2.1 표준에서의 정의

국제표준에서는 ‘리스크’를 대상과 활용 목적에 따라 다르게 정의하고 있다. ISO Guide 73(2009)에서는 ‘목표에 대한 불확실성의 영향’으로 정의⁽⁷⁾하였고, IEC Guide 51(2014)에서는 ‘피해 발생의 확률과 피해에 대한 심각성의 조합’으로 정의⁽⁸⁾하였다.

미국의 전기분야 용어에 대한 표준인 IEEE Std 100(1992)은 원자력발전소, 원자력 발전소 안전계통의 신뢰성 분석, 가공전선로 등 3분야로 구분하여 리스크를 정의하였다. 원자력발전소 분야에서는 “주어진 원인으로 인해 인명에 대한 단위 시간당 예상되는 상해”, 원자력 발전소 안전계통의 신뢰성 분석 분야에서는 “바람직하지 않은 영향의 확률과 심각도의 척도”, 가공전선로 분야에서는 “하나 이상의 리스크 요인으로부터 피해 발생 확률의 척도”로 정의하고 있다⁽⁹⁾.

ISO Guide 73은 리스크를 ‘불확실성이 부정적이든 긍정적이든 목표에 끼치는 영향’으로 정의⁽⁷⁾함으로써, 사건 발생의 불확실성에 초점을 두었으며, 예측과 다를 가능성이 결과에 미치는 영향을 사건 중심으로 정의하였다. 그러나 안전 관점에서의 리스크에 대한 시각을 갖는 IEC Guide 51은 리스크 요인에 의해 사건이 발생할 확률과 그 사건에 의한 영향을 기반으로 산출⁽⁸⁾하는 리스크 평가 방법론 측면에서 정의하였다. ISO의 표준이 ‘예측으로부터의 이탈’에 관심이 있다면, IEC는 ‘발생 사건에 의한 피해가 리스크 평가의 대상’이므로 예측으로부터의 이탈이 있어도 부정적 영향이 없다면 리스크로 상정하지 않는다. IEEE에서는 적용 분야에 따라 다르게 정의하고 있으며, 리스크 요인이 부정적인 영향을 미칠 확률로 정의하여 영향의 규모를 고려하지 않고 사건 발생 확률만을 기반으로 상정하거나, 결과의 심각도를 고려하여 상정한다.

이와 같이 표준에서 정의하고 있는 리스크는 기후변화에 따른 전기설비 영향 평가에 한계가 있으므로, 이를 반영할 수 있는 새로운 체계의 도입이 필요하다.

2.2 IPCC에서의 정의

IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)는 리스크에 대한 개념을 도입하기 전까지 취약성(vulnerability)이란 용어를 사용하였다.

2007년에 발간한 제4차 종합보고서에서는 취약성을 “시스템이 기후 변동성 및 극한 현상을 포함한 기후변화의 부정적 효과에 민감한 정도와 대체 불가능한 정도로서 시스템이 노출되는 기후변화 및 변동의 특성, 규모, 비율, 이에 대한 민감도, 적응역량의 함수”로 정의하였다⁽¹⁰⁾.

2012년에 발간한 특별보고서에 취약성의 상위 개념인 ‘재난 리스크(disaster risk)’란 용어가 도입되었고, “취약한 사회 조건과 상호작용하는 위험한 물리적 사건으로 인해 지정된 기간에 지역사회 또는 사회의 정상적인 기능에 심각한 변화가 발생하여 즉각적인 조치가 필요한 인간, 물질, 경제, 환경에 광범위하게 부정적 영향을 미칠 가능성”으로 정의하였다⁽¹¹⁾.

2014년의 제5차 종합보고서에서는 리스크를 그림 1과 같이 개념적 모델로 상정하고, “결과가 불확실할 때, 생명, 생계, 건강, 생태계, 생물의 종과 경제·사회·문화적 자산, 서비스, 인프라에 부정적인 영향을 미칠 가능성”으로 정의하였다⁽¹²⁾.

그림. 1. IPCC 제5차 보고서의 기후변화 영향에 대한 리스크 개념

Fig. 1. Concept of risk for climate change impacts in the IPCC 5th Assessment Report

그림 1의 리스크 평가 모델은 전 지구적인 기후변화에 대한 영향을 고려하고 있으므로, 전기설비에 대한 특성을 반영한 영향 분석에는 최적화되어 있지 않다. 특히 리스크의 평가 요소로 상정된 ‘취약성’, ‘노출’, ‘리스크 요인’에 대한 개념을 전기분야에 대하여 명확하게 정의하는 데 한계가 있어서, 전기설비의 기후변화에 의한 리스크 판단에 활용성이 제한적이다.

가장 최근인 2022년에 발간된 제6차 제2작업반 보고서에서는 리스크를 “인간 또는 생태계에 부정적인 결과를 초래할 가능성”으로 정의하였다⁽¹³⁾.

2.3 전기설비 관점에서의 리스크 평가모델 개념

전기설비에서 재난의 원인이 되는 기상과 관련된 물리적 사건이나 경향 또는 물리적 영향의 원인이 되는 ‘리스크 요인’은 현재 또는 미래시점에 존재할 수 있다. 여기서 ‘리스크 요인’은 단지 기온, 바람, 강우, 강설과 같은 기상요소가 아니라, 이런 기상요소가 전기설비에 영향을 미칠 수 있는 수준 이상이어야 한다.

그리고 리스크의 범위를 ‘부정적 영향’으로 한정할 것인지에 대한 문제가 존재한다. 기후변화에 대한 영향을 취약성 관점에서 보고 있는 대부분의 평가모델은 기후 영향에 의한 리스크를 부정적인 영역으로 한정할 수밖에 없다. 그러나 기후변화의 영향에 대한 관점에서는 겉보기 현상과 작용만 가지고는 부정적 영향과 긍정적 영향을 명확하게 식별하기 어렵다.

예를 들면, 태양광 발전설비는 기온상승이라는 리스크 요인에서, 기온상승 조건만으로는 태양광발전이 계통에 대하여 긍정적 영향이 될지 부정적 영향이 될지 알 수 없다. 기온이 상승하면 태양전지의 발전효율이 저하되어 실리콘 태양전지의 경우 기준 온도(25℃) 대비 1℃ 상승 시마다 출력이 0.66% 낮아져⁽¹⁴⁾ 계획된 발전량을 확보하지 못할 수 있다. 이는 발전량이 감소한다는 관점에서는 기온의 상승이 부정적인 영향을 주었다고 볼 수 있지만, 계통에 접속된 부하용량이 예측치보다 낮아 전력이 초과 생산되고 있는 상황에서는 발전량의 감소가 오히려 전력계통의 운영 측면에서는 긍정적인 영향으로 볼 수도 있다. 그러나 해당 발전사업자의 관점에서는 발전량의 저하로 수익이 저감 되므로 전기적인 재난과 관련이 없더라도 부정적인 영향으로 인식할 수 있다. 따라서 동일 현상이라고 하더라도 긍정 및 부정적 결과가 항상 동일하게 인식된다고 볼 수는 없다.

기후변화에 의한 영향은 여러 가지 조건에 따라 동일 현상이 각기 다른 영향으로 나타날 수 있다. 특히 전기설비에서의 불확실성은 부정적인 영향과 긍정적 영향을 모두 가진다. 이로 인해 리스크 요인별로 발생되는 영향의 양상에 대한 경계가 불명확하게 혼재하고 리스크 요인 사이에 상호작용이 나타날 수 있다. 이와 같은 문제를 효과적으로 반영하여 리스크 평가 결과의 신뢰성을 확보하기 위해서는 긍정적·부정적 영향 모두를 수용할 수 있는 리스크 평가모델을 도입하여야 적응 과정에서 적절한 통제 체계를 수립할 수 있다.

3.1 설비 생애주기와 리스크 관리

설비의 생애주기를 단계별로 구분하면, 그림 2와 같이 설계·조달·시공·운영·폐기 단계로 나눌 수 있다. 이들 각 단계에서는 리스크 요인이 생성될 수 있고, 생성된 리스크 요인은 식별 과정을 통해 평가하고 조치해야 한다. 개별 단계에서 리스크 요인을 식별하지 못할 경우, 생성된 리스크 요인이 전력의 각 생애주기에서 사건을 발생시킬 수 있고, 이는 통제 수단을 통해 소멸, 또는 잔류하거나, 재난으로 발전할 수 있다.

그림. 2. 설비 및 전력의 생애주기별 리스크 관리 개념

Fig. 2. Risk management concept based on life cycle of installations and electric power

설비 고유의 기계적·전기적·화학적 강도뿐만 아니라, 극한기상에 대한 역량도 대부분 설계 시 확정된다. 설계 시 산정된 수명 기간에 운용 중 설비가 노출될 수 있는 기상환경에 적합하도록 설계하려면, 운용 기간에 발생할 수 있는 극한기상을 기준 및 표준 등에 충분히 반영하여야 한다. 미래 기후의 불확실성은 기존 기준의 적절성을 감소시킬 수 있고, 기존에 구축된 전기설비의 안전에 대한 불확실성을 증가시킬 수 있다. 현재 또는 미래의 기상 조건이 기준 등에 반영된 환경과 다를 경우 설계수명이 실제수명과 다를 수 있다. 리스크 요인이 생애주기에 재난으로 발전할 확률이 매우 높고 적응에 과다한 비용이 요구되면 설비의 조기 폐기를 고려할 수 있다.

조달 및 시공단계에서는 설계 시 제시된 사양을 만족하는 자재의 수급과 기술기준 등에 따라 적정하게 시공하면, 새로운 리스크 요인이 생성되지 않을 수 있다. 다만 조달 및 시공단계에서 자재가 손상될 경우에는 리스크가 증가할 수도 있다.

운용단계에서는 관리 수준에 따라 열화(deterioration)나 노화(aging)에 의해 기계적·전기적·화학적 강도의 약화로 잔여 수명이 감소할 수 있다⁽¹⁵⁾. 이런 과정을 통해 새로운 리스크 요인이 생성되거나 기존 요인의 리스크가 커질 수 있고, 운용단계에서 극한기상에 의해 발생한 사건을 적절하게 통제하지 못할 경우에는 재난이 발생할 수도 있다. 기후변화의 영향에 의한 재난의 대응은 대부분 운용단계에서 필요하므로, 기후변화에 대한 전기설비의 복원력(resilience) 확보에 중요한 단계이다.

적응은 설비의 설계 단계부터 기후변화에 따른 극한기상의 수준과 사건 발생의 경로에 대한 통제, 사건 발생 후의 복원을 위한 대응 등이 설비 생애 전주기에서 고려되어야 한다. 따라서 기후변화에 대한 적응은 각 생애 모든 단계에서 리스크가 평가되어야 하고, 현재와 미래 리스크의 규모와 시공간적 환경에 따라 장·단기적인 적응 전략을 수립할 필요가 있다.

3.2 리스크 요인의 생애주기와 리스크 관리

리스크 요인은 설비의 생애주기별로 처해있는 환경과 식별된 요인의 조치 결과에 따라 생성·잔류·소멸한다.

각 리스크 요인은 설비의 생애주기 단계에서 폐기단계를 제외하고 설계·조달·시공·운영의 각 단계가 동일 설비의 동일 기능에 대한 것이므로 같은 리스크 요인이 존재하지만, 폐기에서는 설비 고유의 특성을 잃고 새로운 특성이 부여되므로 이와 같은 경향을 보인다. 그러나 하나의 전력계통에서 동일 에너지 매체가 이동하더라도 전력의 생애주기에서는 단계별로 설비와 기능, 설비 고유의 특성이 다르므로, 생애주기 단계별로 다른 위험요인이 존재할 수 있다.

따라서 설비 생애주기에서의 각 단계는 리스크 요인의 생성 시점과 관계되므로 적응 전략은 리스크 요인의 생성에 대한 통제 관점에서 수립하고, 전력의 생애주기 단계에서는 리스크 요인의 발현(發現)을 통제하는 관점에서 적응 전략을 수립할 필요가 있다.

3.3 전력의 생애주기와 리스크 관리

발전·송전·변전·배전·소비 단계로 나눌 수 있는 전력의 생애주기는 전력계통 관점에서의 전기설비 분류와 연계되며, 리스크 요인은 전기설비별로 유사한 특징을 가지므로 전력의 생애주기와 밀접한 관계를 갖는다.

전력 생애주기의 각 단계에서 발생하는 재난에 의한 결과는 사회와 경제에 미치는 영향이 크므로, 설비의 생애주기 단계별 리스크 요인의 기술적 관리체계에 변화를 주는 정치적 동인(drive)으로 작용할 수 있으며, 기후변화 대응 전략의 수정과 안전관리 강화 등과 같은 정책적 변화를 가져올 수도 있다.

각 단계에서 이루어지는 리스크 요인의 식별과 리스크의 평가, 리스크에 대한 적응은 전통적인 안전관리 체계에 따라 수행될 수 있다. 그러나 전기설비는 계통이 복잡하게 연계되어 있어 상호 영향을 주고 있음에도 불구하고, 전력의 생애주기 단계별 분리된 운영 및 관리체계, 검사 주체의 상이함, 한정된 총괄 운영체계 등의 문제가 있으므로 이에 대한 보완을 통한 복원력의 강화가 필요하다.

4.1 리스크 요인의 식별

전기설비의 기후변화에 대한 적응이 체계적으로 이루어지기 위해서는 적응 대상 설비의 리스크 요인 식별이 우선되어야 한다. 기후변화에 적응과 관련하여, 전기설비에 대한 리스크 요인의 식별은 ‘극한의 변화’와 ‘평균의 변화’ 두 가지 관점에서 다양한 조건에 대한 연계 검토가 필요하다.

전기설비의 임계값 설계에 주요 요소인 기상 현상과 관련 있는 ‘극한의 변화’는 기상에 의한 전기설비 사고 이력의 체계적 관리 및 전기설비 설계와 연계된 시나리오 개발에 필요하다.

‘평균의 변화’는 냉・난방을 포함하는 냉각 및 가열 등을 위한 전력 소비 추세와 밀접한 관련이 있으며, 이에 따른 영향으로 전력 수급, 설비용량 등과 관련된 문제의 경향성 판단에 활용될 수 있다. 그러나 세부적인 분석에는 별도의 항목별 극한 현상에 대한 분석이 함께 시행될 필요가 있다.

기후변화와 관련된 전기설비에 대한 주요 영향은 다음의 표와 같다.

최근 기후변화 완화를 위해 도입하고 있는 설비들은 전통적인 전기설비와는 다른 극한기상에 대한 특성을 갖는다. 2050 탄소중립 시나리오에 따르면 정부가 탄소중립 실현 시점으로 상정한 2050년에는 극한기상에 상대적으로 취약한 재생에너지의 비중이 60.9% 이상으로 확대되지만, 전통적인 발전 연료인 석탄과 액화천연가스는 각각 0.0%와 5.0% 이하로 축소될 전망이다⁽⁶⁾. 이와 같은 탄소중립 이행에 따른 에너지 믹스(energy mix)의 변화로 시점에 따라 현저히 다른 설비가 사용될 수 있으므로 완화정책 기반으로 적응을 검토하여야 한다.

일반적으로 극한기상에 의한 전기설비 사고는 사건의 원인인 기상요소뿐만 아니라, 다른 기상요소의 지속성 여부에 따라서도 복원력이 변화될 수 있으므로, 리스크 요인을 사건 발생 원인의 단일 요소로 간주하지 않고, 다음과 같이 다양한 영향을 고려한 분석이 요구된다.

1) 1차 사건 발생과 1차 사건 이후 사건 촉발 원인의 유지로 시설을 복구할 수 없는 조건의 지속에 의한 영향

2) 1차 사건의 결과에 따른 추가 연쇄사건에 의한 영향

3) 복구에 필요한 기반시설 손상으로 복구 지연 영향

또한 전기설비가 기후변화에 효과적으로 적응하기 위해서는 리스크 요인 식별 시 극한기상 및 기후변화와 관련하여 법적 기준의 적절성 및 유용성, 극한기상 조건의 한계, 복합 원인의 주-종 관계 및 연쇄사건 발생 가능성 등을 고려하여야 한다.

4.2 리스크 평가 및 적응계획 수립

기후변화의 영향에 따른 리스크 요인이 식별되면, 각 리스크 요인에 대하여 표 2에서 제시하는 5단계의 절차를 통해 리스크를 평가하고, 결과에 따라 적응계획을 수립한다.

A-단계에서는 리스크 평가 목적과 기후변화에 따른 평가대상에 대한 문제를 정의하고 적응 목표를 설정한다. 문제의 정의는 평가에서 도출하여야 할 사항을 명확하게 식별하기 위해, 목표의 설정은 감축하여야 할 리스크 요인과 대상을 식별하고 적응 정책에 대한 방향을 설정하기 위해 시행한다.

B-단계에서는 평가의 목적에 따라 정의된 문제와 설정된 목표를 기반으로 평가의 경계를 명확하게 설정하고, 자원과 평가대상에 적합한 평가 방법을 선정한다. 평가에 유용한 자원은 물적자원과 인적자원으로 구분하여 가용성을 기반으로 식별하고, 평가를 위해 주어진 시간에 따라 적절한 평가 방법을 선정한다.

C-단계에서는 현재의 기후환경을 기준으로 리스크를 평가하고 단기적인 적응계획을 수립한다. 잔여 수명을 기반으로 평가대상 설비의 상태를 평가함으로써 설비 자체의 고유한 취약성에 따른 현재 환경에서의 노출과 리스크 요인에 대한 민감도를 기반으로 사건 발생가능성을 판단한다. 그리고 리스크 요인의 잠재적 결과에 대한 평가는 해당 리스크 요인에 의해 발생 가능한 사건에 의한 잠재적 결과의 영향을 분석한다. 각 기후변화에 의한 리스크 요인의 잠재적 결과에 적응역량을 반영하기 위해, 리스크(Risk)는 사건 발생에 대한 가능성(Likl)과 이에 따른 잠재적 결과(Cons)의 심각성을 각 요소로 하고 이들 각 요소는 다음의 식과 같이 나타낼 수 있다^(7,8).

이외에 자연재난과 관련된 리스크를 리스크 요인과 취약성의 함수로 보는 관점도 존재한다⁽¹⁶⁾.

리스크에 적응 수준을 반영하기 위해 다음의 식과 같이 가능성에 노출(Expos)과 민감도(Sens)의 개념을 도입한다.

여기서, AE는 노출에 대한 적응역량이고, AS는 민감도와 관련된 적응역량으로, 주로 재난의 발생을 통제함으로써 재난 발생 가능성을 낮추는 역량이다. 그리고 AC는 잠재적 결과에 대한 통제와 관련된 것으로 사건 발생 시 적절한 관리를 통해 재난의 확대를 제한하는 역량을 의미한다. 따라서 AE와 AS는 재난의 예방적 관점에서의 역량으로, AC는 사후 복원력에 비중을 둔 역량으로 구분하여 관리할 필요가 있다.

D-단계에서는 미래시점의 리스크를 예측하고 감축하기 위한 적응계획을 수립한다. 이 단계의 절차는 C-단계와 유사하며, C-단계에서 도출된 현재의 설비상태를 기반으로 미래의 리스크를 예측한다. 따라서 미래시점에서의 전기설비 상태나 수명을 예측하기 위해서는 현재의 설비상태를 기반으로 잔여 수명을 추정하여야 한다. 이렇게 잔여 수명을 기반으로 미래시점에서의 리스크를 예측하기 위해서는 현재 시점에 판단된 잔여 수명을 해당 미래시점의 잔여 수명으로 변환이 필요하다. 또한 현재의 극한기상과 미래의 극한기상은 기후변화의 영향으로 강도와 빈도가 현저하게 다를 수 있으므로 이에 대한 것도 반영하여야 한다.

E-단계에서는 현재와 미래 리스크에 대한 평가를 통해 도출된 단기 및 중장기 적응계획을 기반으로 전주기 통합 적응계획을 수립하고, 경제성과 시급성 등을 고려하여 평가된 상위 리스크의 적응을 시행한다. 그리고 수립된 적응 과정을 통해 소멸되지 않은 잔여 리스크를 확인하고, 지속적인 모니터링을 통해 리스크가 성장하지 않도록 관리한다.

리스크 요인은 조건에 따라서 생성·발현·소멸하므로, 리스크 요인을 식별하여야 하는 특정 시점을 한정할 수 없기 때문에 리스크 평가 절차에서는 리스크 요인 식별과 관련된 절차를 별도로 설정하지 않았다.

4.3 리스크 요인에 대한 잠재적 결과 평가

리스크를 평가하는 과정에서 리스크 요인별 발생가능성과 잠재적 결과에 대한 적응을 위해 우선순위를 할당한다. 이때 가능성과 결과의 곱에 의해 계산되는 선형 리스크 매트릭스 기반의 우선순위 결정 방법은 발생빈도가 매우 크게 나타나는 리스크 요인의 경우 직·간접적인 잠재적 피해가 매우 적게 평가되어도 높은 우선순위가 할당될 수 있다. 이 때문에 치명적인 중요한 리스크 요인의 관리를 위한 역량이 분산될 수 있으므로 잠재적 결과에 대하여 별도의 가중치를 반영하는 수치 기반의 등급 척도를 적용할 필요가 있다.

기후변화에 의한 사건의 잠재적 결과에 영향을 받는 대상을 본 논문에서는 다음의 표와 같이 국가, 국민, 환경, 사회, 경제로 구분하여 상정하였다.

‘국가’는 극한기상의 영향으로 사고가 발생한 전기설비와 해당 설비의 파급 사건으로 인한 중요기반시설의 기능 손상 정도에 따른 국가의 신뢰도 하락 등을 평가하고, 피해 유형 및 시설별 가중치와 연계하여 중요도를 반영한다. 국가 중요기반시설은 ‘지속가능한 기반시설 관리 기본법’ 적용 대상 시설 15종을 기반으로 평가할 수 있다⁽¹⁷⁾. 각 기반시설에 대해서는 시설별 중요도를 상정하여 가중치를 부여한다. 또한 물리적 손상을 동반하는 치명적 피해와 기능에 한정한 일시 정지 또는 불능 등의 유형별 분류를 통해 피해 수준을 반영할 수 있다. 다만 물리적 손상에 대한 피해는 ‘경제’ 부분에서만 손실을 반영하여 중복 산정을 피하여야 한다.

‘국민’은 정전된 가구의 수, 사망 및 부상 등 인명 피해자의 수 등 유형별로 가중치를 반영하여 잠재적 결과를 평가한다. 부상에 대해서는 의료비용, 작업손실, 삶의 질 저하 비용, 소송비용 등을 고려하여 평가할 수 있다. 특히 장애보정생존연수(disability-adjusted life years)는 조기 사망으로 인해 상실된 생존연수(years of life lost)와 장애로 상실된 건강연수(years lived with disability)를 기반으로 산출할 수 있다⁽¹⁸⁾.

‘환경’은 재난 시 발생하는 화재에 의해 소실되는 자연환경에의 직접적 피해에 대하여 특성, 면적, 기간 등을 고려하여 평가하고, 연소과정에서 생성되는 이산화탄소나 설비 내에 존재하는 SF6 같은 온실가스의 대기 중 누출 사고 등의 간접적인 피해를 함께 평가한다. SF6는 1997년에 채택된 교토의정서(Kyoto Protocol)에서 주요 온실가스로 지정하여 배출량 목표 준수를 할당한 6종의 가스(CO2, CH4, N2O, HFC, PFC, SF6)⁽¹⁹⁾ 중에 지구온난화지수가 가장 높고(CO2의 23,500배) 자연분해까지의 기간도 3,200년으로 길어⁽²⁰⁾ 환경에 대한 영향이 매우 크므로 이와 같은 문제에 대한 고려도 필요하다.

‘사회’는 광역정전과 같은 전기설비와 관련된 대규모 재난에 의한 분노 및 불안과 같은 국민의 사회심리적 행동에 영향을 주는 시설에서의 사건이나 재난 형태와 관련된 지표를 기반으로 평가한다. 인명 및 물질적 피해는 각각 ‘국민’과 ‘경제’ 평가항목에서 반영하므로, 정전과 같은 기능 및 서비스와 관련된 영향에 한정하여 평가를 제한하여야 한다.

‘경제’는 직․간접적인 물질적 손실에 대한 것으로, 직접적 손실은 리스크 사건의 결과로서 발생하는 직접적인 경제적 피해로 수리 또는 교체 비용을 기준으로 계량화할 수 있고, 간접적 손실은 재난 직후부터 복구 완료 시점까지 생산 시설과 기반시설의 손상으로 인해 생산 및 공급되지 않은 유․무형의 재화를 기준으로 계량화할 수 있다.