[신년 기획] 양수발전, 신재생에너지 출력 변동성 보완하다
[신년 기획] 양수발전, 신재생에너지 출력 변동성 보완하다
  • 김병욱 기자
  • 승인 2020.01.02
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양수발전소, 경제적 전력계통 운용 가능
 

[투데이에너지 김병욱 기자] 발전소는 24시간 풀가동을 하는 것이 일반적이다.
가동 중간에 가동을 멈추고 발전소가 쉬면 재가동하는데 비효율적이기 때문이다. 특히 유연탄 화력발전소나 원자력발전소가 설비용량만큼의 능력을 발휘하기 위해서는 처음 보일러에 붙을 붙이고 나서 오랜 시간이 지나야 한다. 이 때문에 유연탄 화력발전소나 원자력발전소는 일단 가동을 하면 정지하지 않고 계속해서 운전을 하는 것. 유연탄 화력발전소나 원자력발전소는 고장정지나 예방정비를 제외하고는 계속해서 운전을 하게 되며 이 때문에 유연탄 화력이나 원자력발전소는 기저발전기로 분류되고 있다.
전력수요가 많은 낮 시간대에는 이런 발전소 즉 기저발전에서 생산되는 전기를 모두 사용하게 된다.이에 반해 전력수요가 급격히 떨어지는 저녁부터 새벽까지 즉 심야시간에는 기저발전기에서 생산된 전기가 남게 되는 것이 현실이다. 이에 따라 현재 기저발전기에서 생산돼 남아 있는 전기는 야간에 물을 높은 곳으로 끌어 올리는데 사용한다. 낮에 전력이 많이 필요할 때 부족분을 심야에 올려놓은 물로 추가 발전을 해서 전기를 공급하는 것이다. 특히 현재 생산된 많은 양의 전기를 따로 잘 저장해줄 수 있는 기술은 없으며 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로도 기술이 없다.
이런 가운데 양수발전소는 심야 경부하시의 값싼 전력을 이용해 하부댐의 물을 상부댐에 양수해 첨두부하시에 발전함으로써 전력계통상의 첨두부하의 일부를 담당, 전체적인 발전효율을 향상함과 경제적인 전력계통의 운용을 가능하게 한다. 이에 한국수력원자력의 양수건설 사업을 통해 현재 운영중인 양수발전소의 필요성과 향후 건설 사업, 국내·외 양수발전 운영현황, 지자체 경제영향, 지역 주민들의 만족도 등에 대해 조명해본다. 편집자 주/


■양수발전은 무엇인가

전력수요가 낮을 때 하부댐의 물을 상부댐으로 끌어올려 저장 후 전력수요가 높을 때 물을 떨어뜨려 전력을 생산하는 친환경 발전소다.

양수발전은 폭염 등 전력수요가 급증해 돌발상황 발생 시 제일 먼저 기동해 광역정전 등 대규모사고를 방지한다. 또한 날씨에 영향을 받는 풍력 및 태양광발전 등 신재생에너지의 출력 변동성을 보완한다.

양수발전소는 크게 5가지의 입지조건이 필요하다. 먼저 △저수용량이 큰 곳 △수로식은 대공동 지하발전소 굴착에 적합한 지형 △고낙차 지역이면서 수로연장이 짧은 곳 △양수식은 낙차 300m 이상인 곳 △송전선 연결이 용이한 곳이 양수발전소 건설에 유리한 곳이며 국내에는 총 7개소, 16기가 운영되고 있다.

■양수발전소 장점

한국수력원자력에 따르면 친환경에너지원인 물을 이용해 전력을 저장할 수 있다. 사용하지 않으면 버려지는 잉여전력을 위치에너지로 저장해 전력 효율성을 제고한다.

5분 이내의 빠른기동으로 정전 시 대체전원 및 전력계통 안정성에 기여하며 지역의 랜드마크가 될 수도 있다. 청평양수의 호명호수는 가평 8경 중 2경의 관광명소로 각광받고 있으며 무주양수 건설 중 활용했던 작업터널은 와인동굴로 개발돼 지역특산물 판매와 농가소득 향상, 고용창출 등에 기여하고 있다.

가뭄 및 화재에 대비할 수 있다. 농업용수가 부족하거나 산불 등 화재가 발생할 경우 확보된  수자원을 이용해 빠른 조치가 가능하다.

■양수발전을 타 에너지원과 비교하면

원자력·화력 등 기저전원과 비교 시 환경성이 우수하다. 물을 에너지원으로 사용하기 때문에 대기오염 물질 등 환경영향이 거의 없다.

태양광·풍력 등 신재생에너지와 비교 시 경제성과 전력계통 안전성 기여가 우수하며 대용량설비 및 빠른기동으로 안정적인 발전이 가능하다.
신재생에너지 백업설비와 비교 시에도 빠른기동 및 지속공급측면에서 우수하다.

■국내·외 양수발전 건설 및 운영현황은

국내에서 운영중인 양수발전소는 7개소 16기이며 국내 발전설비용량의 약 4%를 담당하고 있다.

또한 오는 2031년까지 2GW에 해당하는 다수의 신규양수 건설이 제8차 전력수급기본계획에 반영돼 향후 총 발전설비용량은 6.7GW로 확대될 계획이다.

세계적으로도 약 150기의 양수발전소가 운영되고 있으며 2029년까지 미국 90%, 독일 74%, 스페인 22%, 이탈리아 8%, 일본 12%, 중국 638% 등 그 비중을 확대할 예정이다.

■양수사업의 주요 쟁점사항은

첫째 건설과정에서 생태계 훼손 우려가 있다. 이에 반해 양수발전은 대부분의 설비가 지하에 위치해 환경변화가 발생하더라도 생태계에 미치는 영향이나 생활환경에 미치는 영향이 낮으며 특히 상부댐의 수려한 경관은 관광지로 활용돼 생태계 훼손의 우려를 불식시킴은 물론이고 관광효과를 통해 지역경제에 활력을 불어 넣고 있다.

둘째 연평균 가동률이 낮다는 점을 들어 ‘양수발전의 효율성’ 문제를 제기하기도 한다.

양수발전은 전력예비율이 부족할 때 전력을 공급해 블랙아웃 등을 예방하며 전기품질을 유지하는 역할을 수행한다.

■양수건설사업이란

문재인 정부는 출범과 함께 ‘안전하고 깨끗한 에너지로의 전환’을 위한 ‘신재생에너지 3020’을 국정과제로 선정했다.

지난 2017년 12월 발표된 제8차 전력수급기본계획에 따르면 현재 6.2%(2017년 기준)인 신재생에너지 발전비중을 2030년에는 20%까지 늘릴 계획이며 이에 따라 양수발전(2GW)을 추가 확보하기로 했다.

한수원은 신규 양수발전소 건설이 가능한 후보지를 대상으로 지자체 자율유치 공모를 실시했으며 공모 결과 건설순위 1순위 영동, 2순위 홍천, 3순위 포천이 선정됐다.

■한수원의 양수건설사업 추진 근거는

지난 2010년 정부의 ‘전력산업구조 발전방안’의 일환으로 발전 5사가 보유하고 있던 7개 양수발전소를 통합해 지난 2011년부터 한수원이 이를 일괄 운영하고 있다.

한수원은 양수발전 통합을 계기로 지난 2012년 수력본부를 신설하고 양수발전사업의 안정과 경쟁력 강화를 위한 관리를 지속하고 있는 국내유일의 공기업이다.

■양수건설사업 추진경위·추진현황은

한수원은 신재생에너지 비중 확대에 따른 전력계통 불확실성 증가에 따라 2016년부터 양수발전소 개발가능 후보지점에 대한 조사를 진행해 왔으며 2017년 12월 제8차 전력수급계획에 신규양수 2GW용량이 반영됨에 따라 지난 2019년 6월 14일 지자체 자율유치공모를 통해 신규양수건설 예비지역 3곳(영동, 홍천, 포천)을 최종 선정했다.

현재는 각 예비지역에 현장사업소를 개소해 운영중에 있다.

■건설 후 지역과의 소통계획은

양수발전소가 건설되면 발전소장에서 실무진까지 지역과의 소통채널이 형성된다.

발전소장은 지역 기관장 회의에 참석하며 총무팀은 방문·통화·공문 등을 통해 지자체 및 주민과 소통하고 있다.

■양수건설사업 환경영향 범위는

공사기간 중 수질, 소음·진동, 생태계 등에 영향이 미치며 운영기간에는 저수지 물 정체에 따른 부영양화 등이 발생한다.
공사 시행 사전에 환경영향평가 등을 시행해 영향분야를 예측하며 주민의견 수렴을 통해 저감대책을 마련한다.

또한 준공 후 사후 환경영향조사를 실시해 지속적인 모니터링을 실시해 환경영향을 최소화 한다.

■양수건설사업 추진 중 환경문제 진행절차

공사 시행 사전에 환경영향평가를 통해 발생 가능한 환경문제를 예측한 후 저감대책을 수립한다.

이 과정에서 관계기관, 주민, 전문가 등의 다양한 의견을 수렴하며 준공 후 사후 환경영향조사를 실시해 지속적인 모니터링을 통해 환경영향을 최소화한다.

■양수발전소 건설 시 해당 지역 지원계획

‘발전소주변지역 지원에 관한 법률’에 따라 기금지원사업과 사업자 지원사업을 시행한다.
지원금 규모는 건설비·설비용량 등 법률에 의해 산정되며 지역발전 기여를 위해 지자체 중장기 계획 연계 등 지역과 협력해 추진할 예정이다.

■재산피해 및 수몰가구 등의 보상 대책은

타당성조사 용역을 통해 개략적 피해범위와 보상비용을 계상하게 되며 사업이 확정되면 전문기관을 통한 피해영향조사와 ‘공익사업을 위한 토지 등의 취득 및 보상에 관한 법률’ 등의 관련규정을 준수할 방침이다.

■기존양수발전소 대표적 주민지원 사례는

지원사업은 지자체장이 시행하는 기본지원사업과 사업자가 시행하는 사업자 지원사업으로 구분된다. 소득증대, 사회복지, 교육장학 등 다양한 종류가 있으며 지역과 협의해 결정된다.

대표적으로 초·중·고 및 대학생까지 해당하는 장학금 지원 사업과 주민복지용 트럭 기증, 융자금 지원 등이 있다. 

■건설시 주민에 대한 생활·경제활동 등의 영향범위는

공사기간 중 수질, 소음·진동 문제 등이 발생할 수 있다. 이에 따라 공사 시행 사전에 환경영향평가 등을 시행해 영향분야를 예측하고 주민의견 수렴을 통해 저감대책을 마련할 방침이다.

또한 사업시행으로 인해 철거되는 지장물 및 가옥은 대부분에 하부댐 부근에 집중될 예정이며 ‘공익사업을 위한 토지 등의 취득 및 보상에 관한 법률’에 의거해 관계주민 및 기관과 충분한 협의를 거칠 계획이다.

■양수건설사업 추진에 따른 지역경제 변화

양수건설사업은 지역경제에 선순환 구조를 만들어 활력을 불어넣을 수 있다. 우선 한수원은 발전소 건설 시부터 운영 기간 중 지역발전을 위한 지원금을 제공하고 각종 지방세를 납부한다.

또한 유치한 지자체는 확대된 예산으로 지역에 꼭 필요한 인프라를 확장하고 주민을 위한 복지정책을 확대하는 등 혜택은 지역주민에게 돌아간다.

이어 건설 및 운영 과정에서 일자리가 늘어나고 외부 관광객 유입이 높아져 지역경기가 호전되면서 추가적인 인구유입을 기대할 수 있게 된다.

이와 함께 인구가 증가함에 따라 지역 기반의 서비스·제조업이 성장하고 이로 인해 재정자립의 기반이 되는 세수증가 등 선순환 구조가 마련된다.

■건설·운영과정에서 지방세수 확대 효과는

양수발전소의 건설 및 운영과정에서 발생하는 지방세 등에 따라 세수가 증가한다.

600MW를 기준했을 때 7년의 건설기간 동안 약 190억원, 60년 이상의 운영기간 동안 약 360억원의 지원금이 지역에 지원된다.

주요 발전소별 ‘지방세수효과’는 청평양수 63억원, 무주양수 45억원, 예천양수 84억원이다.

■건설·운영 과정에서 일자리 창출 효과는

양수발전소 건설 기간 중 연 10만명의 일자리 창출이 예상된다.

기존 양수발전소 3개소(청평·무주·예천)를 조사한 결과 직·간접 고용효과 지표가 우수했다.

건설·운영 과정에서 관광산업 성장 효과

신규 양수발전소가 건립될 시 발전소 주변을 비롯해 주변 환경을 활용한 지역 맞춤형 관광사업을 발굴한다.

트래킹 코스 개발부터 상부댐 전망대 건설, 글램핑 활성화, 패러글라이딩 등 지자체와 긴밀한 논의를 통해 지역 특성을 살린 관광사업을 발굴할 예정이다.

청평양수발전의 호명호수는 가평 8경 중 2경의 관광명소로 활용되고 있으며 발전소 건설 시 활용된 작업터널을 개조한 무주양수발전의 와인동굴은 지역특산물 판매와 농가소득 향상, 고용창출 등에 큰 기여를 하고 있다.

■발전소 건설로 인한 지자체 세수 증가는

발전소별 설비규모 및 발전량 등에 따라 차이가 있으나 기존 운영발전소의 납세현황을 살펴보면 매년 7억~14억원 수준의 세수 증가를 예상할 수 있다.

■지역 중장기개발, 관광명소화 등 구체적인 계획이 있는지

신규양수발전소는 기본적으로 발전소 유치지역의 중장기발전계획 및 지역개발 핵심전략에 부합하는 지역맞춤형 상생발전소로 건설된다.

이를 위해 신규양수 부지확정 직후 해당 지자체와 ‘(가칭)지역맞춤형 상생발전소 추진협의기구’를 구성해 공생의 파트너로서 지역수요에 기반한 체계적인 사업계획을 수립할 계획이다.

■양수 주변지역 소득증대를 위한 공동사업 운영사례

한수원은 주변지역 소득증대 방안을 발굴하기 위해 지역사회와 협의하며 항상 노력하고 있다.
대표적인 사례로는 무주양수발전소의 ‘머루와인동굴’운영이다.

한수원은 건설용의 임시작업터널을 무주군에 저렴하게 임대하고 지자체는 지역 특산물인 산머루와인의 저장·숙성·판매시설로 활용해 높은 판매수입을 올릴 뿐만 아니라 상부댐 경승지, 조압수조 전망대와 연계해 유명한 관광명소로서 홍보효과를 얻고 있다.

이외에도 청평양수 상부지(호명호수), 삼랑진 양수발전소 벚꽃길 등 다수의 양수발전소가 지역관광자원으로 사랑받고 있다. 한수원은 사업 초기단계부터 신규양수 유치 지자체와 협의체를 구성해 지역주민소득증대에 기여할 수 있는 방안을 적극 발굴해 지원할 예정이다.

■대상지로 선정되면 3~4년 내 가시적으로 달라지는 것은

대상부지로 선정되면 전력수급기본계획 반영, 전략환경영향평가 및 타당성 검토, 전원개발예정구역 승인, 고시, 전원개발사업 실시계획 승인 신청 등 전원개발을 위한 사업자의 건설준비업무가 순차적으로 진행될 예정으로 실시계획 승인에 따른 본격적인 공사착공에 이르기까지의 건설준비 단계에서는 지역 내 가시적 변화를 주민이 체감하기 어려울 수 있다.

반면 정부의 방침 및 승인조치 결과에 따라 사업추진이 촉진될 가능성이 있어 이른 기간 내 예정용지보상 및 주민이주단지 조성, 현장진입도로 개설 등의 대비공사, 지자체가 수립한 주변지역 개발사업이 조기 시행될 수 있다.

■국내 기존 양수발전소 운영 현황은

기존에 발전 5사가 각기 운영하고 있던 국내 모든 양수발전소를 지난 2011년부터 한수원에서 일괄 운영하고 있다.

운영 중인 양수발전소들은 해당 지자체와 긴밀히 협력해 지역의 현안을 고민하고 다양한 방면에서의 지원 및 긴밀한 상생관계를 유지하고 있다.

■양수발전과 관련한 해외 동향은

해외 각국에서도 화석에너지 고갈, 급격한 기후 변화에 대응하기 위해 신재생에너지 비중이 높아지고 있으며 이에 따라 양수발전 역시 비중이 높아지는 추세다.

세계적으로 약 150기의 양수발전소가 운영되고 있으며 2029년까지 미국 90%, 독일 74%, 스페인 22%, 이탈리아 8%, 일본 12% 등 그 비중을 확대할 계획이다.

■기존 양수발전소 건설 어떻게 추진 됐는지

1990년대까지 건설된 양수발전소는 정책적 판단과 필요에 따라 정부 및 사업자가 주도하는 형태로 진행돼 왔다.

청송양수, 예천양수 등 2000년대 들어서부터는 지자체와 지역주민이 뜻을 모아 유치하는 방식으로 전환됐다. 특히 예천양수는 1만6,000명의 서명동의를 받는 등 지역주민이 적극적으로 참여한 사례다.

신규로 건설하고자 하는 양수발전소 역시 지자체 자율유치 공모 방식으로 추진됐다. 지자체와 주민들의 이해를 돕기 위해 한수원은 설명회, 세미나, 지역 맞춤 개발 구상 제안 등 최선의 지원을 시행하고 있다.

 


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