기존 발전소 뛰어넘는 고효율 USC 방식
안정적 전력수급·고용창출 성과 기대
-강릉·고성 민자화력건설 추진 박차-
-“기후변화 대응 추세 역행” 우려도-
[에너지신문] 석탄을 이용한 화력발전은 1800년대 유럽의 산업혁명을 가속화시켜 근대문명 탄생의 기틀을 마련한 장본인이다.
우리나라 최초의 석탄화력발전소는 지난 1937년 조선전력주식회사가 준공한 영월화력 1호기다. 당시 설비용량은 5만kW로 1943년 준공된 2호기와 함께 반세기 동안 우리나라 전력공급의 중추 역할을 담당해왔다.
하지만 석탄을 이용한 화력발전은 대기오염 발생의 주범이라는 치명적인 단점을 갖고 있다. 경제성장기에는 환경에 신경 쓸 여력이 없었으나 경기가 호황을 맞게 되면서 이에 대한 우려의 목소리가 점차 커져갔다.
여기에 1980년대부터 원자력발전이 보편화되면서 석탄화력의 입지는 크게 좁아진 상황이다.
많은 전문가들은 전세계적인 온실가스 저감 이슈, 석탄자원의 고갈, 원자력 및 신재생에너지의 확대로 석탄화력발전이 머지 않은 미래에 사라질 것으로 예견하고 있다.
그러나 최근 석탄화력은 원전과 맞먹는 발전량, 온실가스 발생을 대폭 줄일 수 있는 신기술 등으로 무장하고 재도약을 선언하고 있다.
▲개발배경 및 기대효과
1000MW급 화력발전소 건설 추진은 △시장성 확대 △원천기술 확보 △고효율·친환경 △발전산업 플랫폼화 등을 목표로 하고 있다.
화력발전플랜트는 기술 집적도가 높은 분야로 대형 보일러 및 터빈의 설계, 제작과 에너지 소재산업, 전기전자와 제어를 기반으로 한 IT기술, 탈황, 탈질, 전기집진기와 같은 환경설비 등 다양한 산업군의 기술들과 융복합성을 지니고 있다. 시장성은 크나 기술개발 및 신규진입이 어렵기 때문에 신보령화력과 같은 대형 화력플랜트 건설을 통해 시장성을 확대해 나간다는 전략이다.
또한 현재 국내 화력발전설비 기술수준은 선진국의 85% 정도로, 원천기술이 없어 알스톰, GE 등 글로벌기업과의 기술제휴를 통해 제작되고 있다. 따라서 독자적 기술 경쟁력 확보가 반드시 필요한 상황이다.
중부발전이 건설 중인 신보령화력의 경우 기존 500MW급 화력발전소 대비 발전용량은 100%, 발전효율은 3% 이상 개선함으로서 동일 연료(석탄)량에서 단위전력생산량을 증대시키고, 발전소 건설부지의 이용률을 극대화시켰다. 이에 따라 약 400억원에 이르는 건설비 절감 및 발전 원가 개선과 함께 약 35만tCO2 배출 저감으로 환경오염도 최소화시킬 전망이다.
아울러 발전산업 플랫폼화를 통해 국산화에 따른 기술주권 확보 및 중소기업의 기술경쟁력 강화를 도모할 수 있다. 세계 발전시장 동반진출, 연관산업 활성화에 따른 고용창출, 선진기업의 플랜트 공급가격 담합방지, 주기기 수입대체 효과, 설비 국산화에 따른 기술사용료 절감 및 부품소재 중소기업 육성 등 1000MW급 화력발전 건설이 미치는 파급효과는 상당할 것으로 예측된다.
▲신보령-신서천 1000MW화력 건설 박차
충남 보령시 오천면 해안로 일대에 위치한 보령화력발전소 인근에서는 신보령화력발전소 건설이 한창이다.
한국중부발전의 보령화력본부는 1983년 국내 최초로 50만kW 규모의 석탄발전설비를 갖춘 이후 현재 8기(총 400만kW)를 가동하고 있는 우리나라 최대의 화력발전소다. 인근에 세워질 신보령화력 건설본부는 현재 운영 중인 발전설비 용량의 두 배인 100만kW(1000MW)급 2기를 건설하고 있다.
신보령 1,2호기는 100만kW급 2기, 총 200만kW 용량의 고효율 USC라 불리는 초초임계압 발전소다. 기존 초임계압 발전소보다 높은 증기압력 265kg/㎠, 증기온도 610℃ 이상의 세계최고수준의 기술을 갖추고 있어 국내 최초 순수 국산화 기술의 성공적 추진사례가 될 것으로 기대를 모은다.
특히 전세계 약 80조원에 달하는 석탄화력 시장에서 개발도상국의 신규 건설 및 노후발전소 교체수요를 공략, 해외사업의 지경(地境)을 확대하고 국가 차원에서 글로벌 기술경쟁력을 갖춰나갈 것으로 예상된다. 약 154만가구(4인기준, 600만명)가 사용할 수 있는 전력을 생산, 2016년 이후 전력수급 안정에 크게 기여할 것으로 전망된다.
국가 전체로 보면 전력사업 활성화 기여를 통해 약 1400여개 중소기업에 대한 부품 및 소재 제작 등 약 9000억원의 생산을 유발, 연 80만명의 고용창출 효과를 거둘 수 있다. 아울러 연 80조원 규모의 세계 화력발전시장 진출의 교두보를 마련하는 등 대한민국 미래 먹거리 창출에도 큰 공헌을 할 것으로 보인다.
보령지역 관내에서는 상주인구 1500여명 증가, 발전소 건설에 따른 특별지원금 560억원 및 기본지원금, 35년간 매년 24억원 등의 세수로 인한 지원혜택으로 지역경제 활성화에 공헌함으로써 공기업의 사회적 책임 또한 다할 것으로 기대된다.
중부발전은 신보령 1,2호기 외에도 충남 서천군 마량리 일원에 신서천화력발전소를 건설한다.
신서천화력은 노후된 기존 400MW급 서천화력발전소(1983년 준공)를 고효율·고성능의 1000MW급 최신설비로 교체 건설하는 사업으로 기존의 노후설비를 교체, 증설하면서 경제성 및 친환경성에 주안점을 두고 새로운 변신을 계획 중이어서 주목받고 있다.
고용창출을 통한 지역경제 활성화와 국가 전력수급 안정에 기여할 것으로 기대를 모으고 있는 신서천화력은 지난달 착공에 돌입, 2019년 9월 준공될 예정이며 총 공사비 1조 6138억원이 투입된다.
중부발전은 지난해 11월 두산중공업과 1000억원 규모의 신서천화력 터빈 및 발전기 공급계약을, 12월에는 MHPS컨소시엄(MHPS-대림산업)과 약 2690억원 규모의 보일러 공급계약을 각각 체결한 바 있다.
▲당진 9호기 준공 앞두고 ‘화재 사고’
국내 최초로 상업 가동을 눈앞에 뒀던 1000MW급 석탄화력발전인 당진 9호기는 지난해 12월 핵심 주기기인 터빈에서 화재가 발생, 준공 일정이 늦춰졌다.
국내 화력발전 기술력을 한 단계 업그레이드시킨 것으로 평가받고 있는 당진 9,10호기는 1000MW급 초초임계압 방식의 석탄화력 발전소 2개 호기(총 2040MW)를 건설하는 사업으로, 이는 원자력 발전소 2기에 상응하는 대용량의 발전소다.
총 공사비 2조 6447억원, 연인원 75만명의 인력이 투입됐으며, 지난해 12월 9호기가, 오는 6월 10호기가 각각 준공을 앞두고 있었으나 준공을 코앞에 둔 상황에서 뜻밖의 화재 사고라는 악재를 만났다.
당진 9,10호기는 기존 발전소 대비 효율이 약 0.52% 향상돼 연간 약 10만톤의 연료 절감 및 24만톤의 CO2 배출량 감소 효과가 기대되며, 최첨단 탈황·탈질 시스템과 옥내 저탄장을 설치, 운영해 발전소 가동에 따른 오염물질 배출치와 비산먼지 발생을 최소화하는 등 환경친화적 발전소의 면모를 갖췄다는 평가다.
아울러 건설 초부터 현재까지 지역업체 참여(280억원) 및 지역주민 고용(320억원, 27.53%), 지역 자재 및 장비사용(1200억원)을 통해 약 1800억원의 지역경제 활성화 효과를 거두고 있다.
화재로 수천억원대의 손실이 우려되는데다 준공 시기 또한 수개월 뒤로 늦춰진 당진 9호기지만 다시 제 모습을 갖추고 정식 상업운전에 들어가게 되면 전력피크 대응은 물론 지역경제에 큰 활기를 불어넣을 것으로 기대를 모은다.
▲국내 최대 민자화력 잇단 건설
발전공기업 뿐만 아니라 민간사업자가 참여하는 1000MW급 석탄화력도 건설에 속도를 내고 있다.
강릉시 강동면 안인리 일원에 건설 중인 강릉안인화력은 한국남동발전(29%)과 삼성물산(29%), (유)강릉석탄화력(42%)이 공동출자한 강릉에코파워(주)가 사업을 전담하고 있다.
2080MW(1040x2기) 규모의 초대형 석탄화력발전소로 총 사업비는 5조 1000억원에 달하며 지난해 5월 착공에 들어가 1호기는 2019년 12월, 2호기는 2020년 6월 각각 준공될 예정이다.
2021년 기준 국내 총 발전설비 11만 6295MW의 약 1.8%를 전담하게 되는 강릉안인화력은 국내 최대 규모의 친환경 민자발전소로 기대감을 높이고 있다.
USC(Ultra Super Critical, 초초임계압) 방식의 저탄소 친환경 운전을 목표로 하는 이 발전소는 연료연소 과정에서 발생하는 이산화탄소를 탄소포집저장 기술(CCS)을 통해 회수, 격리해 이산화탄소 저감을 실현한다는 계획이다.
또한 화력발전소 내에 태양광, 연료전지 등 신재생에너지 설비를 구축, 친환경발전소의 이미지를 자연스럽게 구축한다는 전략이다. 특히 숲가꾸기 등 조림사업을 지원, 온실가스 저감에 기여한다는 계획이다.
강릉안인화력은 지역경제 활성화와 주민 일자리 창출에 큰 역할을 담당할 것으로 기대를 모은다.
건설기간 내 특별지원사업비 800억원, 기본사업지원금(운영기간 포함) 805억원, 취등록세 등 지방세 700억원 등이 증가될 예정이며 건설공사 참여 연인원 약 200만명, 발전소 운영인력 약 600명의 신규 고용이 발생할 전망이다.
건설공사로 인한 경제효과 약 7800억원, 발전소 운영에 따른 경제효과는 연간 약 405억원에 이를 것이라는 분석이다.
석탄화력은 대기질 오염 및 이산화탄소 발생이 가장 큰 단점으로 지적된다. 강릉안인화력은 설계 단계에서부터 환경설비 배출허용기준을 엄격히 준수하고 있다. 황산화물(SOx)과 질소산화물(NOx) 각각 40ppm, 분진(Dust) 10mg/Sm2으로 환경설비 배출허용기준 미만 또는 이하로 유지할 계획이다.
이를 위해 발전소는 첨단 환경설비로 무장했다. 옥내형 저탄장 설치 및 밀폐형 석탄취급설비 적용으로 비산먼지 발생을 최소화하고 전기집진기를 통해 석탄을 연소하는 과정에서 발생하는 먼지를 99% 이상 제거한다.
또 석탄 연소기 발생하는 SOx를 석회석 슬러지에 흡수·반응시켜 제거하는 배연탈황설비, 석탄 연소중 질소가 산소와 결합해 발생하는 NOx 생성을 억제하기 위한 배연탈질설비 등을 갖췄다.
아울러 강릉안인화력은 건설현장 환경관리 강화를 위해 △투명한 환경정보 공개 △공사용 차량 세륜, 세차시설 운영 △누유 방제설비 △환경관리 및 청결책임제 운영 △철저한 사후환경영향조사 시행 등도 병행할 예정이다.
이밖에 오폐수 처리시설 설치, 석탄회 전량재활용, 소음배출시설 옥내설치 및 진동방지설비 설치 등을 통해 주변 환경피해를 최소화하기 위한 요건을 갖출 계획이다.
경남 고성군 하이면 덕호리 91만m2 일원에 지어질 고성그린파워 역시 2080MW(1040MWx2기)의 USC 화력발전소로 주목받고 있다. 총 사업비는 4조 5300억원에 이르며 오는 2021년 4월 준공을 목표로 한다.
발전공기업인 한국남동발전이 29%(2627억원), 민간기업인 SK가스 19%(1721억원), SK건설 10%(906억원), 금융권인 KDB인프라자산운용이 42%(3805억원)를 각각 출자했다. 남동발전은 O&M 등 운영을 맡고, SK가스는 연료공급, SK건설이 EPC를 맡아 건설이 진행된다.
2013년 제6차 전력수급기본계획에 반영된 고성그린파워는 2014년 참여기업들이 공동출자해 발전소 건설 전담기업인 고성그린파워(주)를 설립했으며 지난해 6월 환경영향평가 본안을 승인받았다. 오는 9월 본 공사에 들어가 2020년 1호기가, 2021년 2호기가 각각 준공될 예정이다.
원전 1기와 맞먹는 1000MW 규모의 석탄화력발전은 저렴한 연료를 이용, 대량의 전기를 생산할 수 있다는 점에서 전력피크를 억제할 수 있는 든든한 수단이 될 수 있다. 또한 덤으로 발전소 건설 및 운영과정에서 낙후된 지역 경제에 활기를 불어넣는 촉매제 역할도 기대된다.
▲대규모 석탄화력 기대만큼 큰 우려
그러나 석탄화력의 치명적 단점인 대기오염에서 비롯되는 여러 가지 문제점 또한 적지 않다.
온실가스 저감 및 기후변화 대응이 범세계적 이슈인 현재, 대규모 석탄화력의 증설은 시대의 흐름을 역행한다는 지적이다. 특히 국가 온실가스 저감에 적극적으로 나서고 있는 우리나라의 정책은 석탄화력 확대와 정면으로 배치된다.
무엇보다 신재생에너지 등 친환경에너지의 보급 확대보다 경제성만을 앞세워 국민들이 반감을 갖고 있는 원전과 석탄화력을 늘이는 것은 심각한 갈등을 유발한다는 것이다.
발전소 가동 과정에서 발생하는 이산화탄소와 분진으로 인한 발전소 주변지역 주민들의 건강 악화 및 생활의 불편 등도 우려되는데, 이 역시 결국 사회적 갈등과 직결된다는 주장이 나오고 있다.
공해 저감을 위한 최신 기술을 적용한 발전설비를 갖추고 있으나 화석연료를 사용한다는 태생적인 한계에 따라 근본적으로 친환경발전소로 정의하기에는 무리가 있다는 지적이다.
석탄화력 건설지역 주민들은 발전소가 들어서는 것에 대해 민감한 반응이다. 사업자 측이 보상계획을 수립했으나 생색내기에 그치고 있다는 주장이다.
발전소 건설지역의 한 주민은 “사업자들이 법으로 정해진 규정대로만 보상하려 할 뿐, 발전소 건설의 당위성에 대해 주민들에게 충분히 설명하고 이해시키려는 노력이 부족한 것 같다”며 “발전소건설로 빚어질 피해발생과 관련, 주민들에게 진정성 있게 접근해야 할 것”이라고 꼬집었다.
1000MW급 대형 석탄화력발전소를 건설하는 데만 주력할 것이 아니라 지역 주민들에 대한 보상문제 및 갈등 해소 방안 마련에도 충분한 사전 검토와 과감한 추진력을 보여야 한다는 것이 전문가들의 의견이다.