탄소중립 견인하는 발전공기업의 전략은?
탄소중립 견인하는 발전공기업의 전략은?
  • 권준범 기자
  • 승인 2021.05.13 23:24
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한수원, 원전 안정 운영·신재생 확대 동시 추진
화력발전 연료전환 적극적…수소 등 신사업도
석탄화력 폐지시 경기침체·일자리축소 대비해야
발전사 투자부담 완화 위한 정부 지원방안 필요

[에너지신문] 지난해 정부가‘2050 탄소중립’을 본격적으로 선언하면서 6개 발전공기업들의 행보도 빨라지고 있다. 문재인 정부 집권 이후 노선을 바꿔 주력사업인 원전 및 석탄발전 대신 친환경 신재생에너지 투자에 집중한 이들은 이제 탄소중립을 이끄는 첨병 역할을 맡게 됐다.

본지는 한국수력원자력, 한국남동발전, 한국중부발전, 한국서부발전, 한국남부발전, 한국동서발전의 구체적인 탄소중립 대응 전략 및 향후 계획을 점검해봤다.

▲ 한국수력원자력 본사 전경.
▲ 한국수력원자력 본사 전경.

한국수력원자력

한국수력원자력의 탄소중립 대응전략의 기본은 중장기 전략경영계획, 중기경영목표, 연간 업무계획 등 회사의 주요 경영계획과의 ‘정합성’을 유지하는 것이다. ‘지구환경을 우선하는 클린&그린에너지 리더’를 비전으로 국가 온실가스 감축 기여 및 자체 탄소중립 목표를 조기에 달성한다는 계획을 골자로 한다.

한수원의 전략방향은 크게 3가지로 △안전한 원전 운영 △신재생 사업 확대 △신사업 및 기술개발이 그것이다.

먼저 세계 최고 수준의 원전 안전 및 운영 역량 확보를 목표로 스마트플랜트 구축, 중대사고 대응역량, 안전관리 인프라 강화에 나선다. 자동화된 예측진단을 통해 이상징후를 조기 감지, 설비고장 및 불시정지를 최소화하는 한편 발전운영종합센터 모니터링 최적화를 통해 고장정지를 예방한다.

또 침수방호설비 설치로 대형지진과 같은 복합재난 사고에 완벽히 대비하고, 장기 전원상실 상황에 대비해 이동형 설비 기반 사고관리 전략을 수립한다. 원전산업 종사자에 대한 안전건의 제도 확대 및 사외 전문가 독립점검, 고방사선구역 측정로봇 개발 등 피폭선량 저감기술 개발에도 적극 나설 예정이다.

원전운영 프로세스 고도화를 위해 인적오류 예방, 고품질 운전 및 정비, 직원간 기술격차 해소에 주력하고 안전운영 성능분석·감시·피드백의 선순환 체계를 구축한다. 이를 위해 원전 안전성 및 신뢰성을 측정·관리하는 통합성능지표체계를 구축, 운영하고 주기적인 현장 성능점검과 분석을 통해 성능저하 징후를 사전에 인지, 조치할 계획이다.

이와 더불어 설비 신뢰도 제고를 위해 △계획예방정비 관리체계 강화 및 설비현안의 선제적 해소 △경년열화를 대비한 중장기 설비투자 계획 수립 △설비개선 및 중소기업과의 협력 R&D로 안전성을 강화한다는 전략이다.

한수원의 ‘2031년 중장기 전략경영계획’에 따르면 한수원은 원전 이용률 90%, 호기당 고장정지 0.1건, 인적오류에 따른 정지 0건을 목표로 세웠다. 이같은 목표달성을 위해 광범위하고 강도 높은 계획을 수립한 것이다.

▲ 청송양수발전소 수상태양광 발전설비 전경.
▲ 청송양수발전소 수상태양광 발전설비.

탄소중립을 위해 한수원이 더욱 공들이는 분야는 단연 신재생에너지로 공격적인 사업추진을 통해 그 비중을 확대해나가고 있다. 한수원은 당초 2030년까지 7.6GW 규모의 자체 신재생 설비 확보를 목표로 했으나 ‘한수원型 뉴딜정책 종합계획’에서 2025년까지 6.8GW 설비를 확보하는 것으로 목표를 상향했다.

한수원이 기대를 걸고 있는 사업은 새만금 수상태양광을 비롯한 대규모 국책사업이다. 2.1GW 수상태양광 발전사업의 설계 및 인허가, 345kW 송변전설비 건설, 0.3GW 계통연계형 수상태양광 발전사업을 적기에 진행해 세계 최대 규모의 수상태양광 사업을 차질없이 수행한다는 각오다. 수상태양광 공모(투자유치 및 지역주도형) 참여, 새만금지역 해상풍력 공동사업개발 및 서남권 해상풍력단지 개발 참여 등 추가사업도 적극 발굴할 계획이다.

신재생 확대에 따른 변동성 보완을 위해 신규 양수발전 건설에도 박차를 가하고 있다.

2030년 영동(500MW), 2032년 홍천(600MW), 2034년 포천(700MW) 양수발전 준공을 목표로 한다. 수력‧양수 현대화를 통해 수명연장 및 설비신뢰도 향상, 발전효율 개선을 노리는 노후수력 현대화 사업도 빼놓을 수 없다. 사업 대상은 삼랑진(완료), 청평, 화천, 칠보, 보성강 등이다.

한수원의 신사업으로는 단연 수소를 꼽을 수 있다. 수소경제 활성화를 위한 생산-저장-활용의 수소 전주기 사업 발굴 및 시장 선점에 나서고 있는 것.

수소 생산은 바이오가스, 블루수소, 수전해·그린수소 등의 선제적 사업화와 시장진입을 목표로 한다. 수소 저장의 경우 기체, 액화, 액상 등의 대규모 저장 생태계 소성을 통해 안정적이고 경제적인 수소 공급망을 확보한다는 전략이다. 수소 활용은 모빌리티, 충전소, 연료전지 등 융복합사업 다변화를 추구한다.

한수원이 추진 중인 주요 수소사업으로는 전주 리사이클링타운 바이오가스+연료전지 사업모델 공동개발, 수전해 그린수소 생산기술 실증사업, CO2 포집 및 저장기술 확보, 삼척 수소시범도시 인프라 기술개발 실증사업 참여 등이 있다.

이밖에도 한수원은 에너지 융복합, 온실가스 감축, 해양바이오에너지 기술개발, 태양광·수력기술 국산화 등 다양한 사업을 통해 탄소중립 미래의 청사진을 그리고 있다.

남동발전의 탐라해상풍력발전.
▲남동발전이 운영하는 탐라해상풍력발전.

한국남동발전

한수원을 제외한 5개발전사는 지금까지 석탄발전이 주력이었기 때문에 기본적인 탄소중립 전략은 석탄발전을 폐지(또는 LNG로 전환)해 나가고 신재생에너지를 늘려나가는 것이다.

남동발전은 이미 지난해 3월 ‘KOEN 순배출량 제로’ 감축전략을 수립하고 탄소중립에 박차를 가하고 있다.

남동발전의 ‘2050 KOEN 탄소중립 로드맵(안)’을 보면 먼저 올해부터 2030년까지를 도입기로 정하고 석탄발전 비중 축소, CCUS 등 핵심기술 개발 등을 통해 탄소배출을 35~45% 줄인다는 구상이다. 이어 2031년부터 2040년까지는 확대기로, 이 기간은 수소 및 재생에너지 육성으로 에너지전환을 가속화하고 CCUS 상용화를 통해 70~80% 감축을 목표로 잡았다. 마지막으로 안정기인 2041년부터 2050년까지는 석탄발전 완전퇴출로 100% 감축을 달성한다는 계획이다.

석탄화력 폐지 및 단계적 LNG 전환, 해상풍력 등 대규모 신재생 단지 조성을 통한 재생에너지 비약적 확대, 그린수소 기반 대용량 수소를 활용한 기저발전 구축(2040년 이후)이 남동발전의 핵심 플랜이다. 이러한 단계적 에너지대전환을 통해 2017년대비 온실가스 88%를 감축한다.

남동발전의 설비전환 시나리오에 따르면 2020년 기준 석탄이 전체 발전설비의 90%를 차지하고 있으나, 2050년에는 0%로 완전 퇴출되고 그 자리를 신재생(69%)과 LNG(20%)가 대신한다. 나머지는 수소발전(11%)으로 채워질 예정이다.

아울러 가상발전소(VPP)를 탄소중립 전략에 적극 활용한다는 계획이다. 발전량 예측, 전력중개사업 등 디지털 기반 기술을 통해 재생에너지 확대를 가속화한다는 것. 이와 함께 2017년대비 △CCUS 상용화(석탄, LNG)로 10% △디지털기반 에너지효율향상으로 0.1~1% △탄소흡수원 기술개발로 2%의 온실가스를 각각 줄인다는 계획이다.

한편 남동발전은 탄소상쇄숲 조성, 친환경이동수단 확대, 기후변화주간 운영 등 사내외 저탄소 기업문화 구축에도 적극적으로 나서겠다는 의지를 다지고 있다.

한국중부발전 보령발전본부 전경.
▲한국중부발전 보령발전본부 전경.

한국중부발전

중부발전은 지난달 ‘탄소감축 예산인지제도’를 도입했다. 이는 예산 신청, 집행 및 결산과정에서 탄소감축 영향분석을 통해 공감대를 형성하기 위한 것이다. 또 사내 탄소중립 위원회 설치를 통해 실효적 방안 모색을 도모한다.

중부발전의 구체적인 탄소중립 플랜은 내달 발표 예정인 정부 탄소중립 시나리오에 맞춰 진행될 예정이지만, 이미 자체적으로 탄소중립을 위한 준비를 착실히 해나가고 있다.

내년부터 2025년까지 3년간 18만 8000평에 이르는 보령발전본부 부지에 연간 수소 25만톤을 생산하는 시설을 구축한다는 계획이다. SK그룹과 공동 추진하는 이 사업에는 약 5조원이 투입된다.

미활용 재생에너지 전력을 이용한 그린수소 생산도 선도적으로 추진한다. 제주 상명풍력에 P2G(Power to Gas) 설비를 구축, 지난해 12월부터 첫 생산에 돌입한 중부발전은 500MW급 수소생산 실증을 완료하고 올해부터 5MW급 수소생산 연구개발에 착수한다.

충남 외연도 및 황도 해상에 1GW 규모(500MW×2)의 해상풍력단지도 조성한다. 약 6조원이 투입되는 이 사업은 보령화력 변전시설과 계통연계를 통해 생산된 전력의 원활한 공급이 이뤄질 것으로 전망된다.

아울러 중부발전은 고유의 CEMP(CSR&Emission Reduction Matching Platform, 사회공헌과 오염물질 감축을 연계한 사업) 모델을 통한 국내외 온실가스 감축을 적극 추진하고 있다. 이 사업은 중소기업에 설비 투자비를 지원하고 배출권으로 회수하는 청정연료 전환사업과 온실가스 예상 감축량 상당의 고효율설비 교체비용을 선지원하고 배출권으로 투자비를 회수하는 중소기업 효율개선 지원사업으로 이뤄진다.

중부발전의 보령 1,2호기는 9차 전력수급계획에 따라 지난해 12월 폐지신고가 완료됐으며 2023년부터 철거작업에 들어간다. 보령 5,6호기 역시 폐지 및 LNG 연료전환이 예정돼 있다.

다만 그 과정에서 발생하는 수익 및 일자리 감소 등의 후유증을 어떻게 극복해 나갈지가 관건이다.

한국서부발전 태안발전본부 야간 전경
▲ 태안발전본부 야간 전경.

한국서부발전

서부발전은 ‘새로운 시대를 여는 친환경에너지 글로벌 리더’를 비전으로 정하고 2030년 BAU대비 온실가스 35% 감축 및 2050 탄소중립 실현을 달성한다는 계획이다.

연료전환과 고효율 신규설비 도입, 신재생 확대, 내외부 감축사업 발굴 추진 등 고유업무와 함께 CCUS 기술개발 및 상용화, CO2와 수소연계 기술개발 등 신시장 창출에 나선다. 또 배출권거래 완벽 이행과 협업·상생을 기반으로 한 저탄소문화 구축에도 박차를 가할 예정이다.

서부발전은 탄소중립을 위한 기술개발 및 기술 상용화를 위한 여러 정부과제에 주도적으로 참여하고 있다.

CCUS 습식포집기술 개발 및 상용화 기반 구축을 위한 과제를 올해부터 2023년까지 추진한다. 에너지기술연구원을 주관기관으로 GS건설, 우보엔지니어링 등이 참여하는 이 과제는 태안화력 내 실증설비를 활용해 포집기술 성능평가 및 150MW 규모의 플랜트를 설계하는 것이다.

3MWth 매체순환연소 스팀생산 기술 개발 과제는 서부발전을 비롯해 전력연구원, 에기연, 한전기술이 참여한다.

3MWth 매체순환연소로 스팀생산이 가능함을 세계 최초로 실증하는 이번 과제를 성공적으로 수행하게 되면 향후 100MWth 매체순환연소 발전시스템 설계를 통해 분산전원발전소 등 다양한 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다.

LNG복합 수소혼소 실증 연구개발은 탄소중립 실현의 브릿지 역할을 하는 가스복합의 CO2 감축기술 개발 필요성에 따라 이뤄졌다. 서부발전과 한화그룹이 합께 추진하는 이 사업은 올해부터 내년까지 평택1복합 가스터빈을 활용해 수소혼소 실증 연구개발을 추진하는 1단계 사업과 2023년부터 2027년까지 서인천복합 가스터빈 수소혼소 개선 및 수명연장을 추진하는 2단계 사업으로 진행된다.

서부발전은 국내 최초로 지난 2016년부터 농업분야 온실가스 감축사업을 추진, 농업문야 저탄소화와 농업인 소득증대에 기여했다는 평가다. 2017년부터 지난해까지 총 79개 농가에 대한 지원이 이뤄졌다. 이를 통해 온실가스 12만톤을 감축 성과를 거뒀다.

중소기업과의 동반성장형 온실가스 감축사업도 호응을 얻었다. 중소기업에 배출권 전환 검증비를 지원하고 온실가스 감축목표 설정, 이를 달성 시 근로복지 장려금을 지급하는 등 탄소중립과 중소기업 경쟁력 강화를 동시에 추진했다.

중부발전은 향후 탄소중립 실현을 위한 지속적인 CO2 감축기술 개발과 함께 지역중심의 탄소중립 실현을 위해 지자체와도 적극 협력할 계획이다.

▲ 남부발전 본사가 위치한 부산 국제금융센터 전경.
▲ 남부발전 본사가 위치한 부산 국제금융센터.

◆ 한국남부발전

남부발전은 △연료전환 △신재생에너지 △수소 △기술개발?인프라 개선의 4대 부문별 탄소중립 이행계획을 수립, 올해부터 본격적인 실행에 착수한다.

먼저 연료전환에 약 4조원을 투자, 올해 현재 53% 수준인 석탄발전 비중을 2030년까지 30% 수준으로 낮추고 LNG발전은 그만큼 늘린다.

신재생에너지 설비용량 증설에도 4조원이 투입된다. 현재 총 684MW 규모인 남부발전의 신재생 설비용량은 2030년 약 9배 늘어난 6191MW가 될 전망이다. 2030년 원별 비중은 해상풍력 41%(2515MW), 태양광 34% (2122MW), 육상풍력 14% (877MW), 바이오연료 11% (677MW)를 차지할 전망이다.

수소에너지 분야에만 별도로 3조원을 투입, 정부의 수소 로드맵과 연계한 청정수소 의무활용비율(2030년 15% 잠정) 달성 로드맵을 수립, 추진한다. 이를 통해 현재 94MW에 불과한 남부발전의 수소설비 용량은 2030년 889MW로 늘어난다.

지역상생형 트라이젠(전기, 난방, 냉방) 연료전지 사업 추진과 수소발전-모빌리티를 연계한 V2G, 충전소 사업 등 수소융복합 사업에 집중하고 수소충전 인프라 구축, 핵심기술 국산화에도 나선다. 청정수소 개발을 위해 블루수소 기술개발과 연계한 신기술 상용화 및 부생·개질수소에서 CCS를 활용하는 사업모델을 추진한다.

현재 남부발전은 폐자원의 친환경적인 재활용을 위한 수소생산 사업을 추진 중이다. 하루 100톤의 폐자원을 처리, 8톤의 수소를 생산하는 사업으로 내달 타당성 조사결과 발표 후 올해 안으로 SPC를 설립, 내년부터 착공에 들어갈 예정이다.

기술개발 및 인프라 개선 계획을 살펴보면, 먼저 태양광 폐모듈 재활용, 가스터빈 활용 수소혼소, 재생에너지 수소변환?저장 등의 미래기술 개발을 위한 R&D 과제를 추진할 예정이다. 인력 분야의 경우 개발(인허가), PF, 재무관리, 기술분석 등 ‘올라운드 플레이어’ 양성에 초점을 맞춘다.

이밖에 O&M 분야 AI 신기술 적용을 통해 국산풍력의 신뢰도를 획기적으로 개선하는 한편, 사물인터넷(IoT) 기술을 접목한 통합 운영플랫폼 구축에도 나선다.

다만 남부발전의 탄소중립 이행에 투입되는 비용은 11조원 이상으로, 석탄발전 상한제약 등 여러 규제로 회사의 재정적 부담이 늘어나고 있어 정부 차원의 규제완화 및 지원이 필요하다는 지적이 나오고 있다.

▲ 한국동서발전 본사 전경.
▲ 한국동서발전 본사 전경.

한국동서발전

동서발전은 타 화력발전사와 마찬가지로 연료전환 및 신규 LNG발전 건설에 주력하고 있다. 8차 전력수급기본계획에 반영된 음성 LNG복합이 내년 6월 착공할 예정이며 호남과 울산 LNG복합은 각각 2029년 12월, 2030년 9월로 예정돼 있다.

석탄에서 LNG로 전환하는 과정에서 저탄소연료 혼소를 적극 활용한다. 미이용 농업바이오 원료를 이용해 바이오연료를 생산, 이용한다는 것. 아울러 운전방법 개선, 성능감시시스템 고도화, 폐열회수 재이용 등을 통한 에너지 절감도 추진한다.

수소혼소 가스터빈 실증을 통해 노후복합을 대체하는 등 수소경제 선도적 대응으로 지속성장 기반 확보 및 미래 기술역량 강화에 나설 예정이다. 또한 이미 운영 중인 설비의 탄소배출 저감을 위해 탄소포집기술을 적극 활용할 방침이다.

정부과제인 ‘포집 CO2전환 CO기반 데모플랜트 실증기술 개발’에 참여하고 있으며 ‘1MW급 발전 배기가스 CO2 활용 중탄산나트륨 생산 실증플랜트 개발’ 및 ‘발전소 배기가스 CO2 활용 10kW급 전력 및 수소생산시스템 개발‘ 사업도 진행 중이다.

동서발전 역시 재생에너지 발전에 사활을 걸고 있다. 2030년까지 자체 신재생 발전비중을 정부 목표대비 5%p 더 높은 25%로 설정했다. 이에 따른 신재생 설비용량은 총 7393MW에 이를 전망이다.

동서발전의 주요 신재생 사업을 보면, 먼저 국내 최초 공유수면 부지 내 육상태양광인 당진 회처리장 태양광(25MW)을 비롯해 폐염전을 활용한 신안 자라태양광(24.2MW)을 운영 중에 있으며 동서발전의 1호 풍력사업인 경주풍력(37.5MW)과 서해안 140MW급 윈드팜, 태백가덕산풍력(43.2MW)도 현재 가동 중이다. 내년 12월에는 80MW급 대호호 수상태양광이 준공될예정이다.

세계 최초이자 최대 규모의 부생수소발전소인 대산연료전지는 한화에너지, 두산퓨얼셀, SK증권 등 민간과 손잡고 운영하고 있으며 현대차가 독자개발한 넥쏘 연료전지를 발전용으로 활용하는 실증사업도 병행하고 있다. 이외에도 산업(고효율설비), 교통(그린모빌리티), 건물(스마트스쿨) 등 국내 온실가스 감축사업에도 적극 나서고 있는 동서발전은 탄소중립 실현의 중심이 되겠다는 각오를 다지고 있다.

권준범 기자
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