재생 잉여 흡수·피크 완화...양방향 전력거래 실증 착수
EV 시범 투입해 충·방전 제어·정산 모델 검증
거점 앵커로 참여 기반 단계적 확대
VPP 통합제어로 고립계통 안정·송배전 병목 완화
다중 정산 로직·PPA 결합…연 177억 편익 기대
인센티브·기술 안정성·제도 지원이 성패 좌우

제주도는 총 1850㎢ 넓이의 도 전역을 전기차와 전력망을 연계한 양방향 에너지 거래(V2G)-플러스DR 결합사업의 무대로 삼으며 분산에너지 특화지역(분산특구) 후보군 중에서 독자적인 모델을 구축하고 있다. 높은 전기차 보급률을 바탕으로 차량 배터리를 전력망의 유연성 자원으로 활용해, 효율적인 부하이동을 사업화한 것이 특징이다. 이를 통해 피크부하 저감과 계통 안정화, 재생에너지 출력 제어 완화라는 세 가지 목표를 동시에 달성한다는 구상이다.

핵심은 재생에너지 잉여 시간대에 전기차에 충전하고, 계통 혼잡·피크 시간대에는 차량이 전력을 다시 방출해 지역 계통을 안정화하는 구조다. 특구 지정으로 전력도매시장을 경유하지 않는 전력구매계약(PPA) 기반 직접거래와 각종 규제 특례가 허용되면, 수요지 인근에서 생산·소비가 이뤄지는 ‘지산지소’형 분산전원 실증이 가능해진다.

사업은 크게 세 축으로 구성된다. 우선 전력시장 기반 V1G/V2G 서비스 상용화 모델을 구축한다. V2G 자원을 태양광, 에너지저장장치(ESS) 등과 집합해 가상발전소(VPP) 단위로 하루전·실시간 입찰시장에 참여하고, 제도 개선을 통해 계통한계가격(SMP)과 용량정산금을 동시에 확보한다. 계시별 요금제나 SMP 변동을 활용해 전기요금이 낮을 때 충전하고 높은 시간대에 방전하는 차익거래 구조를 통해 추가 수익을 창출한다.

둘째는 전기요금 상계거래 모델이다. 주택용 전력사용량에서 전기차 방전량을 차감해 누진 단계 상승을 억제함으로써 가계 전기요금을 절감하는 구조다. 공용 V2G 충전기에서 발생하는 방전량까지 가상 상계에 포함시켜 참여 범위를 넓히고, 주택·공용을 아우르는 새로운 상계거래 체계를 구축하는 것이 핵심이다.

셋째는 배전망 수요관리 모델이다. 앞서 구축한 사업을 토대로 재생에너지 확산에 따라 심화되는 배전망 혼잡 문제를 완화하기 위해 배전망 보조시장에 참여하는 게 골자다. 이 과정에서 유연성 자원을 제공해 NWAs 인센티브도 확보할 계획이다.

◆컨소시엄 기반 V2G 실증, 제주형 단계적 확산 시나리오

제주도에선 이미 완성차·배터리·충전기·건설·소프트웨어 분야를 아우르는 7개 사업자와 제주도청이 협조체계를 구축해 실증사업을 추진하고 있다. 초기 실증에 전기차를 투입해 기술·정산·이용자 참여 모델을 검증한 뒤 단계적으로 규모를 확대한다는 계획이다. V2G 참여 차량은 전력시장 예비력 공급과 계통보조서비스 제공에 따른 보상금, 충방전 시 전력거래 차익 등을 수익으로 얻을 수 있다.

사업은 우선 공공 및 민간 충전 거점에 양방향 충·방전기를 설치해 차량–충전기–플랫폼–전력계통을 하나의 네트워크로 묶는다. 이렇게 구축된 시스템은 ‘자동 조율 장치’처럼 작동해 재생에너지가 과잉 생산되는 시간대에는 저렴한 전력을 차량에 저장한다. 반대로 수요가 몰려 계통이 부담을 받는 시기에는 차량이 곧바로 전력을 내보내는 DR 형태를 채택한다. 이를 통해 전력 흐름이 단순히 충전과 방전을 오가는 것이 아니라, 지역 수요와 재생 발전량의 리듬에 맞춰 유연하게 조정되는 구조가 만들어진다.

방전 전력은 직접 PPA 또는 플랫폼을 통한 정산으로 판매하고, 참여 차량에는 시간대별 가격차·피크감축 보상 등을 반영한 인센티브를 지급할 계획이다. 컨소시엄은 충전사업자(CPO)·플릿 운영사·완성차·플랫폼 사업자·계통운영자 간 역할과 데이터 연계를 표준화해 차량·충전기 제조사와 무관하게 호환되는 체계를 구축할 방침이다.

수요처 포트폴리오는 관광·서비스 산업과 공공부문을 우선 대상으로 잡았다. 숙박시설·상업시설 등 전력 피크가 뚜렷한 거점에 우선 적용한다.

사업성의 키를 잡은 정산 체계는 ▲SMP기반 전력거래 ▲전기요금제 기반 전기요금 상계 ▲NWAs 및 DR 정산금 등 다중 수익원을 결합할 계획이다. 도 추산에 따르면 V2G 상용화 및 서비스 확장으로 2035년 기준 연간 177억원의 역내 경제적 편익이 예상되고, NWAs를 통해 선로이용률 증가 및 증설을 억제하면서 2030년까지 연간 약 7억원의 분산편익 효과를 기대할 수 있다는 설명이다. 전기차를 소유한 개인 차주 역시 V2G 도매시장 참여로 연 84만원의 편익과 함께  DR 참여를 통한 연 평균 23만원의 수익을 거둘 전망이다.

계통 연계 측면에서는 제주의 고립계통 특성에 맞춰 다수의 분산 거점을 하나의 가상발전소(VPP)로 묶어 동시 제어한다. 이를 통해 재생발전 예측과 부하 예측, 그리고 차량 가용성(주차·주행 스케줄)을 결합해 충·방전 계획을 주기적으로 갱신할 수 있다.

사업은 공공부문 시범→민간 확산의 투 트랙으로 진행한다. 올해부터 2027년까지 EV 55대를 활용해 충·방전 제어, 계량·정산, 이용자 경험(UX)을 검증하고 전력시장 참여도 시작한다. 2단계에선 공공기관·플릿 중심으로 거점을 추가한다. 이후 렌터카·관광숙박 등 민간 거점을 넓혀, 차량–충전기–건물 부하–배전망을 통합한 운영을 목표로 한다. 이 과정에서 제주도는 특구 특례를 활용해 전력 직접거래, 요금제 시범, 접속·인허가 패스트트랙을 적용하고, 운영 데이터는 표준화해 중앙정부·지자체·시장운영기관과 공유한다.

◆‘제주 특성’ 맞춘 가격 변동·인프라 구축 필수...출력제어 완화·계통 안정 정조준

제주도의 V2G 사업모델은 EV를 에너지 자원으로 활용해 계통 안정화와 부가가치를 창출하는 구조가 핵심이다. 경제성의 열쇠는 잉여 전력을 저장·방출하는 과정에서 발생하는 전력 거래 수익과 부가 서비스 수익이 쥐고 있다. 제주의 경우 재생에너지 비중이 전국 최고 수준으로 변동성이 크기 때문에, 전력시장에서의 가격 변동 구간을 적극 활용할 수 있다.

사업 모델에서 제시한 분석에 따르면 전기차 1대당 연간 수익은 충·방전 시간대별 가격 차이, 서비스 참여 빈도, 참여 차량 수 확대 속도에 따라 달라지며, 일정 수준 이상 참여 대수를 확보할 경우 운영비용을 상쇄하고 이익을 창출하는 구조다.

다만 EV를 실시간 유연성 자원으로 활용해 계통 부담을 완화하고, 재생에너지 수용성을 극대화할 전력거래 제도 도입이 과제로 남아있다. 실제 현재는 충방전 차액실현과 용량 요금 보상을 확보할 방안이 부재한 상황이다. 컨소시엄은 시범사업을 기반으로 전력시장 기반 모델의 실효성과 사업성 개선 방안을 도출한다는 계획이다.

사업 실현성 면에선 도내 재생에너지·전기차 보급률이 높은 환경이 유리하게 작용한다. 이미 전기차 충전 인프라가 전국 평균 대비 높은 수준으로 구축돼 초기 단계에서 대규모 신규 인프라 투자가 필요하지 않다. 다만 2035년 기준 도내 차량의 40%를 전기차로 전환하는 도의 계획이 실현 가능성의 척도가 될 전망이다.

이 때문에 실증 단계에서 얻은 데이터 기반으로 통신 표준, 계통 연계 규격, 운영 알고리즘의 안정성을 확보하는 것이 관건이 될 전망이다. 충전사업자(CPO)·차량 제조사·전력거래소 등 다자간 협력이 전제돼야 하는 대목이다. 초기에는 참여 인센티브를 통해 사용자 확보에 주력하고, 장기적으로는 수익 배분 모델의 투명성과 예측 가능성이 사업 정착의 열쇠다.

지역기여도 측면에서 제주도는 V2G를 통해 전력계통 혼잡을 완화하고 재생에너지 출력제어 문제를 줄일 수 있다. 풍력·태양광 발전량이 많은 날에는 전기차를 활용해 잉여 전력을 저장하고, 수요 피크 시간대에는 이를 방출함으로써 지역 내 전력 자급률을 높인다. 이는 도민 참여형 에너지 자립모델로서 상징성이 크고, 참여 차량 소유주에게는 새로운 수익원을 제공함으로써 전기차 보급 확대에도 긍정적인 영향을 줄 수 있다.

실제 도는 총 14.7GW의 출력제한 저감 및 잉여전력 활용 효과를 거두고, 2035년 기준 17억원 규모의 관련 피해를 줄일 수 있다고 보고 있다. 신재생에너지의 활용도를 높여 같은 기간 6966.3tCO₂의 온실가스도 감축할 것이란 전망이다.

계통안정성 면에서는 도의 고립계통 특성상 V2G 시스템이 제공하는 각종 부가서비스는 장기적으로 계통 운영 비용 절감과 재생에너지 수용성 확대를 동시 달성하는 기반이 된다. 다만 이를 위해서는 전력거래소와의 실시간 데이터 연계, 충·방전 제어 최적화, 배터리 열화 관리 기술이 반드시 병행돼야 한다.

결국 제주 모델의 성패는 ▲인센티브 설계의 매력도 ▲충·방전 제어 기술의 안정성 ▲제도적 지원과 시장 접근성에 달려 있다. 성공적으로 정착할 경우 제주도는 V2G를 활용한 재생에너지 수용성 확대의 모범사례로 자리매김할 전망이다.