북한 발전설비 부족 현황 분석

김경술
에너지경제연구원 (현재 선임연구위원). 2004 AIT (Asian Institute of Technology, Thailand) 경제학 박사. 한국 DMZ학회 이사. GTI(Great Tumen Initiative) Energy Expert Council 한국위원. 북한대학원대학교 겸임교수.

1. 서론

북한의 만성적인 전기부족 상황은 발전설비 노후화, 부품 및 정비부족, 연료공급 부족, 송배전망의 부실 등의 다양한 원인들이 복합적으로 작용하고 있는 결과로 해석되어 왔으며, 연관산업의 동반부실로 인해 북한의 내부적 역량으로는 극복하기 어려운 것으로 논의되고 있다. 북한 전력산업을 현대화하기 위해서는 외부와의 협력이 불가피하며, 주된 협력방안으로는 노후 설비 개보수 협력방안과 신규 발전소 건설 협력방안이 함께 논의되고 있다.

북한의 경제회복과 중장기적인 성장을 위해 얼마만큼의 발전설비가 필요한 가에 대한 연구는 김경술(2014)이 유일하다. 동 연구는 북한의 중장기 거시경제를 전망하고 그를 지원하기 위한 석유, 석탄, 가스, 전력 등 에너지 인프라 수요를 분석한 바 있다. 북한의 중장기 경제성장 전망은 가정과 전제에 따라 실로 수많은 갈래로 예측될 수 있을 것이다. 일반적으로 많은 변수들이 고려된 예측을 우수한 전망으로 평가하기도 하지만 그 결과가 보다 높은 정확도를 보장하는 것은 아니다. 때로는 많은 변수들을 고려하는 분석보다는 그러한 변수들이 복합적으로 작용했던 다른 사례나 실적을 전망에 활용하는 접근이 더 설득력을 가질 수도 있다.

북한의 발전설비 부족을 분석하기 위해서는 1인당 발전량(Power Generation per Capita), 1인당 전력소비량(Electricity Consumption per Capita) 등의 지표(Index)가 유용할 수 있다. 동 지표들에는 해당 기간 동안의 인구변화와 경제 및 산업에 관한 수많은 변수들이 각기의 비중에 맞게, 복합적으로 함축되어 있기 때문이다.

본 분석은 북한의 1인당 발전량이 비OECD국가 평균에 도달하기 위해서는 얼마만큼의 발전설비가 필요하며, 세계 평균에 도달하기 위해서는 얼마만큼의 발전설비가 필요할 것인가, OECD 국가 평균 또는 한국의 1인당 발전량과 같은 수준에 도달하기 위해서는 얼마만큼의 발전설비가 필요한 가를 분석하고자 한다. 북한에 대한 분석에 있어서는 1인당 발전량이 1인당 소비량에 비해 더 적합한 지표라고 할 수 있다. 북한의 경우, 정확한 송배전 손실률을 알 수 없어 정확한 소비량을 알 수 없기 때문이다.

북한의 발전설비 확충을 위한 정책방향도 매우 다양하게 제시될 수 있겠으나 본 분석에서는 자체적 역량도 부족하고, 외부 자본과 기술의 도입 여건도 조성되어 있지 않은 개혁개방 초기에 북한이 어떠한 정책방향에 집중하여야 하는 지를 제시하고자 한다.

1. 북한 전력부족 현황

통계청에 따르면, 북한의 발전량은 1990년 277억 kWh에서 연평균 0.6% 감소하여 2017년에는 235억 kWh를 기록하였으며, 같은 기간 북한의 인구는 연평균 0.8% 증가하여 2017년 인구는 25,014천 명을 기록하였다.

북한의 인구 1인당 연간 발전량은 1990년 1,369.9kWh에서 연평균 1.4% 감소하여 2017년에는 939.5kWh를 기록한 것으로 나타난다.

2019 북한의 주요통계지표, 통계청
[그림 1] 북한의 1인당 발전량 추이

1인당 발전량 지표를 활용하여 북한의 전력사정을 추정하기 위해서는 국제비교가 유용하다. 국제에너지기구(IEA, International Energy Agency)의 발전량, 인구 등 관련 자료로 1인당 발전량을 계산하여 상기의 북한 1인당 발전량과 비교해보면 다음과 같다.

2017년 세계 평균 1인당 발전량은 3,405.6kWh이며, OECD 국가 평균 1인당 발전량은 8,478.5kWh로 세계 평균의 2.5배에 달한다. 한국의 1인당 발전량은 10,776.4kWh로 세계평균의 3.2배에 달하며 OECD 국가 평균보다도 27.1% 정도 크다. 한국의 1인당 발전량이 크게 나타나는 이유는 계절적 요인도 있지만 주로 전력 다소비형 산업의 비중이 높은 산업구조적 요인에 기인한다.

1990년 북한의 1인당 발전량은 비OECD 국가 평균보다 38.6% 정도 컸으나 불과 10년 후인 2000년 기점에서 보면 비OECD 국가 평균에 비해 25.4% 정도 적은 것으로 나타나고 있으며, 2017년에는 무려 60.0%가 적은 것으로 나타난다. 1990년 이후 비OECD 국가들의 1인당 발전량은 2017년까지 연평균 3.3% 증가한 반면, 북한의 1인당 발전량은 연평균 1.4% 감소하였다. 2017년 북한의 1인당 발전량은 비OECD 국가 평균의 39.9%, 세계 평균의 27.5%, OECD 국가 평균의 11.1%에 해당하며, 한국 1인당 발전량의 8.7% 수준에 불과하다.

IEA, World Energy Balances, 2019 통계청, 2019 북한의 주요경제지표
[그림 2] 북한 1인당 발전량의 국제비교 (단위: kWh)

1인당 발전량은 발전 총량을 전체 인구수로 나누어 산출한다. 일반적인 경우, 발전 총량은 전력 수요에 따라 증가하며, 전력 수요는 경제성장, 인구증가, 소득증가, 산업구조 변화 등에 요인들에 의해 증가한다. 세계 평균 1인당 발전량이 증가하였다는 것은 전 세계적으로 전력수요가 증가하여 발전량이 증가하였으며, 그 증가한 속도가 인구 증가의 속도보다 빨랐다는 것을 의미한다. 북한의 경우는 1인당 발전량이 감소한 것으로 나타나는데 이런 경우는 <표 1>에서 본 바와 같이 인구는 증가했는데 발전량이 감소한 경우이다. 북한과 같은 개발도상국의 경우, 발전량의 감소는 선진국의 경우와 같이 효율향상, 에너지절약, 산업구조 개선, 인구 정체 등에 따른 전력수요의 포화(Saturation) 로는 해석될 수 없으며, 경제 전반의 침체 또는 전력산업의 침체 등과 같은 경제적, 산업적 이유로 해석하는 것이 타당하다. 본 분석에서는 북한의 1인당 발전량이 감소한 현상을 발전설비 총량의 변화와 발전설비 운영 측면을 중심으로 설명해보고자 한다.

2. 북한 발전설비 및 운영실적 분석

2017년 북한은 수력발전 설비 4,761MW, 화력발전 설비 2,960MW 등 총 7,721MW의 발전설비를 보유하고 있다. 2018년에는 수력발전 설비 4,790MW, 화력발전 설비 3,360MW로 소폭 증가하여 8,150MW의 발전설비를 보유하고 있는 것으로 나타난다. 2018년 설비 규모를 1990년 설비규모와 비교해보면, 수력발전 설비가 498MW, 화력발전 설비가 510MW 증가하였다. 1990년 설비로부터 수력발전 설비는 11.6%, 화력발전 설비는 17.9% 증가하는데 그쳤다. 같은 기간 남한의 발전설비가 수력발전 설비 265.4%, 화력발전 설비가 715.1% 증가한 것과 비교하면, 북한의 경우는 지난 28년간 발전설비 증설은 실로 미미했던 것으로 나타난다.

설비 증설이 거의 없었다는 사실은 기존 설비의 노후도 심화라는 문제를 동반한다. 통계청 자료를 사용하여 북한의 발전설비 변화를 살펴보면 [그림 3], [그림 4]와 같다. 화력발전 설비의 경우, 대부분의 설비가 1965년부터 1990년 사이에 건설되어 이미 노후도가 심각한 상황이다. 1990년 이후의 화력발전 설비의 변화는 1994년과 1996년의 동평양화력발전소 1호기(5만 kW), 2호기(5만 kW) 준공, 2000년 순천화력발전소 1만 kW 증설, 2011년 12월화력발전소(5만 kW) 폐기 등으로 미미하였다. 그나마 2018년 북창화력발전소의 중국 중고설비 40만 kW 증설이 눈에 띄는 변화였다. 이와 같은 설비의 노후화는 잦은 기술적 문제를 야기하여 이용률을 떨어뜨리는 원인으로 작용한다.

[그림 3] 북한 화력발전 설비 변화

그에 비해 수력발전 설비 증설은 꾸준히 전개되어 온 것으로 나타난다. 2008년과 2009년에는 북한이 2000년대 중반까지 강력하게 전개했던 중소 수력발전소 건설정책에 의해 건설되었던 소형 설비들이 대량 폐기되었던 정황이 반영된 것으로 해석된다.

[그림 4] 북한 수력발전 설비 변화

자료: 에너지경제연구원

1인당 발전량은 설비의 이용률(Plant Factor)과도 밀접한 관련을 가진다. 발전설비의 이용률은 해당 설비가 생산할 수 있는 최대 출력과 실제 출력을 대비하는 지표로 설비가 얼마나 활발히 활용되었는가를 나타내는 지표이다. 화력발전소 이용률은 설비 예비율, 정비보수 정지, 계통운영 등의 경영관리적 요인들과 발전설비의 기계적 상황, 연료 공급 상황 등에 좌우될 수 있다. 석탄 화력발전은 기저부하를 담당하는 발전원으로 80%~90% 수준의 높은 이용률을 시현하는 것이 일반적이다. 수력발전 설비의 경우는 부하여건에 따른 발전원간의 역할분담이 이용률에 가장 크게 영향을 미치는 요인이다. 예를 들어 남한의 경우 수력발전은 첨두부하에만 대응하도록 운영되고 있어 10% 내외의 이용률을 보인다. 그러나 북한의 경우는 발전설비가 크게 부족하여 부하여건에 따른 역할분담이 없으므로 수력발전도 화력발전처럼 가능한 최고 수준의 이용률을 실현해야 하는 상황이다. 1990년부터 2018년까지의 남한 전체 발전설비의 평균 이용률은 최소 54.0%에서 최대 73.9%의 범위에서 변화하였으며, 북한의 경우는 최소 26.3%에서 최대 44.3%의 범위에서 변화하였다. 북한 발전설비의 이와 같이 낮은 이용률은 설비가 절대 부족하여 예비율, 정비보수 정지, 계통운영 등의 경영관리적 요인들이 미미할 수밖에 없는 북한 실정을 감안할 때, 주로 발전설비의 기계적 상황, 연료를 비롯한 각종 중간 투입재 공급 상황 등과 같은 직접적인 발전설비 운영 여건과 관련된 결과로 해석된다.

[그림 5] 발전설비 이용률 남북 비교 (단위: %)

자료: 북한의 주요경제지표, 통계청, 각년도

에너지통계연보, 에너지경제연구원, 각년도

북한 화력발전 설비의 이용률은 1990년에 48.5%로 가장 높았으나 그 이후 급격히 감소하여 1998년에는 최소 기록인 26.3%를 기록한 바 있다. 그 이후 다소 회복되는 양상을 보이고 있으며, 김정은 집권 이후에는 2012년부터 2015년까지는 낮은 수준을 보이다가 2016년 이후 40% 수준 이상으로 회복되는 추이를 보이고 있다. 북한 화력발전 설비의 이용률이 이렇게 낮은 이유는 노후 설비, 정비 부족, 부품 부족, 석탄 공급 부족과 저열량탄 이용, 혼소용 중유 부족, 각종 중간 투입재 공급 부족 등의 원인들이 결합된 결과로 해석된다.

[그림 6] 북한 화력발전 설비 이용률 추이

자료: 에너지경제연구원

북한 수력발전 설비의 이용률은 1990년의 41.5%가 가장 높은 기록이고, 2002년 25.1%가 가장 낮은 기록으로 나타난다. 2016년 이후 40% 이상의 수준으로 회복되는 추이를 보이고 있다. 북한 수력발전 설비의 이용률이 이렇게 낮은 이유는 노후 설비, 정비 부족 등의 기계적 요인들과 댐의 토사 퇴적, 겨울철 동결로 인한 중소형 설비들의 가동여건 악화, 강수량 부족, 잦은 가뭄 등의 기상여건 등이 결합된 결과로 해석된다.

[그림 7] 북한 수력발전 설비 이용률 추이

자료: 에너지경제연구원

3. 발전설비 부족 현황

북한의 발전설비는 얼마나 부족한 것일까? 여러 가지 가정과 전제를 사용하여 북한의 발전설비 부족을 평가할 수 있으나 본 분석에서는 1인당 발전량을 기준으로 산출하였다. 1인당 발전량 지표에는 경제, 기술, 산업, 인구 등 수많은 변수들이 각기의 비중에 맞게 복합적으로 함축되어 있어 어느 시점에서의 설비부족을 상대적으로 비교 분석하기에 유용하다.

2017년 시점에서 북한의 1인당 발전량은 939.5kWh로 이는 2017년 북한의 경제, 기술, 산업, 인구, 소득 등 수많은 변수들이 복합적으로 반영된 결과이다. 2017년 기준으로 북한의 1인당 발전량이 같은 해 비OECD국가 평균 1인당 발전량과 같기 위해서 필요한 총 발전량과 발전설비 규모를 계산할 수 있다. 이러한 분석은 북한의 경제, 기술, 산업, 인구, 소득 등 수많은 변수들이 복합적으로 함축된 1인당 발전량이 비OECD국가 평균과 비슷한 수준이기 위해서 요구되는 발전설비 규모를 판단해보기 위한 시도이다. 같은 의미로 2017년 북한의 1인당 발전량을 세계 평균 1인당 발전량, OECD국가 평균 1인당 발전량, 한국의 1인당 발전량 등과 일치시키기 위해 요구되는 총 발전량과 발전설비 규모도 산출하였다.

이 계산에는 추가로 발전설비의 이용률을 어느 수준으로 할 것인가 하는 고민이 필요하다. 본 분석에서는 화력 수력 등 발전방식의 유형이나 기술적 구분 없이 전체 발전설비의 이용률로 60%를 가정하였다. 이는 [그림 5]에서 살펴본 남한의 이용률을 참고한 결과이며, 추가로 요구되는 발전설비는 현재 한국 수준의 발전설비로 건설되어 한국 수준의 계통 안정성 하에 운영되는 경우를 가정한 것이다. 다시 말해 현존 설비도 개보수를 통해 현대화하여 이용률 60%로 운영하고, 추가로 요구되는 발전설비도 60% 이용률로 운영할 경우에 요구되는 발전설비의 규모를 의미한다.

북한의 1인당 발전량이 2017년 비OECD 평균 1인당 발전량과 같기 위해서는 3,033MW의 추가 발전설비가 필요하다. 이는 2018년 북한의 현존 발전설비 규모의 37.2%에 해당한다. 북한의 1인당 발전량이 2017년 세계 평균 1인당 발전량과 같기 위해서는 2018년 북한의 현존 발전설비 규모와 거의 같은 8,058MW의 추가 발전설비가 필요하다. 북한의 1인당 발전량이 2017년 OECD 평균 1인당 발전량과 같기 위해서는 2018년 북한의 현존 발전설비 규모의 4.0배에 해당하는 32,200MW의 추가 발전설비가 필요하며, 2017년 한국의 1인당 발전량과 같기 위해서는 2018년 북한의 현존 발전설비 규모의 5.3배에 해당하는 43,137MW의 추가 발전설비가 필요한 것으로 계산된다.

[그림 8] 북한의 추가 발전설비 수요 평가

북한이 막대한 규모의 발전설비를 확충하는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. 특히 국가 역량이 크게 침체되어 있는 북한으로서는 더욱 어려운 일일 것이다. 북한의 1인당 발전량이 세계 평균, OECD국가 평균 또는 한국과 같기 위해서 요구되는 만큼의 발전설비를 확충하는 일은 북한의 경제성장에 따라 중장기적으로 도모해야할 과제이며, 그 때에는 북한의 내부적 역량으로도 가능해질 수도 있을 것이다. 그러나 북한의 개혁개방 초기에 발전설비를 확충하는 것은 외부의 협력 없이는 불가능할 것으로 보인다. 이하에서는 개혁개방 초기에 발전설비 확충을 위해 북한이 집중해야할 정책방향을 제안하고자 한다.

5. 발전설비 확충을 위한 정책방향

북한이 비핵화와 개혁개방을 통해 정상국가화하고 경제 회복기를 거쳐 고도 성장기를 갖게 된다면 북한의 발전설비는 현재의 규모에서 비OECD국가 평균 규모, 세계평균 규모를 거쳐 OECD국가 평균에 달하게 될 것이며, 나아가 오늘날 한국의 발전설비 규모에 접근하게 될 때까지 계속해서 증가하게 될 것이다. 그 과정에서 가장 어려운 시기는 현재에서부터 비OECD국가 평균 규모에 달하는 시기일 것으로 예상된다. 그 이후의 시기는 자국 내의 전력 판매를 통한 투자비 회수도 가능하고, 투자비 조달도 국내외의 여러 가지 재원 루트를 통해 가능한 시기라고 할 수 있다. 그러나 현재에서부터 비OECD국가 평균 규모에 달하는 시기는 발전설비 확충을 추진하기에는 여전히 국내외적으로 어려운 요인들이 상존하는 시기로 볼 수 있다.

이 시기의 대표적인 제약요인으로는 자본과 기술의 부족, 전력시장 미발달로 인한 서구식 전력산업의 미정착 등을 들 수 있다. 결국 외국 자본과 기술의 도입이 불가피하나 이 또한 전력시장 미발달로 인해 기대하기 어렵다는 제약이 불가피할 것으로 보인다. 전력시장의 부재는 세계적으로 일반화되어 있는 서구적 비즈니스모델이 도입될 수 없다는 결정적 제약을 의미한다. 외국 기업이 북한에 발전소를 건설해도 요금징수가 불가능하거나 요금을 낼 유효수요가 부족하다면 투자회수가 불가능하기 때문이다.

그러므로 개방 초기의 발전설비 확충을 위한 북한의 정책은 대내외적 제약요인을 극복하기 위한 방향으로 구상되어야 한다. 전술한 바처럼 북한 전력산업의 대내외적 제약요인은 내부적 자본과 기술의 부족, 전력시장의 부재 등으로 요약될 수 있다. 개방 초기에 그러한 제약요인을 극복하기 위해서는 ⓛ 국가간 협력사업 개발, ➁ 국가보증을 통한 민간투자 유치방안, ➂ 다양한 투자상환 방안 도입, ➃ 전력산업 제도개선 및 전력시장 육성 등과 같은 정책들이 추천된다.

민간기업의 투자유치가 어려운 개방 초기에는 국가 대 국가의 합의를 통한 발전설비 확충을 도모할 필요가 있다. 북한의 개혁개방을 지원하는 국가들과 다양한 형태의 발전설비 지원에 관한 협의를 추진할 필요가 있다. 무상지원 방식 또는 장기차관 형식, 공동개발 형식 등이 검토될 수 있을 것이다. 특히 남한과는 대형 발전단지를 북한 지역에 건설하여 일부는 남한에 송전하고 일부는 북한에 송전하는 방식에 대한 협의도 가능할 수 있을 것이다. 남·북·러 천연가스 파이프라인 건설, 남·북·러 전력망 연계사업 등과 연계하여 천연가스 파이프라인이나 전력망의 북한지역 통과료로 발전설비 건설을 확보하는 방안도 유용할 수 있을 것이다.

외국의 민간기업이 북한에 발전소를 건설하는 사업에 투자를 촉진하기 위해서는 상당기간 동안 북한 정부의 광범위한 보증이 제공될 필요가 있다. 다양한 국가보증을 통해 부족한 상업적 비즈니스 여건을 제공하는 방식이다. 현재 북한과 합작, 합영 등의 협력사업을 진행하는 외국기업들은 북한 당국이 지정하는 기업 또는 단체들과 계약한다. 북한에는 민간기업이 없기 때문인데, 사업실패의 경우, 북한 측에서는 책임지는 주체가 분명치 않게 된다는 점에서 대표적인 국가 리스크의 하나로 논의된다. 발전설비 확충을 위한 외국기업 투자유치를 위해서는 북한 당국이 사업추진과 투자비 회수에 관한 국가보증을 제공하는 정책을 추진할 필요가 있다.

발전설비 건설은 대규모 투자가 수반되는 거대 프로젝트이다. 그러므로 투자회수도 장기간에 걸쳐 이루어지기 때문에 투자 리스크가 크다. 특히 북한의 경우는 요금징수를 통한 투자회수가 불가능하여 이를 대체할 별도의 투자회수 방안 도입이 불가피하게 요구된다. 최근 북한은 중국 측에 태양광발전소를 건설해주면 희토류 광산 개발권을 제공하겠다는 제안을 한 것으로 알려진 바 있다. 북한에 풍부한 광물자원과 석탄자원, 어업권, 토지 이용권, 철도, 도로 등 인프라 건설 프로젝트의 시공권 등도 발전소 건설 대가로 제공할 수 있는 구상품으로 검토될 수 있을 것으로 보인다.

전력산업 제도개선 및 전력시장 육성 정책이 동시에 추진되어야 한다. 북한의 개방 초기에 관련 정책들이 추진되어야 중장기적 전력산업 육성을 위한 기반을 구축할 수 있을 것이다. 적산전력계 보급, 전력요금제도 시행, 전력거래소 개설 등이 필수적으로 요구된다.

김경술, 북한 중장기 정치경제체제 변화 전망 및 에너지인프라 수요분석 공동연구, 에너지경제연구원, 2014.12
북한의 주요통계지표, 통계청, 각년도
IEA, World Energy Balances, 2019
에너지통계연보, 에너지경제연구원, 각년도
조선일보, 2019.10.25

– 김경술

지구와에너지
(사)한반도평화에너지센터가 발행하는 신개념의 컨설팅형 입법정책 계간지 매거진 '지구와에너지' 입니다.

댓글 남기기