미국의 전력과 에너지 사정

2003년 8월 동부 북미 대정전

2003년 8월 13일 오후, 오하이오에 있는 FirstEnergy사는 화력발전시설의 모니터링 시스템의 일부가 버그로 인해 잘못된 긴급경보를 받았습니다. 발전소의 운전은 자동제어에 의해 정지되었고 송전선망 전체에서 균형을 취하고 있던 송전은 절단되었습니다. FirstEnergy사의 시스템담당자는 효과적인 대책을 제시했지만, 일련의 급격한 전압변화에 의해 지역의 송전선은 이미 붕괴되어 송전시스템은 자동으로 종료되어 갔습니다. 한 기씩 동해안의 발전소가 오프라인 상태가 되었고 몇 시간만에 뉴욕시는 암흑에 휩싸였고 정전은 곧 토론토까지 도달했습니다.

캐나다의 온타리오주와 미국 8개 도시에 거주하는 5,500만 명의 사람들이 피해를 입었고, 원격지에서는 며칠 또는 몇 주에 걸쳐 일상생활이 정지한 상태가 지속되었습니다. 이 정전으로 인해 적어도 12명이 목숨을 잃었고, 심각한 경제적 피해를 가져왔습니다. 전력인프라의 물질적인 피해는 몇 주에 걸쳐 복구에 이르렀지만 정전으로 인한 피해비용은 7조 원에 달했다고 추정되고 있습니다.

이 대정전 이후 워싱턴에서는 의원들이 더 엄격한 규제를 요구했고 국방전문가들은 이대로 가다가는 송전망의 취약점이 테러리스트의 표적이 될 것이라고 경고했습니다. 분명한 것은 전력망 시스템이 대폭적인 재검토가 필요하다는 것이었습니다.

미국의 국영발전시설의 절반 이상은 운전개시로부터 30년 이상이 경과했습니다. 연방에너지 규제위원회(FERC)는 2016년부터 2017년까지 약 200개의 발전시설의 운전을 정지시킬 예정입니다. 이러한 발전시설의 정지 이후에는 더 깨끗하고 싸고 오래가는 시설로 전환해 나갈 것으로 예상되고 있지만, 전체 시스템의 업그레이드 비용부담 정보는 아직 알 수 없습니다. 왜냐하면 미국의 전력 송전망 시스템은 수많은 경제세력과 정부규제에 의해 관리되고 있으며, 일부 지역에서는 비밀적 네트워크인 경우도 있습니다. 많은 미국인은 전기가 어디서 어떻게 생산되고 있는지를 아는 것은 매우 어렵고 거의 불가능하다고 할 수 있습니다.

동부 북미 대정전이라는 큰 뉴스는 현재의 전력생성 · 송전 · 분배시스템을 검토하고 개선을 도모하는 계기가 되었습니다.

전력을 왕성하게 소비하는 미국

원래 미국은 전기에 대한 수요가 커, 2015년에는 3,863,275기가와트시를 소비했습니다. 이것은 EU 연합 전체와 러시아 전역의 전력소비량 합계와 필적합니다. 연간 전력소비량에서 미국을 상회하는 나라는 중국뿐입니다만, 그래도 전력소비량을 1인당으로 환산하면 중국은 1인당 3,762킬로와트인데 반해, 미국은 그것의 약 4배인 1인당 12,985킬로와트를 소비하고 있습니다. 전력부문은 미국에서 가장 중요한 산업의 하나이며, 전력망 시스템이 미국 최대의 기술적 성과의 하나임에는 틀림없습니다.

미국이 이 같은 전력소비 습관을 유지할 수 있는 이유는 국내에서 생산된 전기로 전력수요가 충족시킬 수 있기 때문입니다. 즉, 소비전력보다 더 많은 전력을 국내에서 생산할 수 있다는 것입니다.

송전력망의 해체

75,000개 이상의 발전소 집단이 24시간 전력을 발전하고 있습니다. 전력은 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 만들어집니다. 일반적으로 회전하는 터빈 안에 자석이 있고, 자석 주위에 구리 와이어 또는 디스크가 있는데, 터빈의 회전에 따라 자석을 돌아가며 와이어에 전기가 흐르는 구조로 되어 있습니다.

발전소의 규모와 종류는 다양하며 화석연료와 풍력 등의 1차 에너지를 연료로 터빈을 회전시킵니다. 일부 발전소는 다른 발전소보다 더 많은 전력을 생산하고 있습니다. 발전한 전력은 장거리 송전에 최적화된 고압전원 케이블을 사용하여 발전소에서 변전소로 송전됩니다. 이 송전케이블은 원격지의 커뮤니티를 연결하는 전기의 고속도로와 같은 것입니다.

United States energy consumption by primary source in 2013. Data source: EIA. https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:US_Energy_Consumption_by_Source_2013.png

변전소에 도착한 전력은 안전한 전압까지 낮춘 후 낮은 전압의 고압선을 통해 공장이나 일반가정에 전달됩니다. 만약 이 송전케이블이 모든 최종사용자에게 연결되어 있다고 가정하면, 그 길이는 약 72만 km나 되는데 이것은 지구와 달을 왕복이 가능한 거리입니다.

전력망의 물리적 인프라의 대부분은 민간의 공익사업회사가 소유하며 운영하고 있습니다. (참고 : 전력 네트워크는 크게 발전 · 송전 · 소매라는 3가지로 이루어져 있습니다. 미국에서는 이 송전부분에서 여러 전력회사가 서로 전력을 융통할 수 있도록 상호연결을 하고 있습니다) 송전 네트워크의 상호연결은 동, 서, 텍사스라는 그룹으로 분류할 수 있습니다. 그룹 내에서의 송전은 쉬운 한편, 그룹간 연결은 주파수가 다르고 비용도 들기 때문에 곤란합니다.

미국의 전력망은 통일된 시스템이 아니라 독립적인 네트워크가 이어붙이기 식으로 모인 상태에서 연결이 필요할 때 임시로 대응하고 있는 상황입니다.

출처 참조 번역
· Wikipedia