1. 연구의 필요성 및 목적

■ 연구의 필요성

○ 재생에너지 보급과 확산의 한 축을 담당해온 신재생에너지공급의무화제도(Renewable Portfolio Standard, RPS)는 최근 도입 목적과는 다르게 시장 효율적인 방식으로 재생에너지 확대를 지원하지 못하고 있음.

- 시장제도 측면에서 재생에너지 보급의 비효율을 유발하는 요인들로 SMP(System Marginal Price) 변동과 REC(Renewable Energy Certificates) 가격 변동이라는 이중의 불확실성, 복잡한 REC 가중치 산정 방식, REC 시장의 다양성, 발전사업자의 이중적 지위 등이 지목됨.

- 이러한 요인들은 재생에너지의 시장진입을 저해하고, 금융조달 비용 증가와 발전단가 상승을 유발

○ RPS 제도의 비효율성은 재생에너지 보급 확산의 장애요인이며, 결국 재생에너지 도입 비용을 상승하게 하므로 효율적인 방식으로의 제도개편이 필요

- 구체적인 대안으로 경쟁경매제도에 대한 도입이 필요하며, 지원 방식으로는 양방향 CfD(차액결제계약) 설계 방식을 검토할 필요

- 양방향 CfD는 발전사업자와 정부 간 정산 메커니즘을 통해 일정 수익을 보장하면서도, 전력시장 가격 신호를 왜곡하지 않는 설계를 가능케 하는 제도로 주목받고 있음.

○ 산업통상자원부가 발표한 재생에너지 보급 확대 및 공급망 강화 전략(2024.5.)은 체계적인 재생에너지 보급을 위해 RPS 제도를 개편하고, 정부입찰 중심으로의 시장 전환을 제시

- 해외 주요 국가들도 신재생에너지 지원제도를 시장 경쟁체제로 전환하는 추세

■ 연구의 목적

○ 본 연구는 해외 주요국의 CfD 운영사례 및 설계 구조를 분석하고, 국내 제도 여건과 시장 특성에 부합하는 CfD 설계방향을 도출함으로써, 향후 제도 도입의 타당성 및 정책 방향을 제시하는 것을 목적으로 함.

- 양방향 CfD 제도가 국내에 도입될 경우 발생할 수 있는 부작용을 사전에 검토하고, 이를 완화 또는 해결할 수 있는 제도의 설계 방향을 제시할 필요

- 이를 위해, 우리나라에서는 다소 생소한 개념인 양방향 CfD 계약을 유형별로 살펴보고, 구체적인 운영 방식에 대한 내용을 해외사례 조사를 통해 소개

2. 연구내용 및 주요 분석 결과

■ 양방향 CfD 활성화 배경

○ 재생에너지 지원제도로서 양방향 CfD의 활용은 2014년 영국이 해상풍력 보급 지원 수단으로 이 방식을 채택하면서 시작

- 러·우 전쟁의 영향으로 2022~2023년 전력 도매가격이 높은 시기에 고정·변동형 발전차액지원제도와 같은 일방향(단방향) 지원제도 하에서 재생에너지 발전사업자는 매우 높은 수익을 창출

- 반면에 소비자는 전기요금 인상 위험에 직접적으로 노출되었으며, 전력 가격의 급등으로 경제적 후생이 전력 소비자에서 생산자로 이동하게 되면서 소비자 보호가 필요하다는 인식이 확산

○ 양방향 CfD 제도에서 전력 도매가격이 행사가격보다 높은 시기에는 정부가 발전사업자로부터 그 차액만큼을 상환받기 때문에 재정 흑자를 창출할 수 있고, 이 재원을 소비자 부담을 완화하는 용도로 활용할 수 있다는 장점

- 소비자가 수용 가능한 전기요금 수준을 유지하면서 재생에너지 비중을 높여야 한다는 요구에 부응하여 유럽연합은 최우선 수단으로 양방향 CfD 지원제도를 제안

- 최근 시점까지 덴마크, 프랑스, 그리스, 헝가리, 아일랜드, 이탈리아, 폴란드, 포르투갈, 스페인, 영국 등 유럽지역을 중심으로 200개 이상의 경매에서 양방향 CfD가 사용됨.

■ 양방향 CfD 설계를 위한 핵심 고려사항

○ 양방향 CfD 설계의 핵심은 기준가격 설정 방식, 계약 대상 기술, 계약 기간 및 정산 구조 등이며, 이들 요소의 조합에 따라 다양한 유형의 설계가 가능함.

○ 양방향 CfD는 투자자와 소비자의 위험을 모두 완화할 수 있는 지원제도이므로, 계약방식을 설계할 때 양쪽에 영향을 미치는 요소를 모두 고려할 필요

- 투자자와 전력시장 측면에서 CfD 설계의 핵심 고려사항은 이 제도가 전력 도매시장과의 효율적인 상호작용(가격 신호에 따른 급전 유인 제공)을 지원하고, 가격 신호에 반응하여 발전기 유지보수 일정과 투자 결정을 뒷받침할 수 있는 기능을 제공할 수 있어야 함.

- 이러한 기능은 계약, 경매, 참조가격, 지급 및 상환방식 등에 대한 설계 방식에 의해 달라질 수 있음.

- 또한, CfD 지원금은 결국 소비자가 부담하므로 재원 마련 방식과 상환금(정부 수입)이 발생하는 경우 이 수입을 어떤 방식으로 지출할 것인가에 대한 사항이 CfD 설계에 포함되어야 함.

○ 다양한 유형의 양방향 CfD는 투자자 리스크와 전력시장의 효율성, 실제 정책수단으로 구현될 가능성, 그리고 소비자 측면의 형평성과 효율성 측면에서 평가할 수 있음.

■ CfD 주요 설계 유형

○ CfD 계약은 크게 발전량 기반 CfD와 비발전량 기반 CfD로 분류할 수 있음.

- 전통적 CfD는 지원금이 자기 발전기의 발전량에 연계되는 것이 특징이며, 비발전량 기반 CfD의 핵심 설계는 실제 발전량과 지원금 지급을 분리한 것

○ 발전량 기반 CfD는 전통적 CfD(Traditional CfD)와 진화된 형태의 CfD(Traditional but Smarter CfD) 방식으로 분류

○ 전통적 CfD는 행사가격이 현물가격을 초과하면 정부는 발전사업자에게 그 차액만큼의 지원금을 지급하고, 반대의 경우에는 발전사업자가 정부에게 차액을 상환하는 방식

- 생산 후 망각(Produce-and-forget) 문제, 리트로핏 및 리파워링 선택 왜곡 문제, 투자왜곡 문제, 당일 및 실시간(밸런싱) 시장 입찰 왜곡 문제, 발전기 물량 위험(Volume risks) 헤징 불가 문제 등 발생

○ 진화된 CfD는 전통적 CfD의 가격 신호와 급전 왜곡 문제를 해결하기 위해 ‘기준가격(Reference price)’이라는 설계 구성요소를 반영

- 진화된 CfD의 지원금 지급 구조는 현물가격과 행사가격의 차이가 아닌 기준가격과 행사가격 차이로 결정

○ 비발전량 기반 CfD 설계 방식은 역량기반 CfD(Capability-based CfD), 척도 CfD(Yardstick CfD), 금융 CfD(Financial CfD)가 대표적

○ 역량기반 CfD는 발전기의 실제 발전량이 아닌 발전설비 제조사가 제시하는 기준 발전기의 잠재 발전량을 토대로 지원금을 지급받거나 상환하는 방식

- 생산 잠재량은 개별 설비의 용량, 측정된 풍속 및 터빈별 전력곡선과 같은 기상, 지형 및 기술 조건을 기반으로 설정

○ 척도 CfD(Yardstick CfD)는 모든 시간대의 계약 물량을 설비용량 당 시간대별 예상 출력(기준 발전량)과 동일한 형태의 CfD 설계를 제안

- 이때 기준 발전량(기준 물량)을 특정 지역에서의 특정 발전기술에 대한 평균 출력이 아닌 모든 재생에너지 설비의 시스템 전체 평균으로 설정하는 방식으로 입지선택 인센티브를 제공

- 또한, 계약기간을 ‘시간(연도)’ 대신 기준 발전기의 ‘전체 가동시간(full-load hours)’으로 설정하여 입지선택 왜곡 문제를 해결

○ 금융 CfD(Financial CfD)의 계약은 정부와 재생에너지 발전기 간의 지원금/상환금으로 구성되는데, 정부는 발전사에 시간당 고정 금액을 지급하고, 발전사는 시간당 현물시장 수입(Revenues)을 정부에 상환

- 정부는 경매를 통해 발전기에 지급할 용량 단위당 고정 지급액을 결정하고, 이후 발전사업자는 기준 발전기의 벤치마크 수입과 자신이 시장에서 받을 수 있는 수입의 차이만큼 추가 수입 혹은 손실이 발생하게 되는 구조

■ 발전량/비발전량 기반 설계 비교

○ 일반적으로 기준 발전기를 사용하여 실제 발전량을 지원금에서 분리하는 비발전량 기반의 혁신적 CfD 설계 방식이 기준가격을 사용하여 현물가격을 시장에 노출시키는 진화된 CfD 설계 방식보다 우수한 것으로 평가

- 비발전량 기반의 혁신적 CfD 설계 방식은 모두 기준 발전기를 어떤 기준으로 정교하게 설정할 것인가가 미래 과제

- 비발전량 기반 CfD는 설계 구성에 복잡성을 증가시킬 수 있지만, 이해관계자에게 해당 설계의 메커니즘을 이해시키는 노력이 요구됨.

- 현시점까지 비발전량 기반 CfD는 이론적으로만 제안된 설계 방식으로, 실제로 적용하여 활용된 사례가 없다는 점에서는 여전히 실현 가능성을 검토할 필요

■ 국내 도입 영향 및 설계방향

○ 양방향 CfD 도입 시 재생에너지 사업자의 수익 안정성이 강화되어 금융 조달 비용이 낮아지고, 그에 따라 전체 사회적 비용이 줄어드는 효과를 기대할 수 있음.

- 시간대별 태양광 발전량과 SMP를 고려하여 분석한 태양광 발전사업자의 계약방식별 수입을 산정한 결과, 전력시장에 충격이 발생하여 SMP가 급등하게 될 경우 양방향 CfD는 전력 소비자의 부담을 경감할 수 있음을 확인함.

- 또한 양방향 CfD는 타 계약방식 대비 발전사업자의 수익 변동성을 낮출 수 있다는 점을 확인하였으며, 이러한 특성은 리스크 프리미엄을 경감시켜 신재생에너지 발전사업자가 시장에 진입함에 있어 큰 유인으로 작용할 수 있음.

- 초기 대규모 자본이 소요되고, 변동비 비중이 낮은 재생에너지 사업의 특성상 리스크 프리미엄의 하락으로 발생할 수 있는 차입 금리 하락은 재생에너지 LCOE의 하락을 가능케 함을 확인하였음.

○ 양방향 CfD에 대한 논의는 주로 설계의 특정 구성요소에 대한 조정 혹은 보완 옵션을 주로 다루고 있지만, CfD는 다양한 방식으로 설계 가능

- 양방향 CfD에 대한 설계는 세부적인 요소들의 장점과 한계를 검토하고, 각 요소들이 제공할 수 있는 주요 기능을 평가하는 것

3. 결론 및 정책 시사점

○ 양방향 CfD 국내 도입 방향

- 양방향 CfD는 발전비용 중 한계비용(변동비)이 매우 낮은 발전기술에 적합하므로, 발전비용의 대부분이 고정비용인 변동성 재생에너지와 원자력발전 등에 양방향 CfD 방식의 지원제도가 적합

- 태양광, 육상풍력, 그리고 원자력발전은 그동안 축적된 풍부한 생산 프로파일을 확보할 수 있고, 해당 산업이 성숙한 단계에 있으므로 양방향 CfD의 프리미엄 지급 기준을 설정하기가 상대적으로 용이

- 해상풍력의 경우 기술이 성숙되기 전 단계까지 양방향 CfD 방식으로 보급을 지원하기에는 풀어야 할 과제가 많기 때문에 FiT 또는 변동형 FiP를 포함하여 다양한 지원 방식을 면밀히 검토할 필요

- 계약기간, 계약기준, 계약 종료 옵션, 마이너스 가격 보상, 인플레이션 지수화, 재원마련 방식 등의 세부사항에 대해서도 검토가 필요

○ 국내 실정에 부합하면서도 제도 시행에 따른 부작용을 최소화하는 방향으로 양방향 CfD 설계 패키지를 사전에 면밀히 검토한 후 도입 필요

- 도입 초기에는 발전량 기반 양방향 CfD 설계 방식을 채택하여 시행하되, 최근 활발히 논의가 진행되고 있는 비발전량 기반 양방향 CfD의 해외 실증사례를 지속적으로 모니터링할 필요

- 추후 정책 실효성과 효율성이 검증되는 단계에서 비발전량 기반 양방향 CfD로 전환하는 방향으로 지원제도를 구현할 필요

○ 국내의 양방향 CfD 적용 대상은 발전비용에서 고정비가 대부분을 차지하는 발전원에 대해 도입을 검토할 수 있으며, 발전기술별로 다른 형태의 양방향 CfD 설계 유형을 활용할 필요

- 생산 프로파일 정보가 충분히 축적되어 있고, 프로젝트 준비·건설·운영 단계에 대한 노하우와 경험이 풍부한 태양광과 육상풍력에 대해 발전량 기반의 양방향 CfD 방식을 적용할 수 있음.

요약 ⅸ

제1장 서론 1

1. 연구 배경 1

2. 연구 목적 4

제2장 재생에너지 지원제도로서의 양방향 CfD 개념 및 현황 5

1. 재생에너지 지원제도 현황 및 비교 5

1.1. 발전차액지원제도(FiT) 6

1.2. 전력구매계약제도 (PPA) 7

1.3. 변동형(Sliding) 발전차액 프리미엄 8

1.4. 양방향 차액결제계약 9

1.5. 재생에너지 지원제도 핵심기능 비교 11

2. 양방향 CfD 핵심 기능 및 한계 13

2.1. 양방향 CfD 활성화 배경 및 운용 현황 13

2.2. 양방향 CfD 운영 현황 및 적용 가능 대상 16

2.3. 양방향 CfD 정책 딜레마와 해결 옵션 19

2.4. 타 지원제도 대비 양방향 CfD의 장·단점 비교 22

2.5. 전력시장 관련 양방향 CfD 주요 기능 25

제3장 양방향 CfD 설계 고려사항 및 평가방법 29

1. 양방향 CfD 핵심 고려사항 및 평가체계 29

1.1. 양방향 CfD 설계를 위한 핵심 고려사항 29

1.2. 바람직한 CfD 설계방식 평가체계 35

2. 양방향 CfD 설계 유형 분류 및 특징 비교 36

2.1. 양방향 CfD의 설계 유형별 분류 37

2.2. 양방향 CfD의 설계 유형별 개념과 특징 40

2.3. 발전량 기반 vs. 비발전량 기반 CfD 유형별 비교 56

3. 양방향 CfD 설계 유형별 평가 61

3.1. 전통적 CfD에 대한 평가 62

3.2. 진화된 CfD에 대한 평가 63

3.3. 역량기반 CfD에 대한 평가 67

3.4. 척도 CfD에 대한 평가 70

3.5. 금융 CfD에 대한 평가 72

3.6. 양방향 CfD 설계 유형별 종합 평가 비교 75

제4장 양방향 CfD 유형별 문제점 및 해결 방안 79

1. 양방향 CfD의 핵심 구성요소 및 설계 패키지 79

1.1. 핵심 구성 요소 81

1.2. 추가 구성요소 92

2. 발전량 및 비발전량 기반 CfD 설계 유형별 특징 111

2.1. 발전량 기반 양방향 CfD 설계의 한계 111

2.2. 발전량 기반 CfD 설계 패키지 유형 114

2.3. 비발전량 기반 CfD 설계 패키지 유형 121

3. 발전량 및 비발전량 기반 CfD 설계 패키지 비교 126

3.1. 발전량 기반 CfD 설계에 대한 평가 126

3.2. 비발전량 기반 CfD 설계에 대한 평가 128

3.3. 위험요소 해결 및 시장통합 활성화 131

제5장 해외 주요국 양방향 CfD 활용 사례 135

1. EU 회원국 운영사례 136

1.1. 덴마크 141

1.2. 프랑스 141

1.3. 그리스 143

1.4. 헝가리 144

1.5. 아일랜드 145

1.6. 이탈리아 148

1.7. 폴란드 148

1.8. 포르투갈 149

1.9. 스페인 150

2. 기타 국가(EU 회원국 외) 운영 사례 152

2.1. 영국 CfD 운영 사례 152

2.2. 기타 국가 154

3. 재생에너지 이외 CfD 지원제도 활용 가능 분야 155

3.1. 저탄소 보급 확대 수단으로서의 역할 증대 156

3.2. 다중기술 지원제도(Multi-technology scheme)로서 CfD 활용 사례 161

3.3. CfD와 CCfD의 상호 연계 가능성 164

제6장 국내 양방향 CfD 도입 방향 167

1. 양방향 CfD 국내 도입 영향 분석 167

1.1. 전기요금 초과 인상 완화 효과 168

1.2. 자본 조달비용 절감 효과 분석 175

2. 양방향 CfD 국내 도입 방향 검토 179

2.1. 양방향 CfD 지원 대상 179

2.2. CfD 설계 유형 180

2.3. 계약 세부사항 180

2.4. 마이너스 가격 보상 181

2.5. 인플레이션 지수화 181

2.6. 소비자 공정성 측면 검토 사항 182

제7장 결론 및 정책 시사점 185

1. 요약 및 결론 185

2. 연구의 한계 및 후속 연구 필요성 188

참고문헌 191

부록 201