<온실가스감축 필수 2> CO₂전쟁 대응 방안

국내 발전업체로는 한국전력, 한국수력원자력(주), 남동발전(주), 중부발전(주), 서부발전(주), 남부발전(주), 동서발전(주) 외에도 LG에너지, SK전력 메이야 등의 LNG발전 사업자와 지역열병합발전, 풍력에 중소업체 등 여러 회사가 존재하고 있다.

2004년 말 발표된 제 2차 전력수급기본계획에 따르면 국내의 전기수요는 계속적으로 증가할 것으로 예측되며 발전설비에 있어서는 2003년 6241만kWe에서 2017년에는 8804만kWe로 더 필요할 것으로 예측하고 있다. 이에 따라 발전량은 33만2000GWh에서 45만7000GWh가 필요할 것이란 전망이다.

현재 30%가까이 차지하고 있는 석탄 발전 설비는 전체 차지하는 구성비가 28.4%에서 25.3%로 약간 줄어들 전망이다.

◆ 발전산업과 온실가스 배출
에너지경제연구원 통계에 따르면 지난 2002년도 국내 온실가스 총배출량은 1억5500만TC로 그 중 에너지 부분이 83.4% 1억2900만TC를 차지하고 있다. 국내 에너지 분야에서 발전분야의 온실가스 배출 구성비는 약 33%로 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 이 수치는 2020년까지 특별한 일이 없는 한 큰 변동이 없을 전망이다.

국내 발전 산업의 기술수준은 석탄발전의 경우 탄소(C)의 배출량을 기준으로 미국과 비교할 경우 탄소배출량이 적다.

이는 미국의 석탄발전소들은 상대적으로 오래돼 노후화 돼 있기 때문에 평균 발전 효율이 떨어진다는 데 이유를 찾을 수 있다.최근 발전사들이 온실가스 저감을 위해 신재생에너지를 통한 발전산업에 적극 투자하고 있다. 그러나 문제는 또한 석탄 및 천연가스를 연료로 하는 발전은 신뢰성 있는 데이터를 구할 수 있으나 이는 신재생 분야가 현재 기술개발이 진행중이고 아직 기술의 완성도가 낮은 상황이다.

엑서지엔지니어링은 국내 발전 분야에서 이산화탄소의 배출량은 현재 지속적으로 증가하고 2009년 최고점에 도달했다가 차츰 감소할 것으로 전망했다.박명오 엑서지엔지니어링 대표는 "발전산업의 온실가스 배출을 줄이기 위해선 고효율 추진과 저탄소 연료 전환이나 이산화탄소를 회수해 저장하는 방안을 집중 강구해야 한다“고 지적했다.

◆ 발전산업 온실가스 감축 수단
전문가들은 발전산업은 기술의 특성 및 발전소의 현실을 고려할 때 부분공정 개선으로는 에너지 효율향상 및 온실가스 저감효과가 적다는 문제점을 가지고 있다고 지적한다. 또한 발전분야에서는 온실가스 절감책으로 연료대체와 공정 대체 기술이 요구된다고 전한다.

엑서지엔지니어링과 서울대학교공학연구소는 최근 <온실가스 감축수단 조사사업>을 통해 발전산업에 있어 연료대체와 시스템대체 위주로 총 19개의 온실가스 감축수단을 제시했다. 연구에서는 연료대체 기술 8개로 재생에너지의 풍력, 태양열, 태양광, 바이오매스, LFG, 폐기물발전, 소수력과 석탄을 천연가스로 교체하는 과정을 들고 있다.

효율을 향상시키는 시스템대체 기술이 11개로 신발전으로 초임계미분탄발전(SC), 초초임계미분탄발전(USC), 유동층연소발전(FBC), 가압유동층발전(PFBC), 순환유동층발전(CFBC), 석탄가스화학복합발전(IGCC), 가스화학복합연료전지(IGFC) 2종류, 가스터빈을 신개발 터빈으로 바꾸는 2가지 경우 등 19개의 감축수단을 제기했다.

연구결과 발전분야의 온실가스 감축 수단별 이산화탄소 배출량 비교로 현재 가장 많이 운전되고 있는 500MW미분탄화력발전과 비교한 결과 기준기술인 미분탄복합화력의 경우 0.242kg C/kWh에 비교해 초초임계복합화력은 0.220, 초임계 복합화력은 0.229로 줄어든다고 나왔다. 

또한 IGCC가 현재 사용하는 F-machine 가스터빈과 함께 운전되면 0.227, 향후 적용될 H-machine과 함께 쓰이면  0.183kg C/kWh로 배출량이 감소한다는 결과가 도출됐다.

이와 함께 향후 기술의 진보에 효율향상에 의해 이산화탄소 배출량이 25%까지 줄어 들 수 있다고 제기됐다.

신청정석탄발전에 의해 발전 효율이 석탄의 경우 38%에서 50%까지 향상될 예정으로 연료전지를 사용했을 경우는 54까지 가능성을 끌어올릴 수 있으며 천연가스발전의 현 50.6%에서 55%까지 진보할 수 있다는 내용이다.

앞서 언급했듯이 하나의 온실가스 감축수단만 가지고는 감축 규모가 너무나 방대하므로 여러 기술의 온실가스 감축수단을 고려해야 한다.

국제에너지전망(IEO)에 따르면 우리나라는 이산화탄소 배출량을 2000년 기준으로 유지하려면 향후 50년 동안 30억TC를 저감해야 한다.

석탄발전을 액화천연가스(LNG)발전으로 바꿀 경우 1만4000MWe만큼 바꿔야 한다. 이는 현재 한국에 설치된 LNG발전 용량과 같다.

이산화탄소 회수 기술에 의해서 90%이상을 회수해 저장한다면 8000MWe의 석탄발전소에서 90% 이상의 이산화탄소를 회수해 지중 또는 해양에 저장해야 한다.1만6000MWe 천연가스발전에서 90% 이상의이산화탄소를 회수해도 같은 효과가 있다.

원자력을 사용할 경우 7000MWe의 신규 원자력 발전소를 설립해야 하는데 이는 현재 한국에 있는 원자력 전체 설비의 50%를 차지하는 용량이다.

풍차로 대체할 경우 1MWe  용량 2만기가 필요한데 이에 필요한 면적은 약 1만km2의 면적이 필요하고 이는 남한의 10%에 해당하는 면적이다.

◆ 국내 발전사들 온실가스 감축전략
국내 발전사들은 온실가스를 줄이기 위한 대응에 나서고 있다.구체적으로는 발전사들의 전략은 신재생에너지 개발과 발전효율 향상과 에너지 절감 등을 온실가스 절감이라는 대명제를 풀어나가려 하고 있다.

서부발전은 2012년까지 조기감축사업 등 12개 부문에서 투자비용은 총 2조3677억원을 투입할 계획이다. 서부발전에 따르면 특히 신재생에너지 분야에 1조6000억원을 투입한다는 방침이다.

발전효율과 관련 서부발전은 서인천 복합화력의 가스터빈 8기를 올해부터 20011년까지 5년간 1943억원을 투자해 고효율 가스터빈 설비로 교체해 복합효율을 47.24%에서 50.25%로 높이고 연간 14만톤의 온실가스 저감을 추진하고 있다.

중부발전은  강원도 양양 양수 하부댐 방류수를 이용한 소수력 발전을 통해 화석연료 에너지 발전을 대체해 온실가스 감축 실현에 나섰다.

총 21억원을 투입한 이 사업으로 연간 4224톤의 온실가스를 감축하고 있다고 회사측은 전했다. 

남부발전도 제주 한경지역에서 풍력을 이용한 6MW급 계통 연계형 발전을 통해 연간 1만1100톤의 온실가스를 감축시키는 성과를 이룩했다.

또한 발전사들은 신재생에너지 개발사업을 다양하게 추진하고 있다.

남동발전은 100억원을 투입해 2007년 10월 삼천포화력발전소의 방류수를 이용한 3000kW급 해양수렵발전소를 준공한다. 또한 100kW급 용량의 태양광발전소도 17억원을 들여 삼천포화학 유휴부지에 건설중이다.
중부발전은 2005년 7월말 양양수력발전소 하부댐에 1400kW의 소수력발전소를 설치했다. 3MW의 양양풍력발전소 건설을 2007년 6월에 완공할 예정이다.

서부발전은 태안발전소 내 소수력설비 2200kW설치공사를 추진하고 있으며 120kW태양광발전설비 설치도 추진하고 있다. 가로림만에 480kW급 조력발전도 2008년 공사에 착공할 예정이다.

동서발전은 2000억원을 투입해 진도-해남지역에 2007년 까지 1000kW급 시험조류발전소를 2010년까지 9만kW급 상용조류 발전소를 건설할 계획이다.

당진화력 방류수를 이용한 소수력화력발전소도 2007년까지 130억원을 투입해 3000kW급으로 설립할 계획이며 산청에도 450kW급 소수력 발전설비를 설치하고 동해에는 80억원을 들여 1000kW의 태양광발전설비를 2007년 완공할 예정이다.

<다음주 월요일(9월 4일)에는 '온실가스 감축 이제는 필수다' 3부 '시멘트산업편'이 이어집니다.>