원자력과 태양광, 전공자가 말아주는 LCOE

저는 에너지쪽 전공하고 주변에 풍력 등 신재생도 많고 원자력, 배터리도 많습니다. 원전을 전공하지도 않았어요. 원자력의 이해관계자가 아니란 말입니다. 그런데 여러분들이 흔히 태양광의 효율성을 위해 자주 인용 하는 LCOE에 대해 할 말이 있습니다. 아무것도 모르고 LCOE가 낮아! 로 퉁치기엔... 그거 보고 전력망을 설계하면 미래엔 나라가 망한다는 말 입니다. (물론 LCOE조차 2~3배 높습니다. 높은 땅값 때문이죠..) LCOE (균등화 발전비용) 의 맹점부터 하나 짚고 넢어가자면요, LCOE의 계산 방식은 한번 짓고 운영하는데 드는 총 비용을 수명주기동안 발전한 전력량으로 나눈 것입니다. 근데 이게 사실 간단한게 아닙니다. LCOE는 태양광 풍력 등 수명이 짧고 간헐성이 큰 전원에 매우 유리한 지표입니다. 수명을 고려하지 않고, 수명이 길 수록 안좋게 평가되며, 시스템에 전가하는 비용을 전혀 계산하지 않기 때문이죠. 자 수식을 먼저 봅시다. 연도는 책마다 다르고 n 혹은 t를 씁니다. 1. 분모의 지수적 감소 효과 (할인율의 함정) LCOE 분모를 보면, 발전량 E_n가 (1+r)^n라는 지수함수에 의해 나누어집니다. 이 복리 할인율 때문에, 원자력처럼 60년 이상 운영되는 발전소가 30~40년 뒤에 생산하는 전력은 현재 가치로 환산 시 수학적으로 '0'에 가깝게 수렴합니다. 수명이 길어서 얻는 장기적인 이득이 수식 내에서 아예 지워지는 것입니다. 2. 수명 기간(N) 불일치에 따른 절단 오차 수명이 20년인 발전원과 60년인 발전원을 공평하게 비교하려면 60년을 기준으로 맞춰야 합니다. 하지만 LCOE는 딱 단일 수명(20년)까지만 계산하고 수식을 닫아버립니다. 이 때문에 단수명 발전원의 2~3회 추가 재건설 비용과 미래의 인플레이션 리스크가 계산에서 완전히 누락됩니다 수학적으로 올바른 비교를 위해 최소공배수로 타임라인을 통일해야 합니다. 수명에 의해 발생할 재 건설 비용이 아예 빠져버립니다. 추가적으로 인플레이션 리스크도요. 인플레이션을 무시하더라도 적어도 최소공배수만큼 곱해서 타임라인을 통일해야 합니다. 3. 발전량(E_n) 변동성의 비대칭성 재생에너지(태양광, 풍력 등)는 날씨에 따라 전력을 생산하므로 매년 E_n의 변동성이 큽니다. 이를 백업하기 위한 ESS(에너지저장장치)나 LNG 발전소의 추가 건설 및 유지비용은 수학적으로 '시스템 비용(System Levelized Cost)' 이라는 별도의 함수를 구성합니다. 하지만 개별 LCOE 수식은 시스템 방정식과의 연립을 허용하지 않고 오직 독립된 단일 함수로만 존재합니다. 백업 인프라 구축에 들어가는 I_n와 M_n가 개별 LCOE의 분자항에서 면제되기 때문에, 수명이 짧고 간헐성이 높은 발전원일수록 실제 사회적 비용보다 수학적 결과값이 과소계상될 수밖에 없습니다. 날씨에 따라 발전량이 변하는 간헐성 전원이 늘어날수록, 전력망 안정을 위한 대규모 ESS(배터리)나 백업 가스 발전 설비가 필수적입니다. 하지만 개별 발전소의 LCOE에는 이 거대한 '전력망 유지 비용'이 철저히 빠져 있어, 실제 사회가 부담할 비용이 크게 과소평가됩니다. LCOE의 편리함이 분명 있지만 초기 투자비용이 적고 수명이 짧은 쪽이 무조건 수학적으로 유리하게 도출되도록 설계된 편향된 모델인걸 알아야 합니다.