[기획] 미세먼지 대책 키워드, 열병합발전
[기획] 미세먼지 대책 키워드, 열병합발전
  • 김나영 기자
  • 승인 2016.06.13
  • 댓글 1
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석탄화력 대체 열병합발전 효율 ‘재조명’

[투데이에너지 김나영 기자] 파리협정을 계기로 전세계가 온실가스 저감에 이목을 집중, 친환경에너지 확대가 대안이 되면서 대체에너지원 확보에도 총력을 기울이고 있다. 여기에 최근 미국 예일대와 콜롬비아대 공동연구진이 지난 1월 발표한 ‘환경성과지수(EPI: Environmental Performance Index) 2016’에서 우리나라의 공기질(Air Quality)이 100점 만점에 45.51점을 받아 전체 조사대상 180개국 중 173위의 부끄러운 성적을 거뒀다. 이어 정부는 미세먼지 대책을 대대적으로 발표, 앞으로 석탄화력발전소를 비롯해 경유차 등 미세먼지 주요 요인들을 단계적으로 퇴출시키겠다고 밝혔다. 그러나 이미 우리나라는 전기자동차를 비롯해 창조경제 활성화 방안으로 에너지신산업을 추진, 총 8개 과제 중 6개의 과제가 전기와 연결돼 있어 석탄화력발전소를 폐쇄하게 될 경우 발생하는 전력예비율 저하를 막을 수 없을 것으로 보인다. 이에 대한 대체 설비로 분산형전원의 핵심인 열병합발전소가 재조명을 받게 됐다. 그렇다면 열병합발전소가 얼만큼의 효율이 있는지, 대기질 개선에는 얼만큼의 영향을 미치는지 알아봤다. /편집자주

◆한국, 공기질부문 세계 최하위 ‘불명예’

미국 예일대의 조사결과 우리나라의 공기질이 180개국 중 173위를 차지, 공기질부문에서 최하위를 기록한데 이어 세부 조사항목 중 ‘초미세먼지(PM2.5) 노출 정도’ 척도에서는 33.46점, 174위로 최하위권에 자리해 불명예를 얻었다. 초미세먼지 노출정도 척도에서는 2.26점을 차지한 중국이 180위로 꼴찌로 나타났다.

국제에너지기구(IEA)의 최근 보고서에 따르면 OECD 34개 회원국의 1인당 이산화탄소 배출량이 1990년 10.29톤에서 2013년 9.55톤으로 7.2% 감소하는 동안 우리나라는 1인당 5.41톤에서 11.39톤으로 무려 110% 급증했다.

특히 석탄연료 연소로 인한 이산화탄소 배출량은 1990년 9,000톤에서 2013년 2억9,000만톤까지 3배 이상 늘어났다. 최근 20여년간 우리나라의 이산화탄소(CO2) 배출 증가 속도가 경제협력개발기구(OECD) 회원국 중 가장 빠른 것이다.

지난해 대한민국 정부는 온실가스 감축목표를 2030년 BAU(온실가스 배출 전망치)대비 37%로 결정한 바 있다. 이는 세계 최고 수준으로 온실가스 감축 압력이 매우 높은 편이라 할 수 있다.
2013년 기준 OECD 회원국들과 비교한 우리나라 온실가스 총 배출량 순위는 6위로 미국, 러시아, 일본, 독일, 캐나다, 한국 순이다.

우리나라는 GDP 증가에 따라 온실가스 배출량이 지속적으로 증가해 2013년에는 전년보다 1.5% 증가한 6억9450만톤CO2eq.의 온실가스를 배출했다. 이 중 에너지분야 온실가스 배출량은 총 배출량의 87%에 해당하는 6억620만톤 CO2eq.로 압도적인 것으로 드러났다. 여기서 발전 관련 에너지산업이 배출하는 온실가스량은 2억7,470만톤CO2eq.이며 이 중 약 70%에 해당하는 1억8,724만톤CO2eq.가 석탄발전이 배출하는 것으로 나타났다.

온실가스 배출의 주범인 석탄의 국민 1인당 사용량은 세계 최고수준으로 우리나라는 2014년 기준 카자흐스탄, 호주, 대만, 남아프리카공화국에 이어 전세계 5위를 차지했다.
 

◆공기질 악화 주범을 찾아라

전력거래소에 따르면 지난해 총 전력거래금액을 발전 연료별로 보면 석탄이 전체의 34.9%인 14조5,200억원으로 가장 많았다.

현재 우리나라에는 총 53기의 석탄화력발전소가 운영 중이며 오는 2025년까지 20기의 석탄화력발전소가 더 지어질 예정으로 향후 석탄 발전의 비중은 더욱 커질 것으로 예상된다.

상황이 이렇다 보니 산업부는 2015년 6월 수립한 제7차 전력수급기본계획에서 석탄발전인 영흥 7·8호기(174만kW), 동부 하슬라 1·2호기(200만kW)의 신규 진입을 철회한 바 있다. 이와 함께 온실가스 감축목표 달성을 위해 적정 전원 Mix 개선, 신재생에너지 확대, 스마트그리드 도입, CCS (Carbon Capture & Storage) 기술 도입 등을 저감 수단으로 발표한 바 있다.

이에 대해 발전업계 측은 정부가 제시한 방법들은 실용화 단계가 되려면 많은 시간과 비용이 수반돼야 하는 만큼 온실가스 저감을 위한 보다 현실적인 대안으로 분산형전원인 집단에너지 시설, 열병합발전의 공급 확대를 꼽고 있다.

정부에 따르면 2014~2018년 동안 집단에너지 설비를 통한 온실가스 배출 감축량은 개별공급 대비 지역난방부문 총 2,307만5,000톤(절감률 23.0%), 산업단지부문 총 4,208만톤(절감률 18.6%)으로 추정된다.

◆정부, 미세먼지·온실가스 저감 대책 내놓다

지난 3일 정부는 황교안 국무총리 주재로 환경부를 비롯해 기획재정부, 미래창조과학부, 산업통상자원부, 국토교통부 등 관계부처 장관회의를 개최, ‘미세먼지 관리 특별대책’을 확정 발표했다. 정부는 미세먼지 문제 해결을 위한 국가적 차원의 특단의 대책 수립 필요성이 대두됨에 따라 그동안 국무조정실을 중심으로 관계부처 차관회의 등을 거쳐 방안을 마련했다고 밝혔다.

정부는 기존계획을 앞당겨 시행하고 신규대책을 추가, 제2차 수도권대기환경기본계획의 목표 20㎍/m³를 3년 앞서 2021년에 조기달성하고 10년 내에 유럽 주요도시의 현재 수준으로 미세먼지를 개선(서울 기준, 2015년 23㎍/m³ → 2026년 18㎍/m³)한다는 목표를 설정했다.

대책의 기본방향은 △국내배출원의 과학적 저감 △미세먼지·CO₂ 동시저감 신산업 육성 △주변국과의 환경협력 △예·경보체계 혁신 △전국민이 미세먼지 저감에 참여하되 서민부담은 최소화 등이다. 정부는 우선 오염기여도와 비용효과를 고려해 국내 주요 배출원(수송, 발전·산업, 생활주변)에 대해 대폭적인 미세먼지 감축을 추진한다.

특히 정부는 수송부문과 산업·발전부문에 주목했다. 미세먼지를 다량 배출하는 경유차·건설기계 관리 강화와 함께 친환경차 보급을 획기적으로 확대하고 대기오염이 극심한 경우 부제 실시 등 자동차 운행제한을 추진키로 한 것이다.

또한 발전소의 미세먼지를 대폭 저감하기 위해 정부는 노후 석탄발전소 10기의 친환경적 처리(폐지, 대체, 연료전환 등)하고 신규 발전소 중 미착공한 발전소 4기와 건설공정율 10% 미만 발전소 5기 등 총 9기에 대해서 영흥화력 수준의 배출기준을 적용키로 했다.

아울러 공장 등 사업장의 미세먼지를 줄이기 위해 수도권 사업장의 경우 대기오염총량제 대상 사업장을 확대(1·2종→3종 추가)하고 배출총량 할당기준을 단계적으로 강화하는 한편 수도권외 지역은 국내외 실태조사를 거쳐 미세먼지 다량배출 사업장의 배출허용기준을 강화할 계획이다. 이에 따라 관련업계에서는 분산형전원을 비롯해 석탄화력발전소 대체 설비로 열병합발전이 해답이라고 목소리를 높였다.

◆열병합발전 경제효과 연간 8,500억원 달해

분산형전원으로서의 열병합발전은 온실가스 저감을 비롯해 에너지효율측면에서도 이미 탁월한 효과를 거두고 있으며 더욱 육성해야할 사업으로 잘 알려져 있다. 열병합발전은 분산형전원으로 송전선로 이슈에서 가장 자유로운 전원이라 할 수 있다. 수요처 인근에 건설할 수 있다는 특성상, 추가적인 송전망 건설로 인한 사회적 비용 부담과 장거리 송전으로 인한 전력 손실을 최소화하고 수도권 전력수요에 탄력적으로 대응할 수 있기 때문이다.

한국전기연구원이 올해 초 발표한 ‘집단에너지사업 활성화를 위한 전력시장 제도개선 및 지원방안 연구’에 의하면 집단에너지가 분산형 전원으로서의 기능을 수행함으로써 기여하는 경제적 효과가 2014년 기준 8,000억원 이상 규모에 달하는 것으로 나타났다. 송배전설비를 덜 짓게 돼 얻는 편익이 4,425억원, 장거리 송전에 의한 전력손실 저감 편익은 최대 2,071억원, 송전혼잡을 피함으로써 얻는 편익 1,588억원, 온실가스 감축 등 환경을 보호함으로써 얻는 환경편익 369억원인 것으로 나타나 연간 최대 총 8,453억원 수준인 것으로 조사됐다.

발전소에서 생산된 전기가 가정이나 공장으로 옮겨지기 위해서는 송전과 배전의 과정을 거치는데 이때 송전은 발전소에서 변전소까지를 말하며, 변전소에서 전기소비처까지 전기를 수송하는 과정을 배전이라고 한다.  예를 들어 수요가와 멀리 떨어져 있는 원전은 765kV의 초고압 송전선로가 필요한 반면 열병합발전소는 154kV 이하의 전력망을 이용하면 되기 때문에 송전선로 이슈에서 보다 자유로울 수 있는 것이다.

◆열병합발전 확대, 무엇이 문제인가

우리나라에서는 집단에너지사업이 설자리가 없다는 것이 현실이다. 독일이나 유럽국처럼 정부차원에서의 육성정책이 확실하지 않기 때문이다. 오히려 정부의 지원제도가 축소되는가 하면 2001년 전력산업구조개편에 따라 발전시장이 한전 독점체제에서 경쟁시장으로 전환되면서 집단에너지사업도 발전사업에 편입된 바 있다.

관련업계의 관계자는 “실제 집단에너지사업 활성화를 위해 지급하던 에너지 특별 자금지원이 1995년 축소됐고 전력기반기금 지원은 2010년에 아예 중단됐다”라며 “이후 집단에너지사업은 발전원가가 낮은 발전소만 살아남는 전력시장에서 차별대우를 받으면서 경영난에 봉착했다. 대부분의 집단에너지사업자가 운영하는 열병합발전소는 전력생산 과정에서 발생하는 폐열을 활용해 난방용 열을 생산하기 때문에 에너지 이용효율이 일반 발전소에 비해 월등히 높다”고 말했다.

이어 그는 “하지만 단순히 전기생산 측면에서만 보면 전기만 생산하는 일반 발전소에 비해 효율이 낮은데 이는 열과 전기를 모두 생산해서 종합적인 에너지 이용효율을 높이기 위해 고안된 설비인 열병합발전설비의 기술적인 특성 때문”이라며 “집단에너지사업자 중에서도 지역난방 사업자는 지역난방용 열을 생산해 공급해야 하는 의무가 있기 때문에 전력 수요가 없을 때에도 난방용 열 생산을 위해서 발전소를 가동하는 일명 ‘열제약발전’을 해야 하는 경우가 많은데 이때 생산되는 전기는 대부분 원가 이하로 정산 받고 있다”고 주장했다.

◆개선방안은

업계는 가장 실효성 있는 대안으로 집단에너지의 특성을 고려한 별도의 전력거래제도 신설을 요구하고 있다. 실제 집단에너지업계는 지역난방의 경우 전력과 난방 부문으로 회계를 분리, 전력부문에서 생산한 전기는 전력거래소가 아닌 전기판매사업자(한국전력)에 판매하되 시장가격 변동과 상관없이 사전에 합의한 적정 금액으로 정산하는 ‘열병합발전 전력거래계약제도(APS)’ 모델을 이미 지난해 정부에 제안했다.

집단에너지 전력거래계약제도는 집단에너지사업자의 발전 설비 투자금을 고려해 고정비를 산정하고 여기에 연료비 등 일정수준의 변동비를 더해 존립이 가능한 정도의 최소 수익만 보장하는 수준으로 전력거래 정산금을 결정하는 방식이다.

이 제도를 도입하게 되면 전력도매가격이 높아질 때는 사업자가 초과이윤을 포기하고 대신 전력도매가격이 낮아질 때는 원가수준을 보전 받을 수 있어 사업자들이 최소한의 생존을 담보할 수 있게 된다. 전력시장의 수급상황이나 연료비의 등락과 상관없이 사업자는 안정적으로 사업을 영위하고 정부 입장에서도 전력구입비용의 초과지출을 걱정하지 않을 수 있어 윈-윈 정책이 될 것이라는 게 업계의 주장이다.

집단에너지업계의 관계자는 “초미세먼지의 주범으로 석탄발전이 언급되고 원전 등의 환경 이슈를 감안할 때 친환경적인 열병합발전이 지속가능한 에너지원이자 정책전원으로 확대될 수 있도록 정부차원의 정책지원이 필요하다”고 말했다.
 


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김나영2 2016-06-14 10:02:22
온통 여기저기 열병합, 열병합. 기레기 하기 참 쉽다.

해당 언어로 번역 중 입니다.