논쟁의 출발점은 전기와 탄소의 시간표다
“태양광이냐 원전이냐”는 질문은 늘 둘 중 하나를 고르라는 시험지처럼 들린다. 하지만 대한민국의 전력 시스템은 시험지가 아니라 현실이고, 현실은 보통 한 줄짜리 정답을 허락하지 않는다. 지금 이 나라가 마주한 건 ‘선호’의 문제가 아니라 ‘시간표’의 문제다. 전기는 더 많이 필요해지고, 탄소는 더 빨리 줄여야 한다.
우선 수요 쪽이다. 제11차 전력수급기본계획은 전력계통 소비량이 2024년 557.1TWh에서 2038년 735.1TWh로 늘어날 것으로 본다. 같은 기간 하계 최대전력(피크)도 2024년 104.2GW → 2038년 145.6GW로 커진다. ‘연간 총사용량’도 늘지만, ‘순간 최대치’가 더 위협적으로 커지는 그림이다. 이 계획은 특히 데이터센터(신규 전기사용신청 등 기반)와 전기화 수요를 “추가수요”로 별도 반영했다는 점을 강조한다. 즉, 앞으로 전력수요는 경기·인구 같은 거시변수만으로는 설명이 어려워졌다는 진단이다.
게다가 한국 전기는 산업 비중이 큰 편이다. 같은 계획은 2014~2023년 흐름에서 산업용 전력소비 비중이 50% 이상을 유지해 왔다고 정리한다(2023년 기준: 산업 51.5%, 상업 33.8%, 주택 14.6%로 표시). 전기가 ‘생활비’이기도 하지만 동시에 ‘제조원가’이기도 하다는 말이다. 그래서 에너지 논쟁은 금방 국민적 토론으로 번진다. 전기요금이 오르면 공장도 아프고 집도 아프다.
이제 탄소 쪽이다. 대통령직속 2050 탄소중립녹색성장위원회가 정리한 국가 감축목표(NDC) 기준으로 2030년 총배출 목표는 2018년 대비 40% 감축(727.6 → 436.6MtCO₂eq)이고, 전환(전력) 부문은 2018년 대비 약 45.9% 감축(269.6 → 145.9MtCO₂eq)으로 제시돼 있다. 전기를 ‘탄소를 줄이는 도구’로 더 많이 쓰려면(전기화), 전기 자체가 더 빨리 무탄소화돼야 하는 구조다.
여기서부터 “태양광 vs 원전”이 등장한다. 빈말이 아니라 행정조직 자체가 이 문제를 중심으로 재편되는 분위기다. 기후에너지환경부 장관 소개 페이지를 보면, 김성환이 2025년 10월부터 장관으로 재임 중이라고 되어 있다. 에너지·기후·환경이 한 덩어리로 묶일 만큼, 전기는 더 이상 ‘산업정책의 하위 항목’이 아니라 국가 운영의 중심 의제가 됐다는 신호다.
마지막으로, 한국은 에너지 안보 측면에서도 시간이 촉박하다. 2024년 잠정 기준 에너지 수입의존도는 93.7%로 제시돼 있다. 에너지의 대부분을 해외에 기대는 구조에서, 연료 가격 변동·지정학 리스크가 전기요금과 산업경쟁력으로 직격한다. “무탄소 전원 확대”가 기후만이 아니라 안보와 물가의 언어로 말해지는 이유다.
태양광은 빨리 늘지만, 전기는 ‘시간대’라는 통행료를 받는다
태양광의 장점은 직관적이다. 빨리 지을 수 있고, 작게 쪼개서 여기저기 깔 수 있고, 연료를 태우지 않는다. 게다가 세계적으로는 비용이 크게 떨어졌다. 국제재생에너지기구는 2024년 유틸리티 규모 태양광의 글로벌 가중평균 LCOE가 USD 0.043/kWh 수준에서 ‘안정화(stabilised)’됐고, 가장 저렴한 화석연료 대안보다 41% 저렴하다고 요약한다. “싸졌고, 계속 싸질 가능성이 크다”는 이야기에 근거가 생기는 지점이다.
문제는 한국에서 태양광이 ‘싼 전기’로 자동 번역되지 않는다는 데 있다. 에너지경제연구원이 운영하는 통계(재생에너지 LCOE)만 봐도, 한국 태양광 LCOE는 시나리오(가정)별로 수치가 꽤 다르게 나온다. 예를 들어 2024년 태양광(중규모) LCOE가 132.0원/kWh(국내 보급실적 기반 전망)로 제시되기도 하고, 다른 가정에서는 더 낮은 경로가 제시되기도 한다. 핵심은 하나다. 한국 태양광의 비용은 ‘모듈 가격’만으로 결정되지 않고, 부지·인허가·계통접속·금융비용 같은 ‘시작 전 비용’이 크게 작동한다는 점이다.
태양광의 진짜 함정은 비용만이 아니다. 더 큰 함정은 “전기는 저장이 어렵고, 시간대별로 품질이 다르다”는 물리다. 똑같이 1kWh라도 밤 9시의 1kWh와 평일 점심의 1kWh는 전력망 입장에선 가치가 다르다. 피크 시간에 필요한 전기는 비싸고, 남아도는 시간의 전기는 갈 곳이 없다. 이때 태양광은 ‘잘하는 시간’과 ‘못하는 시간’이 너무 뚜렷하다.
이 차이는 통계에서 적나라하게 보인다. 전력거래소의 2024년도 전력계통 운영실적 자료를 보면, 2024년 말 기준 태양광 설비용량은 27,096MW로 전년 대비 13.2% 늘었다. 같은 자료는 2024년 발전원별 이용률(대략적 설비이용률)을 원자력 87%, 태양광 15%, 풍력 약 22% 등으로 제시한다. 즉 “설비를 깔아두는 속도”는 빠른데 “전기가 나오는 시간(가동률)”은 느리다.
이런 상황에서 태양광을 많이 깔면 어떤 일이 생기나. 두 가지가 동시에 일어난다.
첫째, 전력망이 ‘낮 시간 과잉’에 가까워진다. 그래서 출력제어(커트일먼트)가 현실적 옵션으로 등장한다. 11차 전기본은 태양광·풍력 대상 출력제어를 전제로, 연간 출력제어율을 3% 수준으로 두고(기본 가정) 2035년 이후에는 5% 수준까지 확대될 수 있다고 적는다. “버리는 전기”가 늘어날 수 있다는 뜻이다.
둘째, 태양광이 늘수록 ‘계통 안정화 자원’이 필요해진다. 변동성 자체도 문제지만, 주파수·관성·예비력 같은 전력망의 기본 체력은 원래 대형 회전기(화력·원전 등) 중심으로 설계돼 왔다. 11차 전기본은 무탄소전원 확대에 따른 계통 불안정성 대응을 위해 동기조상기, 인버터 기술, 그리고 재생 연계형 ESS 등을 언급하며 “무탄소 경쟁시장”에서 태양광·풍력에 자체 유연성(ESS 결합 등) 확보를 요구하는 방향을 적시한다. 태양광은 패널만 깔아서는 ‘전력시스템의 1군 선수’가 되기 어렵고, 저장·계통·시장 룰과 세트로 가야 한다.
그래서 한국의 태양광 논쟁은 종종 ‘친환경 vs 반친환경’이 아니라 ‘입지 vs 계통’으로 굴러간다. 산단태양광, 수상태양광, 주차장태양광, 이격거리 규제 개선 같은 단어가 전기본에 반복 등장하는 이유도 여기 있다. “태양광을 늘릴 마음”만으로는 부족하고, “태양광이 들어갈 자리”와 “그 전기를 실어 나를 길”이 동시에 필요하기 때문이다.
원전은 전기를 ‘잘 만들지만’, 사회는 오래 묻고 오래 기억한다
원전의 장점은 태양광과 정반대 지점에 있다. 가장 큰 무기는 ‘가동률’이다. KPX의 2024 계통운영 실적에서 원자력 이용률은 87%로 제시된다. 같은 문서에서 2024년 발전 실적은 원자력 188,890GWh(33.0%)로 정리된다. 발전 설비가 실제로 전기를 뽑아내는 시간의 비율이 높기 때문에, 전력망 관점에서는 “예측 가능한 체력”으로 작동한다.
여기서 재미있는 장면이 하나 나온다. 2024년 말 기준 설비용량을 보면 원자력이 26,050MW, 신재생이 34,693MW로 집계된다. 숫자만 보면 신재생이 더 크다. 그런데 발전량과 전력망 기여도를 보면 원전의 존재감이 훨씬 크다. 이건 원전이 “전기를 생산할 수 있는 시간대가 넓다”는 뜻이고, 동시에 태양광이 “시간대 통행료”를 낸다는 뜻이기도 하다.
그렇다고 원전이 만능 카드라는 뜻은 아니다. 원전이 가진 가장 큰 제약은 “시간표가 길다”는 사실이다. 11차 전기본은 이미 계획된 신규 원전(예: 2024~2026년, 신한울 2호기 및 새울 3·4호기 준공)을 전제로 원자력 설비가 2023년 24.7GW에서 2030년 28.9GW로 늘고, 2035년·2038년에는 31.7GW 수준으로 제시된다고 적는다.
하지만 그 다음 카드(추가 대형원전)는 훨씬 느리다. 전기본은 “신규 대형원전”의 건설기간을 사업자 제출 기준 167개월로 언급하면서, 일정상 2026년 부지 확정 → 2029년 관련 인허가 → 2037~2038년 건설·준공 같은 흐름을 제시한다. 말 그대로 “지금 결심해도, 전기가 오는 건 한참 뒤”다. 그래서 원전 확대를 주장하는 쪽이든, 반대하는 쪽이든, 둘 다 결국 ‘2030년대 초반’이라는 좁은 구간에서 어떤 조합으로 버티느냐의 문제로 수렴한다.
원전이 한국 사회에서 더 까다로운 이유는 안전성 자체의 논쟁도 있지만, “사용후핵연료”라는 시간폭탄이 늘 현실적인 일정표로 등장하기 때문이다. 2025년 10월 1일부터 시행되는 「고준위 방사성폐기물 관리에 관한 특별법」은 고준위 방사성폐기물 관리의 원칙과 절차, 관리시설 부지 선정 등에 관한 사항을 규정한다. 즉, ‘원전을 더 쓰자/덜 쓰자’와 별개로 “이미 나온 것”을 어떻게 할지 국가 차원의 거버넌스를 법으로 세웠다는 의미다.
포화 일정도 정치적 수사가 아니라 행정자료로 다뤄진다. 2023년 산업통상부 보도자료 형식의 기사(경제뉴스로 재게시된 페이지)에서는 사용후핵연료 저장시설 포화 시점이 2030년 한빛, 2031년 한울, 2032년 고리 순으로 예상된다고 공개한 바 있고, 이 전망이 2021년 12월 전망 대비 1~2년 단축됐다고 적는다. “원전은 이미 있는 전원이고, 지금은 폐기물 관리의 행정시간이 전력정책시간을 따라잡는 구간”이라는 해석이 여기서 나온다.
원전은 그래서 ‘전기를 잘 만드는 기술’인 동시에 ‘사회가 오래 묻고 오래 기억하는 기술’이기도 하다. 전기본이 계속운전 추진(운영허가 만료 원전의 계속운전), 수용성 확보 노력(주민 의견 수렴 등)을 함께 적고, 나아가 2030년대 중반 대형원전 탄력운전 상용화를 언급하는 것도 이런 맥락이다. 원전은 기저전원으로만 서 있지 말고, 재생 확대 이후의 계통 유연성까지 일부 담당해야 한다는 주문이다.
선택의 결승전은 발전소가 아니라 계통과 제도다
태양광과 원전이 어디까지나 “발전소” 이야기라면, 에너지 믹스의 진짜 본체는 “계통”이다. 발전소는 전기를 만든다. 계통은 그 전기를 ‘필요한 곳에, 필요한 시간에, 필요한 품질로’ 맞춰 준다. 이건 단순 비유가 아니라 계획 문서의 구조 자체가 말해준다. 11차 전기본 목차는 발전원별 정책방향 다음에 발전설비 계획, 제주 수급전망, 분산에너지 활성화, 송·변전설비 계획, 전력시장 개선방향으로 이어진다. “어떤 발전원이 좋냐” 다음 페이지가 “그래서 선로는 어떻게 깔 거냐, 시장은 어떻게 바꿀 거냐”인 셈이다.
송전망이 병목이 되면, 태양광은 출력제어를 당하고, 석탄도 송전제약 때문에 덜 돌며, 심지어 전체 운영비용이 왜곡된다. 에너지경제연구원의 수급동향 자료는 석탄 발전량 급감의 이유로 송전선로 부족에 따른 송전제약을 언급하기도 한다. 즉, 발전원 ‘선호’보다 ‘병목’이 실제 결과를 좌우한다.
이 병목을 풀기 위해 정부는 장기 송·변전 계획을 전기본에 넣는 동시에, 별도의 법·위원회 체계를 움직이기 시작했다. 「국가기간 전력망 확충 특별법」은 목적 조항에서 전기에너지의 안정적 공급, 산업 경쟁력 강화, 재생에너지 확대 등에 필요한 전력망 설비를 조기에 확충한다고 밝힌다. 시행령 관련 입법예고/제정 안내(법제처·입법예고 시스템 등)에서는 345kV 이상 국가기간 전력망의 적기 확충, 국가 주도의 거버넌스, 초장기 기본계획 수립, 인허가 신속처리, 주민·지자체 지원 강화 같은 키워드를 전면에 둔다. 이건 태양광·원전 논쟁이 “송전선로 민원”으로 귀결되는 현실을 제도로 정면 돌파하려는 시도다.
수요관리도 같은 맥락이다. 전기를 더 만들기만 하면 끝이 아니라, 피크를 깎고(가장 비싼 전기시간을 줄이고), 수요를 분산시키는 게 시스템 비용을 줄인다. 11차 전기본은 2038년 수요관리 목표를 16.3GW로 설정했고, 에너지공급자 효율향상 의무화(EERS) 추진을 전제로 최대전력 기준 2038년 7.5GW 절감을 제시한다. 발전소를 새로 짓는 것만큼이나 “안 쓰는 전기”를 만드는 일이 중요해진다.
이 지점에서 태양광과 원전은 서로를 ‘대체’하기보다는, 오히려 서로의 약점을 드러내는 거울이 된다.
- 태양광이 늘수록 계통은 더 유연해져야 하고(ESS, 동기조상기, 시장 룰), 그 유연성을 당장 가장 잘 제공하는 건 대개 LNG나 일부 유연 운전 자원이다. 전기본이 LNG를 2030년에도 25.1% 비중으로 놓는 이유가 여기 있다.
- 원전이 늘수록 계통은 더 ‘대형 전원 의존 리스크’(정비·고장·지역집중)를 관리해야 하고, 동시에 사용후핵연료·계속운전 같은 사회적 시간표를 함께 풀어야 한다.
결국 에너지 믹스는 기술의 싸움이 아니라 운영의 싸움이고, 운영은 제도·인프라·수용성(정치)의 싸움이다.
결론은 비율보다 순서다
한국 에너지 믹스 논쟁을 독립적으로 다시 구성하면 결론은 간단해진다. “태양광이냐 원전이냐”가 아니라 “2030년대 초반까지 무엇으로 시간을 벌고, 그 시간에 무엇을 깔아둘 것이냐”다.
전기본이 제시하는 숫자들이 이 결론을 강요한다. 2023년 실적 기준 발전량 비중은 원전 30.7%, 석탄 31.4%, LNG 26.8%, 재생에너지 8.4% 등으로 정리돼 있다. 그런데 2030년 전망에서는 원전 31.8%, 재생에너지 18.8%로 재생이 크게 늘고, 석탄은 17.2%로 줄며, ‘무탄소 발전 비중’(원전+재생+청정수소+암모니아 등)은 53.0%로 올라간다고 설정한다. 시간이 더 흐른 2038년에는 무탄소 비중 70.7%라는 목표가 제시되고(같은 표에서 원전 35.2%, 재생 29.2% 등으로 표시), 석탄·LNG는 각각 10.1%, 10.6%로 축소된다. “원전+재생의 동시 확대”가 정책 문서의 기본값으로 깔려 있다는 뜻이다.
이런 로드맵이 현실에서 굴러가려면 ‘순서’가 필요하다.
첫째, 태양광은 지금도 늘 수 있고 앞으로도 늘 수 있다. 다만 늘리는 만큼 계통 비용(망·저장·유연성)이 따라붙는다. 그래서 태양광 확대는 발전량 목표와 함께 출력제어, ESS 결합, 계통접속 지연 해소 같은 운영조건을 패키지로 관리해야 한다. 전기본이 출력제어율, 무탄소 경쟁시장 유연성 요건 같은 디테일을 문서에 박아 넣은 이유가 여기에 있다.
둘째, 원전은 “지금 있는 전기”를 크게 흔들지 않는 선에서 탄소를 줄이는 데 강력하다. 하지만 새로운 대형원전은 느리다. 따라서 2030년대 초반까지는 신규 준공(이미 계획된 호기), 계속운전(수명연장), 그리고 계통 유연성(탄력운전) 같은 ‘운영 기반의 확장’이 중요해진다. 동시에 사용후핵연료 관리의 법·거버넌스가 실제 일정으로 작동해야 한다.
셋째, 전력망 확충이 모든 시나리오의 공통 전제다. 원전 중심이어도, 태양광 중심이어도, 송전망이 막히면 전기는 그 자리에서 썩는다. 그래서 특별법이 나오고, 345kV 이상 기간망을 국가가 드라이브하겠다는 ‘정치적 결단’이 붙는다. 이게 성공하면 재생에너지 확대도 빨라지고(계통접속·수용성), 원전·대형발전 지역의 전력도 수도권·산단으로 더 안정적으로 흘러간다. 실패하면 어떤 전원도 ‘계획’에 머문다.
정리하면, 태양광과 원전은 서로를 이기기 위해 존재하는 경쟁자라기보다, 한국 전력시스템이 요구하는 서로 다른 역할(속도 vs 안정성)을 맡는 동료에 가깝다. 다만 둘이 같은 팀으로 뛰려면 룰이 필요하다. 계통과 시장과 수용성이라는 룰이다. 이 룰을 설계하고 통과시키는 순간부터 에너지 문제는 기술이 아니라 민주주의의 문제로 바뀐다. “국민적 토론”이라는 말이 뜬구름이 아닌 이유다.
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