[투데이에너지 김병욱 기자] 대한전기협회는 지난 4월 이학영 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 위원장과 공동으로 ‘탄소중립시대 발전공기업의 역할과 미래’를 주제로 정책포럼을 마련했다.이날 산업부를 포함해 6개 발전공기업(한국수력원자력, 한국남동발전, 한국중부발전, 한국서부발전, 한국남부발전, 한국동서발전)의 기후환경 분야 담당 처실장들은 각사의 탄소중립 현황 및 대응전략에 대해 발표했다. 이에 6개 발전공기업의 발표를 토대로 발전 산업계의 탄소중립 시대역할과 미래에 대해 살펴봤다. /편집자 주

공급의 전력화(electrification)와 공급 전력의 탈탄소화 및 에너지 소비 효율 극대화가 지적되고 있다. 이에 선진국들의 탄소중립 방향성에 대해 살펴볼 필요성이 있는 가운데 우리나라 발전공기업들은 지금 무엇에 집중해야 하고 있으며 과제는 무엇인지 함께 고민하고 답을 찾아볼 필요성이 시급하다. 
이에 국내 발전공기업들은 탈탄소 전략 이행을 위한 정책 추진 방향으로 △탈탄소화(Decar bonization) △분산화(Decentralization) △디지털화(Digitalization) △탈규제(Deregulation) △에너지민주화(Democracy)등에 집중하고 있다.

 

◇한국수력원자력

한국수력원자력은 원자력, 수력·양수, 신재생에너지 발전설비를 운영 중으로 국내 최대 발전설비를 보유하고 있다.특히 온실가스 배출량의 약 28% 수준 감축을 위해선 신재생사업 등 탄소감축 활동을 적극 진행할 계획이다.

현재 한수원은 전기, 화석연료, SF·가스, 하폐수처리시설 등을 통해 사내에서 약 300만톤을 배출 중으로 자체적으로 약 85만톤을 감축한다는 목표며 안전한 원전 운영, 신재생사업 확대, 수소연료전지 등 신사업 및 기술개발을 적극 추진한다.

전략과제로 안전한 원전 운영을 위해 세계 최고 수준의 안전 역량, 운영 역량 확보을 확보하고 해외 원전 수주에 박차를 가할 계획이다.
또한 신재생사업 확대를 통해 신재생발전비중을 확대한다는 전략이다. 이를 위해 새만금사업 추진 및 대규모 국책사업을 발굴하고 신규 양수발전소를 적기 건설하며 노후 수력·양수발전을 현대화하고 해외 신재생사업 개발에도 총력을 기울일 계획이다. 

특히 에너지융복합 사업, 온실가스 감축사업, 해양바이오에너지기술 국산화 등 신사업 및 기술개발을 진행하고 수소분야에 대한 전주기 기
술 실증을 진행한다.

오는 6월 ‘2034년 중장기 전략경영계획’을 수립 후 추진체계를 재정립할 예정이다. 특히Smart Plant 구축, 중대사고 대응역량, 안전관리 인프라 강화를 통한 세계 최고 수준 역량을 확보하고 이상징후 조기감지를 위한 자동감지시스템 등 안전운영을 위한 발전운영종합센터 모니터링 최적화를 통한 고장정지를 예방한다.

한수원은 정부의 신재생 확대 정책에 적극 부응하는 공격적 사업추진 목표를 수립하고 있다. 오는 2025년까지 6.8GW 신재생설비 확보를 목표로 세계 최대 수상태양광 발전사업을 차질 없이 추진하되 추가사업을 적극 발굴한다.

또한 2.1GW 수상태양광 발전사업의 설계 및 인허가, 345kW 송·변전설비 건설사업, 0.3GW 계통연계형 수상태양광 발전사업을 적기 진행할 계획이다. 해상풍력의 경우 새만금지역 공동사업개발 및 서남권 해상풍력단지 개발에 참여하고 추가적인 단지 개발을 위
한 계획을 적극 추진할 예정이다.

수력·양수 현대화를 통한 수명연장 및 설비신뢰도 향상, 발전 효율 개선을 실시하고 신시장 진입을 통한 운영 Know-How 및 후속사업 확대 교두보를 확보할 방침이다.

수소경제 활성화를 위한 수소 전주기(생산·저장·활용) 사업 발굴 및 시장선점에 돌입하고 국내 최대 신재생에너지 보유 기반을 활용해 그린수소 사업 및 수소 전주기 생태계 조성을 선도할 계획이다.

또한 바이오가스, 블루수소, 수전해·그린수소 선제적 수소 사업화·시장진입을 추진하고 모빌리티, 충전소, 연료전지 등 수소·에너지 융복합사업 다변화를 진행한다. 특히 강원 삼척시 수소시범도시 인프라 기술개발 실증사업에 참여하고 스마트시티, 그린산단 사업 참여를 통한 시장선점 및 사업모델 개발, 서비스 다변화를 추진한다.

목표는 오는 2025년 이후 연간 30만톤 탄소 감축으로 버려지는 온배수 폐열을 활용한 바이오에너지 개발 및 CO₂ 저감을 실현한다. 또한 미세조류 대량 배양시스템과 바이오연료, 바이오펠릿 바이오사료 CDM 사업화도 진행하며 태양광, 수력기술 국산화를 통한 신재생발전사업 영역 확장도 이행할 방침이다. 

 

◇한국남동발전

한국남동발전은 영동 목재펠릿 전환(83만톤), 계절관리제 등 석탄발전비중 축소, 재생에너지 확대, 유기성고형연료 혼소, 효율 관리 등 감축수단 운영(819만톤) 등으로 탄소중립 실현을 주도해나갈 방침이다. 

온실가스 배출의 99.4%가 보일러시설(연료연소)의 직접 배출이라는 점을 감안해 단계적인 에너지대전환으로 2017년대비 온실가스를 88% 감축할 계획이다.

이를 위한 석탄화력폐지 및 단계적 LNG전환을 진행하고 해상풍력 브랜드 K-wind 등 신재생에너지를 비약적으로 확대할 방침이며 오는 2040년 이후 그린수소기반 대용량 수소활용 기저발전화를 추진한다.

남동발전은 최근 정부가 선언한 ‘2050 탄소중립’ 정책을 선제 이행하고 있는 발전공기업이란 평가를 받는다. 
남동발전은 지난 2019년 발전공기업 가운데 연간 온실가스 감축에 유일하게 성공했다. 

환경부의 ‘2019년 배출권거래제 운영결과 보고서’에 따르면 남동발전은 2019년 온실가스 배출량을 전년대비 418만톤 줄였다. 발전소 운영 과정에서 온실가스를 많이 배출하는 발전사가 배출량을 줄인 건 당시 이례적이기도 했다.

남동발전은 국내에서 가장 오래된 석탄화력발전소 인 영동 1·2호기를 목재펠릿 연료 설비로 전환했다. 
목재펠릿 발전 부산물을 유기 농업 자재인 바이오차(biochar)로 활용하는 사업도 벌이고 있다. 바이오차는 축산 분뇨 악취 제거제, 토양 개량제 등으로 쓰인다.

화력발전보다 신재생에너지 발전 비중을 높여 탄소 배출을 줄이는 것도 남동발전의 주요 전략 중 하나다. 회사의 대표적인 신재생에너지사업 사례는 지난 2017년 완공된 탐라해상풍력발전소다. 30MW 설비 용량 규모인 이 발전소는 매년 250억원의 매출을 올리고 있다. 

남동발전은 풍력·태양광 발전소 건설을 확대해 2030년까지 신재생에너지 발전 비율을 25%로 높일 계획이다.
올해는 신재생에너지 발전소 확대에 약 820억원을 투자한다. 주요 사업은 100MW 규모의 영광태양광과 43MW 규모의 진부령 풍력발전 등이 있다.

저탄소 신기술 확보도 남동발전이 주력하는 분야 중하나다. 남동발전은 최근 네오그린, 울산테크노파크 에너지기술지원단과 온실가스 감축 기술 협력 협약을 맺었다. 화력발전소에 발생하는 이산화탄소를 포집·이용·저장하는 기술력을 확보하는 것이 목표다.

남동발전은 탄소중립이라는 에너지 전환은 거스를 수 없는 시대의 흐름인 만큼 앞으로도 과감한 에너지전환정책을 통해 온실가스 감축은 물론 지역경제 활성화에 기여한다는 전략이다.

특히 가상발전소(VPP) 활용 등 재생에너지를 비약적으로 확대해 탄소중립을 실현할 방침이다.
또한 CCUS를 사용화해 온실가스를 2017년 대비 10% 감축하고 디지털기반 에너지효율 향상으로 1%까지 감축할 계획이며 탄소흡수원 기술개발과 저탄소 기업문화 구축을 적극 진행한다. 

LNG, 바이오매스 전환에 대한 상반된 입장이 존재하는 만큼 에너지갈등을 적극 해소해 나갈 방침이다.
탄소중립 핵심기술 육성을 위한 국가 종합플랫폼 구축이 필요할 것으로 전망하고 있다. 재생에너지, 수소경제, LNG, CCUS와 함께 석탄 대체연료 기술 등이 시급할 것으로 분석하고 있다.

경쟁구도 또는 개별적 기술개발이 아닌 최상의 공동기술을 단시간 보급하는 것이 중요하며 이를 위한 정부조직, 지자체, 공공 및 민간기업간 통합적 관계 구축도 중요할 것으로 보고 있다.

 

◇한국중부발전

한국중부발전은 오는 2030년까지 전체 발전량의 30%를 태양광, 풍력 등 신재생에너지로 보급한다는 전략으로 약 27조원을 투자해 약 12GW 용량의 신재생설비 구축할 계획이다. 태양광, 풍력 중심의 사업 개발로 2020년 54%에서 2030년 92%로 비중을 높인다는 전략이다.

태양광은 유휴부지를 활용한 주민참여형 친환경 사업 개발을 중심으로 풍력은 산림훼손 최소화를 위한 대규모 해상풍력 개발에 집중한다.
중부발전이 국내·외 신재생 발전 사업 확대를 통해 한국 기업의 생태계 조성과 일자리 창출을 꾀하고 있다. 2030년까지 전체 발전량의 30%를 재생에너지로 공급하고 수소 경제 활성화를 통해 에너지 전환을 선도할 계획이다.

중부발전은 공기업으로서 환경을 우선하는 시대 흐름에 선제적으로 대응하고 한국판 뉴딜 정책에 앞장서기 위해 다양한 신재생에너지 신기술 개발에 적극적으로 참여하고 있다. 먼저 대형 풍력 발전 전력을 수소로 변환하고 저장하는 신기술을 개발해 신재생에너지 자원의 계통 안정성 기여와 친환경 그린수소 생산이라는 두 가지 효과를 기대하고 있다.

중부발전은 탄소중립을 실현하기 위한 다양한 온실가스 감축 사업과 신재생에너지 사업을 진행해왔다. 

중부발전은 중소기업에 온실가스를 감축하는 설비 투자를 지원하고 배출권으로 투자비를 보전하는 프로그램을 추진하고 있다. 
대표적 사례가 청정연료 전환 사업으로 벙커C유를 사용하는 중소기업이 청정연료인 액화천연가스(LNG)·액화석유가스(LPG)로 전환하도록 지원하는 프로그램이다. 2019년도에 충청남도 소재 32개 기업과 업무협약을 체결하고 19개 기업이 교체를 완료해 안정적 사업 기반을 마련했다.

중부발전은 3년간 240억원을 조성해 180여개 중소기업의 초기 투자비 문제를 해결하며 속도감 있게 사업을 진행했다. 사업이 완료되면 10년간 온실가스 약 90만톤과 대기오염물질 6,000톤을 감축할 수 있을 것으로 전망된다.

이와 함께 중소기업에 고효율 설비 도입을 지원하는 ‘코미-애(愛)너지 사업’도 벌이고 있다.
지난 2018년부터 올해까지 12억원을 지원해 64개 중소기업이 고효율 설비로 교체했다. 중소기업은 온실가스 감축뿐만 아니라 연간 1,000만원 이상의 전기료 절감 효과를 볼 것으로 기대된다. 

중부발전은 연소 후 이산화탄소를 포집하는 기술을 개발하기 위해 보령발전본부에 CCS 설비를 운영하고 있다. 
CCS는 화석연료 연소 과정에서 발생하는 CO₂를 포집해 땅속이나 바닷속에 저장하는 기술이다. 사업은 기후변화 대응 기술을 확보하기 위해 국가연구과제로 진행됐다. 

지난해 1만시간 연속 운전을 달성해 세계적인 운전 기술을 입증했다. 순도 99.95% 이상인 이산화탄소 3만5,000톤을 파프리카 농장과 드라이아이스 제조에 활용해 온실가스 감축 기술 향상에 기여하고 있다. 보령 CCS 설비는 발전소 CO₂를 포집해 상업적으로 활용하는 안정적인 비즈니스 모델로 평가된다.

또한 중부발전은 석탄 수송선이 부두에 정박할 때 발생하는 온실가스를 감축하기 위해 벙커C유 연소 발전 과정에서 육상에서 전력을 공급하는 시스템을 지난해 새롭게 도입했다.

폐열의 수산양식장 활용, 매립지 가스 포집·연소, 축분의 에너지화 등 다양한 온실가스 감축 기술을 도입하고 있다. 이같이 다양한 온실가스 감축 사업 확대와 함께 중부발전은 국내·외 신재생에너지 사업을 통해 탄소중립과 일자리 창출을 도모하고 있다.

 

◇한국서부발전

한국서부발전은 탄소중립 실현을 위한 CCUS 조기 상용화를 위한 노력을 중심으로 탄소중립 브릿지 역할을 위한 LNG복합화력의 CO₂저감기술을 개발했다.

온실가스 감축 사각분야를 해소하고 에너지복지 향상 등 공기업의 사회적 책무 이행에 중심을 두고 있다. 이를 위해 CCUS 습식포집기술 개발 및 상용화 기반 구축을 진행하고 있다. 

태안 CCU 복합실증단지 조성을 기반으로 세계 최고 수준의 성능을 달성했으며 고도로 안정화 시킨 폴리아민(Poly-amine) 혼합 수용액으로 기존 포집 기술(MEA)대비 CO₂ 흡수량, 흡수 속도 2배 향상, 재생열 50% 절감시킨 고효율 흡수제를 개발했다.

오는 2023년까지 대규모 포집기술 평가 및 150MW급 포집플랜트 상세설계 개발을 진행할 예정이며 온실가스 절감을 위한 3MW 매체순환연소 스팀생산 기술 개발에도 힘쓰고 있다.

3MW 매체순환연소로 스팀생산이 가능하다는 점을 세계최초로 실증한 데 이어 향후 100MW 매체순환연소 발전시스템 설계를 통해 분산전원발전소 등 다양한 분야에 적용이 가능할 전망이다.

또한 서부발전은 LNG복합 수소혼소 실증 연구도 진행하고 있다.

수소혼소발전 실증 연구개발을 위해 평택1복합가스터빈 활용 수소혼소 실증 연구개발을 오는 2022년까지 진행하며 향후 한화 계열사 사업장 유휴 부지에 실증을 위한 시험 Shop 건설, 수소혼소발전 실증을 위한 연소기 개조 및 실증 시험에 돌입한다.

향후 2단계로 서인천복합 가스터빈 수소혼소 개선 및 수명연장을 추진하고 오는 2024년까지 수소공급을 위한 시장조사 및 조달방안을 수립하고 오는 2027년까지 잔여호기를 대상으로 가스터빈 수소혼소발전 상용화를 추진한다.

또한 서부발전은 기업 참여형 배출권확보을 위한 산림조성 사업도 진행 중이다. 북강원도까지 이어지는 ‘탄소상쇄 평화의 숲’을 조성해 산불 피해지역에 대한 산림을 조성하고 경기활성화로 연계한다는 방침이다. 

또한 건물분야에서 기후 취약지역에 위치한 공동시설에 대한 그린 리모델링을 진행하는 등 지역 중심의 탄소중립 실현을 위해 지자체와의 협력사업을 발굴해내고 있다.

향후에도 탄소중립 실현을 위한 지속적인 온실가스 감축기술을 개발하고 공기업으로서 기후변화 취약계층, 지역에 대한 지원사업을 지속적으로 추진한다. 또한 개도국 대상 국제협력사업을 통해 국제사회에서 기후 리더십을 발휘할 방침이다.

 

◇한국남부발전

한국남부발전은 총 11조원을 투자해 석탄발전 비중을 2021년 6,044MW(50%)에서 2030년 3,044MW(18%)로 대폭 감축하고 유류는 2021년 305MW(3%)에서 2030년 200MW(1%)로 줄일 계획이다.

반면 가스는 2021년 4,956MW(41%)에서 2030년 6,538MW로 늘리고 신재생에너지와 수소는 오는 2021년 778MW(6%)에서 2030년 7,080MW(42%)로 발전비중을 대폭 확대할 예정이다.

특히 오는 2030년까지 4조원을 투자해 풍력, 태양광, 바이오연료 등 신재생에너지설비 용량을 6,191MW까지 확대한다는 전략이다.

남부발전은 지난해부터 15개 지역균형 과제를 선정해 지자체·타 공공기관과의 협업 강화에 나서고 있다.

분과별로 그린뉴딜 분과에서는 △경남 합천군과 국내 최대 규모 주민청원형 융복합 청정에너지단지 조성 △부산 남구청과 함께하는 전통시장 친환경 인프라 지원으로 지역경제 활성화 △정부 주도 가상발전소 실증연구사업을 통한 에너지신사업 모델 발굴을 통해 지역균형 뉴딜을 수행한다.

특히 경남 합천군과 추진하는 청정에너지단지 조성사업은 합천 지역에 대규모 융복합 발전단지(태양광, LNG복합, 연료전지)를 조성하는 사업으로 주민의 자발적 유치청원서를 받아 지자체와 협업해 추진 중이다. 

지역의 균형발전은 물론 친환경 에너지원 구축이라는 두 가지 목표를 동시에 추구한다는 평이다.

디지털 뉴딜 분과는 △이전기관 협업 Co-Working Space 공동구축으로 기술혁신 창업생태계 육성 △부산시와 함께하는 상생형 스마트공장 구축 지원사업 △전력그룹사 공동 KOSPO 지능형 디지털 발전소 구현 과제를 선정했다. 디지털 전환 기반의 지역경제 혁신으로 활력을 제고한다는 복안이다.

사람·안전 분과는 △합동 미래 디지털 인재 양성체계 마련 △지역대학교 산학협력 에너지창업 교과목 개설 과제를 통해 지역사회와 함께 뉴딜인재 양성에 노력하기로 했다.

특히 수소경제 활성화를 위해 △저탄소 수소생산체계 구축으로 2050 탄소중립 기반 마련 과제를 신규 발굴하는 등 수소생산기술 사업모델 개발에 노력을 기울이기로 했다.

정부의 수소 로드맵과 연계해 청정수소 의무활용비율을 오는 2030년 잠정 15%를 달성하기 위한 자체 로드맵 수립을 추진하고 있다.
수소융복합 단지조성을 위한 지역상생형 트라이젠(전기, 난방, 냉방) 연료전지 사업을 추진하고 수소발전-모빌리티 연계 V2G, 충전소 사업 등 융복합사업을 확대해나갈 방침이다.

수소충전소 인프라 사업 추진과 함께 핵심기술 국산화로 국내산업 밸류체인을 구축하고 블루수소 기술개발과 연계한 신발전 기술을 상용화할 계획이다. 단기적으로는 부생수소, 개질수소에서 CCS로 활용하는 사업모델을 추진하고 있으며 폐자원의 친환경 재활용을 위한 수소생산 사업도 추진한다.

 

◇한국동서발전

한국동서발전은 운영 중인 발전소들의 탄소배출 저감과 함께 저탄소연료 혼소, 바이오연료 혼소, 수소혼소 가스터빈을 중심으로 탄소중립을 실현해나갈 방침이며 설비 효율 개선을 통해 수소경제에 선도적으로 대응하고 지속성장 기반을 확보하며 미래 기술역량을 강화한다는 방침이다. 

동서발전의 탄소중립 추진 전략의 중심은 CO기반 데모플랜트 실증기술 개발이다. 1MW급 발전 배기가스 CO₂를 활용해 중탄산나트륨을 연간 3만톤 수준으로 생산이 가능한 실증플랜트를 개발하고 10kW급 전력 및 수소생산시스템을 개발할 방침이다. 동서발전은 정부의 한국형 뉴딜에 발맞춰 ‘동서발전형 뉴딜’ 추진 전략을 수립해 △그린뉴딜 △디지털 뉴딜 △사람중심 안전망·환경망 구축 등에 오는 2025년까지 7조원을 투자할 계획이다.

특히 그린뉴딜분야에 신재생 및 수소산업에 2025년까지 약 2조7,000억원을 투자해 설비용량 4.3GW를 확보할 계획이다.

수소 생산·활용기술로 △온실가스 활용 수소발전 원천기술 △재생에너지 전환·저장 기술 △발전용 연료전지 시스템을 개발해왔다.

온실가스 활용 수소발전 원천기술은 동서발전이 지난해 UNIST와 공동으로 세계 최초 온실가스를 활용한 수소발전 원천기술을 개발하고 있는 것으로 발전소에서 나오는 배기가스를 활용해 수소와 10kWh급 전력을 함께 생산하는 시스템으로 고순도 수소와 전력을 동시에 생산하면서 온실가스 저감 효과까지 얻을 수 있다. 또한 태양광·풍력 등 재생에너지로 만든 전력을 활용해 수소, 메탄 등으로 전환·저장하는 기술을 국책과제로 개발하고 있다. 

동해화력 발전소의 재생에너지를 활용한 수전해 공정을 개발하고 강원도와 협력해 수소 생산, 저장·운송, 활용이 가능한 국내 유일의 ‘수소 융·복합 클러스터’를 동해시 북평산업단지에 건설할 계획이다. 또한 현대자동차·덕양과 공동으로 국내 순수 독자기술로 대용량 수소연료전지 발전의 상용화를 추진하고 있다.

지난해 11월 울산화력 발전소에 1MW급 발전용 연료전지 시스템을 준공하고 실증테스트가 진행 중이다. 
대용량 연료전지 시장에 국산설비의 도입이 확대되면 50%에 불과한 국산화율을 99%까지 끌어올려 가격 경쟁력 확보와 함께 국내 일자리 창출 효과가 기대된다.

폐자원 활용 노면블럭형 태양광은 동서발전이 중소기업과 협업해 보도블럭 기능과 태양광 발전이 합쳐 만든 것으로 버려지는 폐자원으로 만든 보도블럭에 고강도 태양광 모듈을 결합해 만든 시제품이다. 지난해 9월 울산시 중구청에 설치해 강도 및 안전성을 검증하고 있다.

울산대학교와 공동으로 국내 최초 부유식 해상풍력 발전기를 개발하고 있으며 울산 인근의 동해가스전 해상플랫폼을 활용해 대규모 해상풍력단지를 조성할 계획이다. 

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