에너지신산업, 발전사들에게도 기회인가?

CCS.초임계발전.HVDC.스마트공장도 에너지신산업에 포함
온실가스 감축.기후변화 대응 전략으로 활용해야

요즈음 에너지업계 최대 화두는 ‘에너지신산업’이다. 

정부도 전기․에너지 정책의 모든 역량을 에너지신산업 활성화에 집중하는 분위기다. 

에너지신산업은 Post 2020에 따른 온실가스 감축 목표 달성과 전력산업의 새로운 비즈니스모델을 창출하기 위해 

추진되고 있으며, ▲전기차 ▲에너지저장시스템(ESS) ▲수요자원 거래시장 등이 대표적인 플랫폼이다. 

산업부는 획기적인 온실가스 감축과 신시장, 일자리 창출을 위해 현재 8개 에너지신산업을 육성하고 있는데, 

에너지신산업에 대한 범위가 다소 모호해 향후 정책과제가 다소 수정될 것으로 예상된다. 

즉, 온실가스 감축과 기후변화 대응에 부합한다면 에너지신산업으로 인정될 수 있어 ▲CCS(이산화탄소 포집 및 저장) ▲저탄소 발전(초임계발전 등) ▲차세대 송배전(초전도케이블, HVDC 등) ▲스마트공장 등도 새롭게 추가될 것으로 전망된다. 

현재 대부분의 에너지신산업은 전력을 직접 생산하는 것보다는 생산된 전기를 활용하는 데 초점이 맞춰져 있다. 

이 때문에 발전회사보다는 전기를 수송하고 판매하는 한전과 관련이 많다. 

하지만 발전회사들도 생존을 위해선 온실가스 감축과 신산업 창출이 중요한 만큼 다양한 아이디어를 짜내고 있다. 

◆발전소에서도 배출되는 온배수, 석탄회 등 부산물 활용
발전사들은 화력발전소에서 나오는 온배수, 석탄회, 이산화탄소 등 부산물을 활용해 에너지신산업 활성화에 나서고 있다. 그 대표적인 게 바로 버려지는 온배수를 활용하는 것이다. 

남부발전은 ‘버려지는 발전소 온배수를 활용한 지역농가 소득 제고’ 과제로 최근 공공기관 정부3.0 이행실적평가에서 좋은 평가를 받았다. 

남부발전은 남제주화력발전소 인근 1만5000㎡(1.5㏊) 규모의 지역농가에 온배수를 무상으로 제공해 지역농가들이 출하시기를 조절함으로써 농가수익을 30% 늘리고, 난방 에너지비용은 86% 절감하는 성과를 거뒀다.

제주지역에서 온배수를 이용한 망고와 감귤재배 성공은 정부가 중점적으로 육성하고 있는 ‘에너지 신산업의 주요 사업모델’로 선정돼, 산업통상자원부와 해양수산부가 주관하는 온배수열을 활용한 빌딩양식 사업에 업무협약을 맺고 사업을 추진 중이다. 

중부발전도 온배수를 농업과 수산업 분야에 활용하고 있다. 국내 최대 화력발전단지인 보령화력본부는 매년 약46억t의 온배수를 배출하고 있으며, 온배수가 보유하고 있는 열에너지를 농업에 활용하기 위해 2017년까지 82억원을 들여 범부처 국책협력연구과제(가칭 ‘에코-팜’)를 수행하고 있다. 이 사업은 발전소 온배수를 온실 난방에너지로 활용하고, 발전과정에서 배출된 이산화탄소를 포집·주입해 작물 광합성을 촉진하고, 석탄재를 농업용 상토재로 활용해 최적의 작물재배환경 조성 및 수익성을 검증하는 사업이다. 

중부발전은 또 지난 8월에는 69억원을 들여 온배수를 이용한 ‘수산종묘배양장’을 신축하고, 온배수를 수산업분야에 활용하는 사업에도 뛰어 들었다. 이 사업을 통해 연간 약70만미의 수산종묘를 생산해 방류사업에 활용할 예정이다. 아울러 온배수를 인근 LNG터미널에 공급해 LNG 기화열매체로 활용함으로써 기화효율을 높이고, 냉배수 배출을 최소화해 환경친화적인 사업도 병행하고 있다. 

서부발전 역시 발전소 온배수를 활용해 지역경제 활성화를 추진하고 있다. 서부발전은 지난해 5월부터 태안군과 지역 농어민을 위한 수산양식장과 시설원예단지 등 태안화력 온배수 활용사업을 협의해 왔으며, 한국해양과학기술원 등 전문가 자문을 거쳐 태안발전본부 부지 내에 약 70억원을 투자해 공익성 온배수 양식장을 조성하는 방안을 검토 중이다. 

양식장을 통해 길러진 종묘는 태안지역 어민들의 실질적인 소득증대에 기여할 수 있도록 전량 태안 해역에 무상 방류할 계획이며, 양식품종과 양식장 조성 이후의 운영방안 등 세부 운영방안은 군과 지속적으로 협의해 결정할 방침이다. 

태안군 역시 이원간척지에 온배수를 활용한 시설원예단지 조성사업도 전문기관 용역을 거쳐 타당성 검토 후 본격 착수할 계획이다. 
동서발전도 지난해 5월 전남대학교와 공동으로 온배수를 활용한 양식기술을 개발해 당진화력 온배수 배수로에서 시험양식에 성공한 전복 4500미를 지역어촌계와 함께 발전소 인근해역에 방류했다.

동절기에 상대적으로 수온이 높고 수질이 안정된 배수로 내에서 전복을 시험 양식한 결과, 75%의 높은 생존률과 111%의 빠른 성장률을 기록해 온배수를 활용한 전복 양식에 성공했다.

시험양식에 성공한 온배수 활용 양식방식은 저수온에서 어패류의 성장이 둔화된다는 점에 착안해 개발했으며, 기존에 바닷물과 온배수를 혼합해 육상에서 양식하던 온배수 양식방식에 비해 경제성이 높다. 

현재는 양식전복 10만미를 입식해 방류 사업을 확대했으며, 바다로 버려지는 에너지 재활용을 통한 해양자원 활성화와 발전소 지역 어업인의 소득창출에 기여하고 있다.

◆신재생에너지와 ESS연계부터 축산업과 발전산업 융합까지 
남동발전은 지난 9월 국내 최초로 영흥 풍력단지에 ESS를 연계해 운전을 실시했다.
이번에 운전을 실시한 ESS는 국내 최초로 풍력발전단지에 연계돼 풍력발전기에서 생산한 전기를 리튬이온 배터리에 저장했다가 피크시간대에 전기를 공급함으로써 전력 공급에 기여하게 된다. 

남동발전은 영흥풍력 1단지(22MW)와 영흥풍력 2단지(24MW) 내에 총 4MWh/16MWh급 ESS설비를 설치할 계획이다. 
이번 사업은 보성파워텍이 주관하고, 신재생에너지 연계용 ESS 분야의 기술과 구축 경험을 보유한 효성이 풍력 연계 운전을 위한 전체 시스템 엔지니어링과 PCS, PMS를 공급했으며, 배터리는 LG화학이 공급했다. 

특히, 이 사업에 공급되는 PCS와 PMS는 효성이 지속적으로 연구 개발한 풍력 연계용 ESS 기술이 적용돼 풍력 발전기의 특성과 발전 상태를 고려해 시스템의 충방전 양과 시간을 조절할 수 있는 게 장점이다. 

남동발전은 풍력발전단지에 ESS를 연계함으로써 REC 가중치를 최대 5.5배까지 획득해 추가 수익을 확보하고, 향후 신재생에너지의 안정적 전력 생산능력 제고와 추가적인 대규모 풍력발전단지 구축을 통한 전력 공급 능력 증대로 이어질 것으로 기대하고 있다. 

동서발전은 국내 최초로 축분을 이용한 바이오매스 발전소 건설에 나섰다. 축분 바이오매스 발전소는 국내 최초로 가축분뇨를 고형연료화해 10MW급 바이오매스 발전소 연료로 활용하는 발전 사업으로, 국내 폐자원을 연료로 활용함으로써 환경과 에너지문제를 동시에 해결할 수 있는 게 장점이다.

또 축분 바이오매스 발전소는 축산업과 발전산업이 융합된 새로운 형태의 사업모델로, 가축분뇨 처리문제를 해소함으로써 브랜드 가치가 높은 횡성한우의 사육 증대를 통해 한우농가의 매출 향상에 기여할 수 있을 것으로 전망된다. 

동서발전은 또 국내에서 처음으로 신재생에너지 자립군을 만드는 에너지신산업 모델을 제시했다. 동서발전과 고흥군이 추진하는 ‘대한민국 최초 에너지 자립군’ 조성사업은 고흥군의 소요전력을 태양광, 풍력, 바이오매스 등 신재생에너지로 100% 충당하는 에너지 신사업이다.

고흥군의 연간 소비전력은 427GWh(2014년 기준)로, 현재 운영 중인 거금도 태양광발전소(25MW)를 포함해 신규 건설 중인 태양광∙풍력발전소와 동서발전이 현재 추진하고 있는 목질계 바이오매스 발전소(40MW)가 준공되면 연간 477GWh의 전력이 신재생에너지로 생산된다. 

◆온실가스 감축 위한 기술개발 필수 
발전사들은 온실가스 감축을 위해 우드펠릿과 바이오연료를 활용한 바이오매스 연소를 확대하고, 태양광과 풍력 등 신규 신재생에너지 설비 확충에 나서고 있다. 또 노후설비의 성능을 개선하고, LNG복합 등 저탄소 전원을 확대하고 있다. 
아울러 CCS 등 온실가스 감축기술을 확보하기 위한 기술개발도 한창이다. 

남동발전은 CO2 포집을 위해 발전5사 및 전력연구원과 함께 공동으로 기술개발에 나서고 있고, 이용과 관련해서는 대우건설, 조선대, KAIST, KIST 등과 함께 함께 연구개발을 진행 중이다.

중부발전도 2013년 국내 최대 규모인 10MW급 습식 이산화탄소 포집설비를 보령화력에 설치했으며, 국내 최초로 화력발전소에서 포집한 이산화탄소를 재활용할 계획도 세웠다. 

서부발전도 기존 석탄화력발전소 대비 10% 이상 온실가스 감축이 가능한 친환경설비인 IGCC(석탄가스화 복합발전)를 국내 최초로 도입해, 현재 시운전 중에 있으며, 노후설비인 평택기력 1~4호기 등의 성능개선과 효율개선으로 에너지절감 사업을 지속적으로 추진하고 있다. 

남부발전도 순수 국내 기술로 개발한 이산화탄소 포집 플랜트를 하동화력 8호기에 성공적으로 설치해 이산화탄소 포집·저장(CCS)실증을 수행 중이다. 

동서발전도 당진 9,10호기를 국내 최초 1000MW급 고효율 초초임계압발전소로 건설해 온실가스 배출량을 표준석탄화력 대비 9.7% 낮출 계획이다. 

하지만 앞으로 발전사들이 온실가스 감축을 위한 기술개발에 있어 가야할 길이 멀다. 이산화탄소 포집과 재활용, 저장이 대표적인 기술로, 과감한 투자를 통해 선도적으로 기술을 확보해야 한다는 게 전문가들의 지적이다. 

작성 : 2015년 10월 28일(수)