2026.6.5

고려대, 가전별 맞춤형 수요반응 보상 설계 “에어컨·세탁기가 전력 피크 좌우한다”

□ 모든 가전에 동일한 보상을 주는 현행 방식 대신, 가전별·시간대별로 차등화된 보상체계를 갖춰야 전력망이 안정된다는 지적이 나왔다. 고려대학교(총장 김동원) 에너지환경대학원 우종률 교수 연구팀이 가정용 ‘수요반응’ 제도를 보다 똑똑하게 설계할 방법을 제시했다. 

*수요반응(DR, Demand Response): 소비자가 피크 시간대에 전기 사용을 줄이면 그만큼 보상을 지급해 전력망 부담을 더는 방식

□ 태양광 발전으로 낮에는 전기가 풍부하게 만들어지지만, 해가 지는 오후 5~8시에는 발전량이 급격히 줄어든다. 그런데 이 시간대는 퇴근 후 가정 전력 사용이 급증하는 시간과 겹친다. 생산량은 줄고 사용은 폭증하니 전력망에는 ‘저녁 피크’라는 큰 부담이 생긴다. 이를 해결하기 위해 ‘수요반응’ 제도를 도입했지만, 현행 제도는 어떤 가전을 끄든 동일한 보상을 지급하고 있다. 가전마다 사용자가 느끼는 불편의 크기가 다르고, 사용이 미뤄지는 시간대도 제각각인데 이 차이를 반영하지 못해 효과적인 부하 분산이 어려운 상황이다.

□ 연구팀은 전국 1,124가구를 대상으로 가정에서 흔히 쓰는 7개 가전제품(TV·세탁기·건조기·전기밥솥·식기세척기·에어컨·히터)에 대해 ‘저녁 피크 시간대(5~8시) 동안 사용을 미루는 대가로 얼마를 받고 싶은지’, ‘가전을 언제 다시 쓸 것인지’를 설문조사를 통해 분석했다.

□ 그 결과 더위 및 추위와 직결되는 에어컨과 히터는 참여를 유도하려면 높은 보상이 필요했지만, TV와 전기밥솥은 비교적 적은 보상으로도 절반 이상의 가구가 참여 의향을 보였다. 식기세척기와 건조기 사용은 주말이나 다른 시간대로 쉽게 옮겼지만, 보급률이 30~40%대에 그쳐 전체 전력망에 미치는 영향은 제한적이었다. 보급률(약 97%)과 소비전력(2,000~2,200W)이 모두 높은 에어컨과 세탁기는 가장 큰 부하 이동 효과를 만들어내는 핵심 가전으로 나타났다.

□ 가전별 분석 결과를 실제 수요반응이 발동된 2023년 8월 7일 전국 전력 수요 데이터에 대입해, 보상 수준에 따른 전력망의 변화도 시뮬레이션 했다. 현행 보상 단가(1,500원/kWh)를 적용했을 때 저녁 피크는 약 9.3%(8,101MW) 감소했지만, 미뤄진 사용량이 오후 9~10시에 몰리면서 오히려 ‘2차 피크(기존 대비 +1,042MW)’가 생겨나는 풍선효과가 확인됐다.

□ 반대로 보상을 500원/kWh로 낮추자 저녁 피크 감소 폭은 약 1.8%(1,605MW)로 작아졌지만, 미뤄진 사용량이 여러 시간대로 골고루 분산되면서 전력망이 훨씬 안정적으로 유지됐다. 즉, 과도한 보상이 오히려 전력 불안정을 초래할 수 있다는 점을 보여준 것이다.

□ 이번 연구는 실제 가구의 행동 데이터를 바탕으로 ‘어떤 가전에, 어느 시간대에, 얼마나 보상하는 것이 가장 효율적인가’라는 정책 설계의 핵심 질문에 실증적 해답을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 또 줄어든 사용량이 옮겨가는 이동 경로를 추적해 수요반응 제도가 의도치 않게 새로운 피크를 만들어내는 사각지대를 처음으로 정량적으로 밝혀냈다. 

□ 우종률 교수는 “재생에너지 비중이 빠르게 커질수록 전력망의 변동성도 함께 커진다”며 “가전 특성과 가구 유형, 시간대별 계통 상황에 맞춘 맞춤형 인센티브 설계가 탄소중립 시대 전력 시스템의 안정성을 좌우하는 핵심이 될 것”이라고 강조했다.

□ 본 연구 성과는 에너지·환경 분야 국제 저명 학술지인 ‘Utilities Policy(SCIE&SSCI)’ 온라인에 5월 18일 게재됐다. 

*논문명: Shifting behavior, shaping grids: Appliance-level insights for targeted residential demand response

*DOI: 10.1016/j.jup.2026.102233

*URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0957178726000925

□ 이번 연구는 기후에너지환경부의 재원으로 한국환경산업기술원(KEITI)의 지원을 받아 수행됐다(과제번호: RS-2025-02213130).

□ 한편, 우종률 교수 연구팀은 한국형 에너지시스템 모델인 ‘PyPSA-Korea’ 개발을 통한 탄소중립 전략 도출, 제주도 출력제어 최소화를 위한 ESS 도입 최적화, 전기차 V2G(차량-전력망 연계) 잠재력 분석, 에너지 인프라의 사회적 수용성 연구 등 전력·수송·산업 부문 전반에서 탄소중립 혁신기술의 기술-경제-정책 융합 연구를 활발히 수행하고 있다. 자세한 활동은 홈페이지(energyinnovation.korea.ac.kr)에서 확인 가능하다.

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