[특별기고]황인공 한국지역난방기술 기술위원
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  • 투데이에너지
  • 승인 2017.08.03
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탈원전·탈석탄 대안, 열병합발전 활성화

▲ 황인공 한난기술 기술위원
[투데이에너지] 열병합발전은 하나의 에너지원으로부터 전기과 열을 동시에 발생시키는 Total Energy System으로 석탄화력발전에 비해 친환경적이고 열효율이 높은 특징이 있다. 청정에너지인 LNG를 사용해 1차적으로 가스터빈에서 전기를 생산하고 가스터빈의 폐열을 이용해 배열회수보일러(HRSG)에서 증기를 생산 후 2차적으로 증기터빈에서 다시 전기를 생산하며 증기터빈 복수기에 버려지는 열을 회수해 3차적으로 지역난방 수용가에 열을 공급한다.

열병합발전의 장점은 첫째 열효율이 우수하다는 것이다. 전기만을 생산하는 석탄화력발전은 열효율이 최대 45%이지만 열병합발전은 전기와 열에너지를 동시에 효과적으로 이용하기 때문에 열효율을 최대 80%까지 상승시킬 수 있다. 1억원의 에너지를 수입한다면 석탄화력발전소는 4,500만원만의 에너지를 이용하고 5,500만원을 버리지만 열병합발전소는 8,000만원의 에너지로 이용하고 2,000만원만 버리게 되므로 국가적 에너지 이용합리화에 크게 기여하고 있다. 또한 열효율이 높아 그 만큼 연료사용 절감으로 탄소배출량을 저감할 수 있다.

둘째 미세먼지 등 공해발생이 적다. 열병합발전소의 연료는 주로 LNG를 사용하므로 배기가스 중에 황산화물, 질소산화물, 분진 등의 공해물질이 거의 배출되지 않고 연소과정에서 발생되나 질소산화물은 저감 기술개발 및 최적운전으로 배출 기준치 보다 훨씬 적게 배출할 수 있다.

셋째 열병합발전의 증기터빈 용량은 석탄화력에 비해 약 1/3 정도이므로 동일 용량의 석탄화력에 비해 냉각수 소요량이 적어 온배수 피해를 줄일 수 있으며 넷째 분산전원으로 막대한 송전비용을 줄일 수 있다. 열병합발전소는 도심지 수용가와 근접한 위치에 설치돼 있어 송전비용을 줄인 수 있다.

지난달 2930가 웃도는 한여름인데도 최대 전력 시 공급예비율은 16.8%(설비 예비율 51.7%)였으며 현재 LNG발전소 이용률도 50%대로 떨어지고 SMP가격 역시 85원대로 추락하는 등 LNG 열병합발전소를 운영하는 집단에너지 사업은 경영 위기를 맞고 있다. 20154월 이후 SMP 평균가격이 100/kWh이하로 하락하면서 현재 80/kWh 전후로 가격이 형성되고 있다. 석탄화력발전소의 발전단가는 약 60/kWh이지만 LNG 발전소는 약 100/kWh으로 SMP가격이 80/kWh인 경우 석탄발전소는 +20/kWh 이익이 되지만 LNG발전소는 -20/kWh의 손실을 보게 된다.

SMP(system marginal price)가격이란 거래시간별로 일반발전기(원자력, 석탄 등 발전기)의 전력량에 대해 적용하는 전력시장가격(/kWh)으로 전력생산에 참여한 일반발전기 중 변동비가 가장 높은 발전기의 변동비가 전력 거래가격으로 결정되기 때문이다.

에너지수입 의존도가 95%가 넘은 우리나라는 에너지이용합리화를 위해 1991년부터 열과 전기를 효율적으로 이용하고 국민생활의 편익증대를 위해 집단에너지 사업법을 제정, 운영하고 있다. 아무런 집단에너지 공급경험도 없던 우리나라가 250만세대를 넘는 지역난방 공급시대를 열게 될 정도로 세계적 지역난방 강국으로 올라선 것은 정부의 에너지이용합리화 정책에 동참했던 집단에너지사업자의 공을 빼놓을 수가 없다. 그러나 이제 LNG 열병합발전의 집단에너지사업자는 미운 오리로 전락했으며 손실을 넘어 자본금 잠식으로 경영위기에 놓여있다.

앞으로 더욱 침체될 것으로 예상되는 열병합발전 사업은 국가에서 정책적으로 해결하지 않으면 해답이 없을 것으로 생각된다. 열병합발전으로 운영되는 집단에너지사업법 제1(목적), 이 법은 집단에너지공급을 확대하고 집단에너지사업을 합리적으로 운영하며 집단에너지시설의 설치·운용 및 안전에 관한 사항을 정함으로써 기후변화에 관한 국제연합 기본협약에 능동적으로 대응하고 에너지절약과 국민생활의 편익증진에 이바지함을 목적으로 한다고 돼있다. 따라서 열병합발전 활성화 방안은 집단에너지사업법 제1조에서 찾아야 한다.

첫째 에너지절감 만큼 보상을 받아야 한다. 석탄화력발전소는 열효율이 45% 정도이지만 열병합발전소는 최대 80% 이상이다. 이처럼 높은 열효율은 곧 국가 에너지비용 절감에 큰 기여를 하고 있다. 따라서 열병합 발전소의 가동률 증가와 전력요금 제도가 변경돼야 할 것이다.

둘째 온실 감축 효과에 따른 보상제도를 마련해야 한다. 열병합발전소는 LNG 사용으로 온실가스 배출량을 석탄화력발전소에 비해 절반 이상 크게 줄여 지구온난화에 기여를 하고 있다. 따라서 이에 상응하는 보상제도가 이뤄져야 한다.

셋째 분산전원 정책에 맞는 혜택을 줘야한다. 대용량 원전이나 석탄발전은 수용가와 먼 거리에 건설하므로 막대한 송전 건설비용과 송전선로 손실을 가져오지만 열병합발전은 대도시나 산업단지 인근지역에서 분산전원으로 공급하므로 국가 재정에 큰 손실을 절감하는데 기여하므로 이에 대한 혜택을 줘야 한다.

이상 제안방안은 탈원전, 탈석탄의 에너지정책으로 2030년 신재생에너지 비율을 20%까지 늘리는 기간동안에 열병합발전 사업을 활성화한다면 국가 에너지비용 절감과 기후변화 대응에도 큰 효과가 있을 것으로 기대한다.


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