미국 최대 전력 도매시장 PJM 지역 주민의 전기요금이 최근 2년 사이 약 20% 올랐다. 리서치 업체 세미애널리시스가 8월 17일 공개한 분석에 따르면, 이 인상분의 상당 부분은 수요 증가가 아니라 PJM이 자체 발전 설비의 신뢰도를 계산하는 모델 자체의 오류에서 나왔다. 세미애널리시스 에너지 모델팀은 6개월에 걸쳐 PJM의 핵심 계산 도구인 '예비력 요구량 연구(Reserve Requirement Study)'를 역설계했고, 이 모델이 겨울철 발전 능력을 실제보다 낮게 잡는 바람에 2025~2027년 두 차례 경매에서만 총 120억 달러(약 16조 원)가 불필요하게 지출됐다고 추산했다.
PJM은 미국 13개 주와 워싱턴DC, 6600만 명에게 전력을 공급하는 가장 큰 전력망 운영기구다. 발전사들이 매년 참여하는 '용량 경매'에서 향후 몇 년간 필요한 발전 설비량과 가격이 정해지고, 이 비용은 그대로 가정용 요금 고지서에 반영된다. 문제는 이 경매에 얼마나 발전 설비를 사들일지 결정하는 예비력 요구량 연구가 최근 4년 연속 실제보다 부풀려진 수치를 내놓았다는 점이다.
PJM은 왜 겨울철 위험을 유독 새로 계산하게 됐나
2022년 12월 겨울폭풍 엘리엇 당시 PJM은 전체 발전량의 24%를 갑자기 잃었고, 그중 3분의 2가 천연가스 발전소의 한파 고장이었다. 이 사고 이후 PJM은 2024년 예비력 요구량 연구를 시간 단위 위험 모델로 전면 개편했다. 이전까지 쓰던 '등가 강제정지율(EFORd)' 방식은 겨울철에 여러 발전소가 동시에 고장 나는 상관관계를 제대로 반영하지 못했기 때문이다. 개편 이후 가스 발전 설비의 인정 용량은 10~20% 깎였고, 그 여파로 인정된 총 용량은 2024/25 경매에서 2025/26 경매 사이 8%(14.7GW에서 13.5GW로) 줄었다. 대형 발전소 스무 곳이 한꺼번에 사라진 것과 같은 규모다.
세미애널리시스는 PJM이 매뉴얼에 공개한 절차를 그대로 코드로 옮기고, PJM이 발표하는 기상·수요·발전 데이터와 미국 에너지정보청(EIA)의 공개 자료를 넣어 지난 네 차례 경매 결과를 실제와 거의 같은 수준으로 재현했다. 이렇게 복원한 모델로 들여다보니, PJM의 겨울철 위험 계산에는 최신 정보를 반영하지 않은 두 가지 구조적 공백이 있었다.
공기가 차가워지면 터빈은 더 힘을 낸다는 사실을 빼먹었다
가스터빈은 공기를 빨아들여 태우는 기계라서, 공기가 차가워 밀도가 높아지면 같은 부피에 더 많은 산소가 들어가 출력이 오른다. PJM 자체 등급표를 보면 복합화력 터빈은 겨울철에 최대 25%까지, 평균으로는 8.4% 더 많은 전력을 낼 수 있다. 증기발전소도 냉각수 온도가 낮아지면 응축기 압력이 떨어져 효율이 올라간다. 그런데 PJM은 겨울에도 여름 기준 정격출력을 그대로 사용한다. 여름철에는 기온이 오르면 정격출력을 깎는 '하향 보정'을 적용하면서, 겨울철에 기온이 내려가는 만큼 출력을 올려 잡는 '상향 보정'은 넣지 않은 것이다. PJM이 컨설팅을 맡긴 E3社도 2025년 12월 평가 보고서에서 이 비대칭을 직접 지적했다.
PJM은 이 문제를 몰랐던 게 아니다. 2025년 5월 자체 민감도 분석에서 콜드에어 보정을 반영하면 겨울철 부하손실시간이 33% 줄고 2026/27 경매의 예비율 요구치가 1.1%포인트 낮아진다는 결과를 이미 확인했다. 발전소가 한파 대비 설비를 보강하는 '내한성 개선' 투자도 제대로 인정받지 못하고 있다. PJM은 과거 고장 이력을 그대로 위험 계산에 쓰기 때문에, 2022년 엘리엇 폭풍 때의 대규모 고장 기록이 향후 10년 넘게 통계에 남아 실제로는 설비를 보강한 발전소까지 여전히 취약한 것처럼 계산한다. 2023년 이후 냉대비 계획 의무화, 발전기별 한계온도 신고 등 규제가 시행되면서 2024년 1월까지 400곳 넘는 발전소가 내한성 개선을 신고했는데도 이 개선분은 모델에 반영되지 않는다. 실제로 2024년 1월 겨울폭풍 게리는 강제정지율 9%에 그쳤고 2025년 1월 폭풍도 9%였다. 2022년 엘리엇의 24%와 비교하면 설비가 이미 훨씬 튼튼해졌다는 뜻이다.
물량은 조금 바뀌는데 왜 청구서는 크게 바뀌나
PJM의 용량 경매 공급곡선은 독특한 계단 모양이다. 오래된 발전소 대부분은 낮고 평평하게 입찰하다가, 물량이 한계에 가까워지면 신규 발전소의 높은 건설비 때문에 가격이 수직으로 치솟는다. 2025/26 경매에서는 입찰 물량의 79%가 메가와트일당 2~5달러 구간이었지만 마지막 1%는 352달러까지 뛰었고, 실제 낙찰가는 270달러였다. 이런 구조에서는 PJM이 요구하는 물량을 조금만 줄여도 낙찰가가 크게 떨어진다.
세미애널리시스가 콜드에어 보정과 내한성 개선을 반영해 다시 계산한 결과, 2025/26 경매는 필요 물량이 2.7GW 줄어 낙찰가가 메가와트일당 270달러에서 135달러로 절반이 됐을 것이라고 추산했다. 실제 낙찰 물량은 겨우 14메가와트 차이인데도 전체 135.7GW에 이 가격 차이가 곱해지면서 절감액은 67억 달러에 이른다.
2026/27 경매도 마찬가지로 3.1GW를 덜 살 수 있었고, 정치적으로 설정된 상한가 329달러 대신 230달러에 낙찰됐을 것으로 계산돼 49억 달러가 추가로 절감된다. 반면 2027/28과 2028/29 경매는 공급 자체가 너무 빠듯해서, 모델을 고쳐도 여전히 상한가에 걸려 물량과 가격이 그대로였다.
다가오는 비상경매가 더 위험한 이유
PJM은 네 차례 연속 사상 최고가 경매로 630억 달러를 썼는데도 여전히 필요한 발전 용량을 채우지 못해, 9월 30일부터 10월 21일까지 비상경매를 열고 12월 2일 결과를 발표할 예정이다. 목표 물량은 6.8GW인데, 세미애널리시스는 콜드에어 보정과 내한성 개선을 반영하면 실제 필요한 물량이 약 3GW로 줄어든다고 봤다. 지금 목표치가 실제보다 56% 부풀려져 있다는 뜻이다. 3.8GW 차이는 오늘 기준으로 대형 가스발전소 여덟 곳, 건설비로 약 100억 달러에 해당하는 규모다.
이 비상경매의 낙찰 계약은 11~15년, 길게는 2043년까지 이어진다. 원래는 신규 대형 전력 수요자, 즉 데이터센터 사업자들이 비용을 부담하게 설계됐지만 아직 이 비용 배분 규정을 통과시킨 주는 하나도 없다. 데이터센터 사업자는 자체 발전소를 따로 지으면 이 부담에서 빠질 수도 있고, 실제로 여러 데이터센터 개발사가 PJM을 포기하고 다른 지역이나 자체 발전 방식을 택하고 있다. 확정된 비용 부담 주체가 끝내 나타나지 않으면, 이 청구서는 결국 가정용 요금으로 돌아온다.
모델을 고쳐도 구조 자체가 성장에 불리하다
PJM은 전체 발전 설비의 92~93%를 신규와 기존 구분 없이 똑같은 낙찰가 하나로 정산하는 세계에서 거의 유일한 시장이다. 기존 발전소는 고정비만 회수하면 되므로 메가와트일당 8~14달러 수준에 입찰하지만, 신규 발전소는 건설비 부담 때문에 훨씬 높은 가격을 불러야 한다. 신규 물량이 조금만 늘어도 낙찰가가 전체 설비에 똑같이 적용되기 때문에, 2025/26 경매 낙찰가는 전년도 28.92달러에서 270~333달러로 20~40배 뛰었다. 옆 시장인 MISO는 전체 물량의 약 86%를 경매 밖 장기계약이나 자체 조달로 채워 같은 수요 증가를 겪고도 요금 충격이 훨씬 작았고, 텍사스 ERCOT는 아예 용량시장이 없으며, 뉴잉글랜드는 최근 이 방식 자체를 폐지했다.
PJM이 이런 설계를 스스로 고치기도 어렵다. 규정을 바꾸려면 다섯 개 이해관계자 그룹에서 각각 3분의 2 이상의 찬성이 필요해, 어느 두 그룹만 반대해도 개혁이 막힌다. 콜드에어 보정을 담은 개혁안은 실제로 실무 태스크포스는 통과했지만 상급 위원회에서 부결됐다. 연방에너지규제위원회(FERC)는 8월 21일까지 PJM의 비상경매 신청에 대한 의견을 받고 있으며, 세미애널리시스도 이 분석을 의견서로 제출할 계획이다.
출처: SemiAnalysis, "$12B of US ratepayers' money wasted on a modeling mistake and PJM wants to do it again" (2026-08-17 확인)