[칼럼] 석탄발전기는 지속가능하지 않다
[칼럼] 석탄발전기는 지속가능하지 않다
  • 전영환
  • 승인 2019.12.02 08:00
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전영환 홍익대학교 전자전기공학부 교수
▲전영환홍익대학교전자전기공학부 교수
전영환
홍익대학교
전자전기공학부 교수

[이투뉴스 칼럼 / 전영환] 최근 신규 석탄발전기 건설 필요성에 대한 논의가 활발하다. 이러한 논의의 배경에는 CBP(변동비반영) 시장에서 정산조정계수를 적용하기 위해 총괄원가를 산정하는 문제 뿐 아니라, 발전기 중에서 가장 많은 온실가스(CO2)를 배출하는 석탄화력의 신규 건설 필요성에 이르기까지 다양한 문제가 대두되고 있다. 하지만 정작 이들 발전기가 제대로 운영 가능할지에 대해서는 논의가 부족한 상태다.

석탄발전기는 전력계통 운영관점에서 기저발전이며 부하추종운전이 가능하다는 점 등에서 긍정적인 측면도 분명 있다. 하지만 다음의 세가지 문제를 고려하면 결코 장래 수익성을 담보하기 어렵다고 본다. 우선 2030년 20%의 재생에너지 목표를 달성하는 경우를 산정해 발전계획 프로그램을 적용해 보면 아래 그래프와 같은 결과가 나타난다.

 

그래프에서 맨 아래 부분은 자가용 발전기 등 비중앙발전기의 출력이며, 그 다음 상부가 원자력발전기가 고정 출력이다. 그리고 이들 위를 메우고 있는 것이 바로 석탄화력 출력을 나타내고 있다. 재생에너지 출력이 증가하는 낮 시간 대에는 석탄발전기가 출력을 계속 줄이고 있으며, 특이한 점은 새벽 4시 경부터 출력을 줄이고 그 시간대 부하를 담당하기 위해 그 상층의 복합발전기가 기동을 한다. 따라서 SMP가 상승하는 현상이 나타나고 있다. 그 이유는 오른쪽 상단 표에서 알 수 있는 바와 같이 발전기의 출력변동 특성을 나타내는 ‘ramp rate(출력증감발률)’의 차이로 설명할 수 있다.

석탄발전기의 출력증감발률은 평균 2.3%로 복합발전기의 평균 증감발률(4.9%)의 약 50%밖에 되지 않는다. 재생에너지 발전량을 예측해서 발전계획을 세우면 재생에너지의 출력만큼 다른 출력을 줄여야 하는데, 석탄발전기 만으로는 출력을 빨리 줄일 수 없기 때문에 새벽 시간대부터 석탄발전기를 감발하고 복합발전기를 가동하여 필요한 경우 출력을 빠르게 줄일 수 있게 한 결과다.

이와 같이 앞으로 봄이나 가을철 주말에는 모든 석탄발전기가 출력을 최소발전량까지 줄여야 하며, 저녁에는 최대 출력까지 늘리는 가혹한 운전을 해야 함을 의미한다. 석탄발전기는 기본적으로 고정출력 운전을 하도록 설계돼 있기 때문에 이러한 운전을 하게 되면 효율도 저하되고 경제성도 확보하기 어렵게 된다. CO2 저감에 따른 탄소세 리스크 뿐 아니라, 계통 운전에서 급전 지시를 받지 못하는 문제까지 고려했다면 석탄발전소 신규 건설을 지속할 수 있을까? 우리 석탄발전기가 좌초자산이 될 것이란 해외 우려에 대해 귀를 귀울여 볼 필요가 있다. 


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