반영해야 한다. 공정한 가격 신호와 합리적인 보상 체계를 마련할 때, 사업자들의 동기가 부여돼 투자와 참여가 자연스레 확대될 것이다. 이는 곧 안정적인 전력 공급과 지속 가능한 에너지 전환으로 이어진다.

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전력시장에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "출력제한으로부터 자유로워질 순 없을까?", 23기 김용대, 24기 배장민, 이우진, https://renewableenergyfollowers.org/4236

출력제한으로부터 자유로워질 순 없을까?

2. "낡은 국내 전력도매시장, 에너지 전환을 위해 개편이 필요하다.", 18기 김도희, 한동근,  https://renewableenergyfollowers.tistory.com/3370

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참고문헌

[기존 전력시장 구조]

1) 한국전력거래소, 한국전력거래소 전력시장운영규칙, "전력시장운영규칙페이지", 2025.09.14, https://marketrule.kpx.or.kr/lmxsrv/main/main.do

2) 한국전력거래소, "전력시장 소개", 2025.09.14, https://new.kpx.or.kr/menu.es?mid=a10401010000

[실시간 시장의 필요성]

1) 김성모, 권동진, 김보람, 신용선, 안병관, 오원경, 정경철, "2023년도 국내 전력시장 운영실적 분석", 대한전기학회 학술대회 논문집, 제주, 2024.07.10. 

2) 옥기열, 이성우, 박민수, 주안진, 조성봉, "국내 하루전 전력시장 개편의 내용 및 의의", 전기학회논문지, 70(7), 969-977. 10.5370/KIEE.2021.70.7.969, 2021.

3) 한국개발연구원(KDI), KDI 연구포커스, "전력시장 개편, 무엇을 고려해야 하나?", 2025.09.14, https://www.kdi.re.kr/research/focusView?pub_no=18869

4) 한국에너지경제연구원, "2023년 전력시장 운영 동향 및 분석", 2024.07, 2025.09.14, https://www.keei.re.kr/pdfOpen.es?bid=0001&list_no=81944&seq=1

[실시간 시장과 보조서비스 제도 도입]

1) 김형철, “전력시장 제도개선 제주 시범사업”, 대한전기학회 학술대회 발표자료, 대한민국, 2024.01.26, https://new.kpx.or.kr/board.es?mid=a11201000000&bid=0042&act=view&list_no=71575

2) 윤호현, “전력시장 개선방향”, 대한전기학회 학술대회 발표자료, 대한민국, 2024.01.26, https://new.kpx.or.kr/board.es?mid=a11201000000&bid=0042&act=view&list_no=71575

3) 한국에너지공단, "전력시장 개편, 무엇을 고려해야 하나?", 에너지이슈 제336호, 2025.08.30, 2025.09.14, https://www.energy.or.kr/energy_issue/mail_vol233/pdf/issue_336_03_all.pdf

[해외 사례와 국내 방향성]

1) 한국에너지경제연구원, "전력시장 개편, 무엇을 고려해야 하나?", 2024.01.19, 2025.09.14, https://www.keei.re.kr/keei/download/focus/ef2312/ef2312_40.pdf