Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
o 온실가스 감축을 위한 재생에너지 확대와 변동성 대응의 필요성 대두
ㅇ 국내 2030 NDC 목표에서는 재생에너지 전력 공급 21.5%를 목표로 하고 있으며, 태양광, 풍력 발전 증가에 따른 전력 변동성 대응이 필요함
ㅇ 현재 재생에너지 수준에서도 봄철 태양광발전 증가로 인해 전남에서는 원자력에너지 가동 중단이 발생하고 있으며, 제주지역은 태양광, 풍력 발전 증가로 2021년 출력 제한횟수는 64회, 출력 삭감량은 12GWh에 달함

o 재생에너지 변동성 대응 수단으로 ESS와 섹터 커플링이 제안되고 있으며 이에 대한 비용 효과적 수단 마련이 필요
ㅇ 재생에너지 변동성 대응 수단으로, ESS는 고비용의 단점을 지니며, 장기적으로는 송전망 연계, 유연성 자원 확대, 섹터 커플링 수단으로의 대응이 필요함
ㅇ 섹터 커플링 중 전기차를 활용한 V2G(Vehicle to Grid)는 수송부문의 전기화를 통한 온실가스 감축과 함께 전기차의 배터리를 ESS처럼 활용하면서 전력과 수송 부문의 온실가스 감축을 동시에 달성할 수 있을 뿐만 아니라 효율성을 높일 수 있음
- 재생에너지의 발생과 전기차 충전, 전력수요 피크시 전기차 저장전력 역송을 기술적으로 연동시킴으로써 전력시스템 안정화에 기여할 수 있음

o 본 연구에서는 2030 NDC 목표에서 재생에너지 공급, ESS, 전기차 섹터 커플링의 경제적, 환경적 편익을 분석하여 목표 달성을 위한 비용 효과적 방향을 제시함
ㅇ 분석을 위한 전기차 섹터 커플링을 반영한 전력모형 DIETER와 전기차 충전모형 emobpy를 국내화하여 활용함
ㅇ 2030년 재생에너지 공급 비중, 전기차 도입 420만 대를 대상으로 V2G 중 일방향 스마트 충전을 도입하는 시나리오(V1G)를 도입하는 상황과 도입하지 않는 상황을 비교하여 전력시스템 비용, 온실가스 배출량, ESS 도입 영향을 분석함

Ⅱ. 재생에너지 변동성 대응을 위한 ESS 및 섹터 커플링의 역할
o 섹터 커플링의 개념 및 효과
ㅇ 섹터 커플링은 에너지전환 과정에서 재생에너지가 필연적으로 증가하는데 이에 대한 변동성 대응 및 전력공급 외 수요 부분의 탈탄소를 위한 효율적인 전환 경로임
ㅇ 장기적으로 탄소중립 에너지시스템은 재생에너지 기반 전기화 및 그린수소 생산과 같은 섹터 커플링이 중심이 된 그린에너지통합시스템이 될 것임
ㅇ섹터 커플링은 재생에너지 전기를 기반으로 한 전기화가 중점이며, 대표적으로 전기차, 전기 히트펌프의 기술도입으로 에너지 효율이 향상되고, 최종에너지소비 감소에 기여함
ㅇ 또한 에너지전환 과정에서 효율적인 섹터 커플링은 ESS 비용을 감소시켜 에너지 전환비용 감소가 가능함

o 섹터 커플링 수단 및 재생에너지 변동성 대응
ㅇ“Power-to-X(P2X)”라는 다양한 기술 경로가 제시되고 있음. 수송부문은 P2M(Power to Mobility), 열부문은 P2H(Power to Heat), 수소생산은 P2G(Power to Gas), 연료생산은 P2L(Power to Liquid)로 분류함
ㅇ 재생에너지 변동성 대응 수단으로 전력시스템 내의 수요 저감, ESS, 송전 및 배전 개선, 발전기 유연성 향상이 있으며, 섹터 커플링 수단으로 전기차, 히트펌트, 그린수소 생산 등의 방법이