PJM 모델링 오류로 요금납부자 120억 달러 낭비
미국 최대 전력시장인 PJM의 역방경매 설계 오류와 공급·수요 모델링 실수로 2025~2027년 사이 6,600만 주민의 전기요금 총 120억 달러가 낭비된 것으로 분석됐습니다. SemiAnalysis는 PJM의 '예비력 요구사항 연구(Reserve Requirement Study)'를 리버스 엔지니어링해 기존 발전소 용량을 약 4GW 과소평가했으며, 정확한 모델링이었다면 2025/26년에만 67억 달러를 절감할 수 있었을 것이라고 지적했습니다.
미국 요금납부자의 120억 달러가 모델링 오류로 낭비됐는데 PJM은 이를 반복하려 하고 있다. 미국 전력망 설계는 개혁이 필요하다 — 왜 찬 공기로 가득한 것이 좋은지.
로버트 보스월, 레이 크누트센, 제레미 엘리아우 온티베로스 외 2인 / 2026년 8월 16일 (유료)
올해 초 우리는 미국 최대 전력시장인 PJM 지역 주민들의 전기요금이 약 20% 상승한 이유를 설명했다. 우리는 주된 원인이 PJM의 경매 설계 선택과 수요·공급 모델링 방식이라고 주장했다. 문제의 심각성을 더 정확히 파악하기 위해 우리 에너지 모델 팀은 지난 6개월간 PJM의 핵심 시스템 모델인 '예비력 요구사항 연구(Reserve Requirement Study)'를 리버스 엔지니어링했다. 이 연구는 지금까지 블랙박스였다. PJM은 이 연구를 통해 연례 경매를 이용해 전력 공급의 신뢰성을 보장하기 위해 어떤 유형의 발전소를 얼마나 구매할지 결정하며, 매년 수십억 달러를 지출한다.
복원된 모델을 바탕으로 우리는 문제가 우리가 생각했던 것보다 더 심각하다고 주장한다. PJM의 모델에는 오류가 포함되어 있으며, 우리는 이 오류로 인해 2025년부터 2027년 사이에만 PJM의 6,600만 주민 전체에게 총 120억 달러의 비용이 발생한 것으로 추정한다. 우리는 이 뉴스레터 부록(구독자 대상)과 PJM 모델 대시보드에서 방법론과 결과를 공유한다. 예비력 요구사항 모델의 실시간 재구성은 에너지 모델 고객 전용 탭에서 제공되며, 여기에는 4만 개 이상의 계통 연계 발전소와 모든 계량 뒤(BTM) 데이터센터 전력 주문을 추적하는 미국 전력망 전체의 분기별 예측도 포함된다.
PJM의 모델은 구조적으로 반(反)성장적이며, 전 세계적으로 유일무이한 형편없이 설계된 용량 시장(capacity market)과 너무 방대해서 제 기능을 하지 못하는 거버넌스 시스템을 갖추고 있다. 이러한 결함은 이 보고서의 초점인 잘못된 시스템 모델링의 부정적 영향을 증폭시킨다. PJM은 자신이 이미 보유한 기존 발전소 용량을 약 4기가와트(GW) 과소평가하고 있는데, 이는 겨울철 발전소의 더 높은 효율성과 엘리엇 폭풍(Storm Elliott) 이후 개선된 발전소 복원력을 반영하지 않는 방법론 때문이다. PJM은 이러한 취약한 방법론으로 인해 2025년부터 2027년까지 약 120억 달러의 요금납부자 돈을 낭비했으며, 이 방법론은 직면한 공급·수요 부족을 극적으로 과장했다. PJM의 모델이 정확했다면 가정용 전기요금 상승폭은 훨씬 적었을 것이다.
PJM의 비상 경매는 확정된 거래 상대방 없이 과도한 전력에 대한 계약을 체결함으로써 요금납부자를 위험에 빠뜨리고 있다. PJM의 수요·공급 곡선을 이용해 계산한 결과, 더 나은 모델링이었다면 2025/26년도에 조달 전력이 단 0.014GW(그래서 14MW) 적었을 뿐 67억 달러를 절감할 수 있었을 것으로 나타났다. 2026/27년도에는 49억 달러 절감과 0.8GW 감소였다. 전력이 더 많으면 절감액이 줄어든다는 것이 직관에 반할 수 있지만, 이러한 불균형한 영향이 어떻게 발생하는지 보여주는 공급·공급 곡선을 우리는 보유하고 있다.
PJM은 한계 상태에서 운영할 수밖에 없게 스스로를 몰아넣었기 때문에, 발전소 용량을 부정확하게 모델링하는 것이 경매 비용에 막대한 영향을 미친다. PJM은 계약 체결 후 너무 빨리 시작되는 1년짜리 계약과 신규 발전소의 전력망 연계 지연 때문에 신규 전력 공급을 스스로 제약했다. 이는 어떠한 수요 증가라도 충족하려면 비현실적인 속도로 신규 발전소를 건설하는 데 큰 프리미엄을 지불해야 함을 의미한다. PJM은 또한 신규 발전소와 기존 발전소를 구분하지 않는 세계 유일의 용량 시장을 운영한다. 따라서 신규 발전소에 지불되는 프리미엄이 아무것도 하지 않는 기존 발전소에도 지불된다. 신규와 기존 발전소 경매를 분리하는 시장에서는 동일한 성장이 전체 발전 자산 재가격화의 물량 효과를 피할 수 있으며, 이는 요금납부자를 가격 급등으로부터 더 잘 보호한다.
총 630억 달러가 든 역대 최대 규모의 경매 4회에도 불구하고, PJM은 신뢰할 수 있는 운영에 필요한 발전량이 부족할 것이며, 9월 30일부터 10월 21일까지 '비상 경매'를 실시해 12월 2일까지 결과를 발표할 계획이다. SemiAnalysis는 터빈 효율 개선 등을 반영하면 PJM 시스템에 추가로 3.8GW의 신뢰할 수 있는 전력이 있다고 결론짓는다.