극한 기후 현상이 도시 전력망에 미치는 영향

기후변화로 인한 극한 기후 현상은 도시 전력망에 심각한 위협이 되고 있습니다. 본 글에서는 극한 기온이 전력 수요와 공급에 미치는 영향, 폭풍과 홍수가 전력 인프라에 끼치는 피해, 그리고 이러한 도전에 대응하기 위한 도시 전력망의 적응 전략에 대해 살펴봅니다. 이를 통해 기후변화 시대의 도시 전력 안정성 확보를 위한 방안을 모색합니다.

<글목차>

• 극한 기온과 도시 전력망의 수요-공급 불균형
• 폭풍과 홍수로 인한 전력 인프라 피해
• 기후 회복력 있는 도시 전력망 구축 전략

 

 

극한 기온과 도시 전력망의 수요-공급 불균형

기후변화로 인한 극한 기온은 도시 전력망의 수요와 공급 모두에 큰 영향을 미칩니다. 폭염 시에는 냉방 수요가 급증하여 전력 사용량이 폭발적으로 증가합니다. 미국 환경보호청(EPA)에 따르면, 기온이 1°C 상승할 때마다 도시의 전력 수요는 평균 2-4% 증가한다고 합니다. 이는 전력망에 심각한 부담을 주어 대규모 정전 사태로 이어질 수 있습니다.

2021년 텍사스 한파 사태는 극한 기온이 전력 시스템에 미치는 영향을 잘 보여주는 사례입니다. 당시 극심한 추위로 인해 발전소들이 가동을 멈추고 송전선이 얼어붙으면서, 450만 가구 이상이 전기 없이 추위에 떨어야 했습니다. 이는 단순히 수요 증가의 문제가 아니라 공급 측면의 취약성도 드러낸 사건이었습니다.

더불어, 극한 기온은 발전소의 효율을 저하시킵니다. 특히 화력발전소와 원자력발전소는 냉각수의 온도 상승으로 인해 발전 효율이 떨어지며, 때로는 가동을 중단해야 하는 상황에 이르기도 합니다. 2023년 유럽의 폭염 당시 프랑스에서는 원자력 발전소의 냉각수 온도 상승으로 인해 발전량을 줄여야 했습니다.

 

폭풍과 홍수로 인한 전력 인프라 피해

극한 기후 현상 중 폭풍과 홍수는 도시 전력 인프라에 직접적인 물리적 피해를 입힙니다. 강력한 바람은 송전탑과 전선을 파괴하고, 홍수는 변전소와 지하 전력 시설을 침수시킵니다. 미국 에너지부의 자료에 따르면, 2000년부터 2023년 사이 발생한 주요 정전 사태의 80%가 극한 기후로 인한 것이었으며, 그 중 23%는 겨울 폭풍, 14%는 열대성 저기압이 원인이었습니다.

특히 해안 도시들은 해수면 상승과 폭풍 해일로 인한 위험에 더욱 취약합니다. 연구에 따르면, 해수면이 1.8미터 상승할 경우 합류식 하수 범람이 21~66% 더 많이 발생할 것으로 예측됩니다. 이는 연안 도시의 전력 인프라에 심각한 위협이 될 수 있습니다.

또한, 산불의 위험도 간과할 수 없습니다. 캘리포니아의 경우, 극심한 가뭄과 고온으로 인한 산불로 인해 주요 송전선이 파괴되어 대규모 정전이 발생한 바 있습니다. 2023년에는 하와이 마우이 섬에서 발생한 대규모 산불로 인해 전력 인프라가 크게 손상되어 복구에 상당한 시간이 소요되었습니다.

 

기후 회복력 있는 도시 전력망 구축 전략

극한 기후에 대응하기 위해 도시들은 다양한 전략을 모색하고 있습니다. 첫째, 전력 인프라의 물리적 강화입니다. 송전탑과 변전소를 더 견고한 재료로 보강하고, 홍수 위험 지역의 시설을 높은 곳으로 이전하는 등의 노력이 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 뉴욕시는 '하리케인 샌디' 이후 주요 변전소에 방수벽을 설치하고 지하 케이블을 방수 처리하는 등 1억 달러 이상을 투자했습니다.

둘째, 스마트 그리드 기술의 도입입니다. 실시간 모니터링과 자동화된 제어 시스템을 통해 전력망의 안정성과 효율성을 높일 수 있습니다. 예를 들어, 시카고는 775마일에 달하는 전력 시스템의 전산화된 모델을 완성하여 취약 지역을 평가하고 극단적인 기후 현상에 대비하고 있습니다. 이 시스템은 실시간으로 전력 수요를 예측하고 공급을 조절할 수 있어, 급격한 수요 변동에도 효과적으로 대응할 수 있습니다.

셋째, 분산형 에너지 시스템과 마이크로그리드의 확대입니다. 중앙집중식 전력 공급에 의존하지 않고 지역별로 독립적인 전력 생산과 공급이 가능한 시스템을 구축함으로써, 대규모 정전의 위험을 줄일 수 있습니다. 샌디에고는 태양광 기반 전기차 충전 네트워크를 구축하여 연간 120만 톤의 CO₂를 절감하면서도 전력 공급의 안정성을 높이고 있습니다.

마지막으로, 재생에너지의 확대와 에너지 저장 시스템의 도입입니다. 태양광, 풍력 등 기후변화에 덜 취약한 에너지원을 확대하고, 대규모 배터리 시스템을 통해 전력 수급의 불균형을 해소할 수 있습니다. 호주 아들레이드는 세계 최대 규모의 가정용 배터리 네트워크를 구축하여 전력망의 안정성을 크게 향상시켰습니다. 이 시스템은 태양광 발전으로 생산된 전기를 저장했다가 필요할 때 사용할 수 있게 해, 전력 수요가 급증하는 시간대에도 안정적인 전력 공급이 가능하게 합니다.