[창간특집] 한국수자원공사, 국내 넘어 전세계 E전환 주도
[창간특집] 한국수자원공사, 국내 넘어 전세계 E전환 주도
  • 송명규 기자
  • 승인 2020.09.28
  • 댓글 0
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수상태양광, 지속가능한 ‘친환경’ 미래 연다
설치기준 등 제약 커진 육상태양광 대체 활성화 기대
세계 최초 댐 수면 활용 상용화 모델 상업발전 실시
2030년까지 2.1GW 개발 마스터플랜 수립·시행
지역주민 참여형 사업모델로 새 가치창출 주도
 

[투데이에너지 송명규 기자] 태양광발전은 만능이 아니다. 동전의 양면처럼 순기능과 함께 수반되는 부작용도 있다. 산지를 활용한 태양광 발전시설 확장으로 탄소 흡수원인 산림자원 감소, 생태계 훼손, 토사유출, 지형 및 경관 악영향 등이 현안으로 대두되고 있으며 공사로 인한 농작물 훼손 및 가축피해 등은 사회적 논쟁의 요인으로 작용하기도 한다. 이러한 환경문제 발생은 신재생에너지의 근본적 취지인 친환경성을 퇴색시킨다는 의견도 제기되고 있다.

이와 같은 문제를 극복하기 위한 대안으로 최근 수상태양광발전이 주목받고 있다. 수상태양광 발전은 국내에 존재하는 저수지 면적의 5%만 활용해도 연간 560만명이 사용할 수 있는 전력 생산이 가능하기 때문에 더욱 주목을 받고 있다. 이에 국내 기관 중 가장 주도적으로 수상태양광을 확대 중인 한국수자원공사가 보유한 저수지, 댐 등의 발전소 현황을 살펴보고 수상태양광이 가져다 줄 성과와 미래를 전망해보고자 한다. /편집자 주


수상태양광, 왜 하는가
육상이나 산지를 활용한 태양광발전시설 확장은 입지 선정부터 어려움이 있다. 대규모로 태양전지를 설치할 수 있는 장소를 쉽게 찾을 수 없는 것이다. 게다가 온도가 너무 높은 곳은 발전 효율이 떨어진다는 평가다.

유휴부지가 적은 우리나라에서는 조건에 맞는 입지 선정이 더욱 까다롭다. 건축물 위에 태양광 패널을 설치하는 경우에는 건축물의 안전 문제 및 임대비용이 발생하며 패널로 인해 생긴 음영이 시야를 방해하기도 한다. 패널 설치를 위해 농지나 공터를 이용해도 주변에 식물이 자라나지 않게 제초제를 사용해야 하는 것 역시 문제라고 할 수 있다.

기존 태양광 발전은 사막이나 황무지 등 유휴지를 주로 활용하는 형태다. 문제는 우리나라의 국토는 대부분이 산지로 이뤄져 있고 토지면적대비 인구가 많아서 태양광발전소를 설치하기 위한 공간이 부족하다. 

반면 수상태양광 발전은 국토를 더 효율적으로 활용할 수 있다. 토지나 옥상이 아닌 유휴 수면 위에 발전시설을 설비하는 것으로 태양광발전의 필수 조건인 넓은 설치면적을 충족시킬 수 있는 것이다.

수상태양광발전은 말 그대로 저수지나 담수호, 바다 등 물 위에 발전시설을 설치하는 태양광 발전방식으로 국토를 더 효율적으로 활용할 수 있다는 장점이 있다. 또한 태양광모듈을 물 위에 설치할 경우 수면 위 냉각효과로 육상에 설치하는 것보다 발전효율이 약 10% 높아진다.

태양전지의 셀 온도는 약 25℃ 근처에서 가장 높은 효율을 보이며 온도가 높아질수록 발전 효율이 낮아지기 때문이다. 수면에 반사된 태양광이 다시 태양광모듈에 모이는 것도 발전 효율을 높이는 데 영향을 준다.                                          

수상태양광발전의 가장 큰 장점은 시설 설치 시 농경지나 산림을 훼손하지 않는다는 것이다. 또한 수면에 설치된 발전시설은 직사광선을 차단해 녹조 발생과 확산을 막고 수중생물의 생활환경에 긍정적인 영향을 미친다. 실제로 환경정책평가연구원 연구결과 수상태양광 수면 아래에서 어류의 활동이 증가한 것으로 나타났다.

수자원공사에 따르면 지난 2018년부터 산지 내 태양광 설치기준이 강화된 이후 태양광 개발 적지 축소로 육상태양광 개발의 어려움이 예상돼 댐 수면을 활용한 수상태양광이 활성화될 것으로 기대된다.

특히 석탄발전을 대체해 미세먼지 걱정없는 쾌적한 대기환경을 조성하고 탄소배출을 저감해 국가 온실가스 감축 목표 이행에도 기여할 전망이다.

수자원공사에 따르면 댐 저수면적의 약 6%를 활용해 2.1GW 개발 시 청정에너지 2,745GWh  생산이 가능하며 이를 통해 1,482톤/년 미세먼지 저감 및 온실가스 128만톤/년 감축이 가능하다.

수상태양광 발전은 신재생에너지 공급인증서(REC) 가중치가 1.5로 육상태양광 0.7~1.2보다 높기 때문에 정부 차원의 지원도 적극적으로 이뤄지고 있다. 현재 우리나라는 수자원공사와 한국농어촌공사를 중심으로 2022년까지 31개 댐에 수상태양광발전시설을 단계적으로 추진하고 있다.

또한 정부에서도 전북 새만금지구에 세계 최대 수상태양광 시설을 건설하는 사업을 본격 진행하고 있다. 민간자본 4조6,000억원을 투입해 새만금 지역에 2.1GW 규모 수상태양광을 짓는 것이다.

새만금 수상태양광은 전북 새만금 방조제 안쪽에 있는 수면 30km2에 2.1GW 규모 수상태양광을 건설하는 사업이다. 세계 최대 규모로 여의도 면적의 10배에 달한다. 약 100만가구에 전력 공급이 가능하다. 지난해 세계 수상태양광 설치량(1.3GW)보다 1.6배 규모가 크다.

이번 새만금 발전단지 개발로 500만개가 넘는 태양광 모듈 수요가 생길 것으로 보고 있다. 국내 업체는 2조5,000억원 규모의 수상태양광 설비·기자재 시장에 참여할 기회가 생긴다. 여기에 4조6,000억원의 민간 투자자금도 투입된다. 1년간 건설인력 160만명이 참여할 것으로 기대되며 전체 사업의 30%는 지역 주민과 개발 이익을 일부(수익률 7%) 공유하게 된다.

이렇듯 신재생에너지 개발과 확대는 환경 보호와 자원의 효율적인 활용 차원에서 전세계적으로 각광받는 추세며 그 주도권은 수상태양광을 어떻게 확대해나가느냐에 달렸다.

우리나라는 유휴평지가 적지만 3면이 바다인만큼 수상태양광발전의 미래가 더욱 기대되는 것도 사실이다.

반면 수상태양광발전에는 상대적으로 높은 비용이 요구된다는 단점도 존재한다. 또한 육상보다는 많은 시설이 필요하며 유지보수도 상대적으로 까다롭다. 수상태양광 발전이 지금보다 활성화되려면 이와 같은 단점을 보완해나가는 노력이 절실하다.

수자원公, 미래 성장동력부터 안전까지 이끈다
수자원공사는 국내 신재생에너지 시설 1.6GW 가운데 8.5%인 1,364MW를 책임지는 국내 신재생에너지 1위 공기업이다. 지난 1973년 소양강댐 수력발전을 시작으로 시화호 조력발전, 소수력발전, 수상태양광, 수열에너지 등 물을 활용한 청정에너지 개발을 지속 추진했다.

연간 총 2,102GWh 전력 생산으로 국가전력 안정에 기여한다. 이는 70만가구가 약 1년 동안 사용할 수 있는 전력으로 이 중 수력발전은 국내 수력발전 시설(1,808MW)의 60%(1,087MW)를 차지한다.

수자원공사는 2024년까지 청정에너지 3,110GWh 생산을 목표로 잡았다 이를 통해 CO₂ 145만톤 감축과 미세먼지 1,679톤을 저감할 계획이다. 이는 연 100만가구가 사용 가능한 전기량이다.

문제는 국내에서 환경문제나 사회적 갈등을 낳는 발전용 댐을 추가로 짓기는 어렵다는 것이다. 대신 댐이나 저수지 수면에 태양광을 설치하는 수상태양광발전을 비롯해 물의 온도차를 이용한 냉난방에 활용하는 수열에너지 등을 활용해나간다는 방침이다.

 

수자원공사는 2012년 합천댐 수면 위에 0.5MW 규모의 태양광을 설치해 국내 최초로 수상태양광발전을 상용화했으며 이후 △보령댐 2MW(2016년 3월) △충주댐 3MW(2017년 12월) 건설로 본격적인 수상태양광 개발시대를 예고한 바 있다.

합천댐 수상태양광은 약 8년간의 환경모니터링을 통해 환경적 안전성에 대한 객관적 검증 절차를 거쳤으며 이를 통해 수질오염이나 수생태계 교란 등에 대한 우려를 완화시켰다.

충주댐 청풍호 수상태양광은 3MW 발전용량으로 연간 4,000MWh 규모의 전력을 생산한다. 1MW 단위로 태양광 패널을 3군데에 설치했다.

이렇게 수자원공사는 수상태양광으로 녹색 미래를 앞당긴다는 전략이다. 합천댐에 세계 최초로 진행한 댐 수면 활용 수상태양광 상용화 모델 상업발전을 시작으로 보령댐, 충주댐에 확대시행과 동시에 국내 저수지, 유수지 등에 수상태양광 개발이 활성화됨에 따라 수상태양광은 재생에너지의 핵심으로 급부상하게 됐다.

특히 수상태양광은 댐 수면의 공간자원과 태양의 자연자원을 활용한 청정에너지원으로서 산지 및 농지 훼손없이 국토의 효율적 활용이 가능하며 수면의 냉각효과로 인한 고효율 발전과 물 증발량 억제 효과라는 이점으로 인해 확대·보급의 필요성이 대두되고 있다.

이에 따라 수자원공사는 장기적으로 2030년까지 수상태양광을 2.1GW 개발하기 위한 마스터플랜을 수립하고 연차별 단계적으로 추진할 계획이다. 추진과정 중 발생가능한 수상태양광의 부정적 여론과 공감대 부족문제는 주민참여형 사업을 도입해 수용성 제고를 해나갈 예정이다.

주민참여형 사업은 지역주민이 사업의 투자자로 참여해 투자비율만큼 고정 이자수익 확보 가능해 비교적 낙후된 댐 주변 지역에 소득 창출의 기회를 제공할 수 있다.

향후 수자원공사는 댐 이·치수 기능 유지와 댐의 안정적 운영관리 및 수질·수생태계 안전성 확보를 고려한 수상태양광 개발을 통해 그린뉴딜, 재생에너지 3020 등 국가 정책 목표 이행에 기여하고 나아가 국가 물에너지 산업 활성화, 지역 상생형 주민 참여 확대를 통한 사회적 가치 실현을 위해 노력할 예정이다.
 
또한 친환경 청정에너지를 확대·보급과 함께 온실가스 감축과 함께 미세먼지 저감 등 사회적 이슈해결에도 앞장설 예정이다.

수자원공사는 수상태양광 건설·운영 시 친환경 기자재 사용, 환경모니터링 등을 통해 수질 및 수생태계의 안전을 최우선으로 하고 있다.

특히 수도용 자재 안전기준에 적합한 제품, 먹는물과 물환경에 안전한 수상전용 모듈 사용 등 안전한 기자재를 사용하고 있다. 또한 2011년부터 수질, 퇴적물, 수생태계 50여개 항목을 분석·검증하고 패널표면의 이물질 자연세척 등 건설 이후 수질, 수생태계 등의 영향 검토를 위한 모니터링을 지속 시행하고 있다.

수자원공사는 환경과 안전을 고려한 설계·시공으로 수중에 태양빛이 투과되도록 모듈간 일정간격을 이격하면서 전기장 및 전자파 미발생 효과를 얻어냈다. 특히 사업 이전 환경영향평가 등을 통해 환경 위해성 여부를 확인했으며 설계풍속 35m/s(순간풍속 52.5m/s), 내식성이 높은 구조체(포스맥), 격실로 구성된 부유체 등 구조적 안전성 여부도 확인했다.

수상태양광은 지상에 설치된 태양광 구조와 같다. 다만 상수원인 물에 설치되는 만큼 부품 관련해 까다로운 친환경성과 내식성을 갖췄다. 포스코가 생산하는 고내식성 철재인 포스맥을 지지구조물로 사용해 안전하고 태풍에도 끄떡없도록 설계됐다. 포스맥은 기존 일반 합금강대비 5배 이상의 내식성을 보유했다.

태양광모듈, 포스맥, 부유체 등 모든 기자재는 ‘수도용 기자재 위생안전기준’에 따라 납, 카드뮴 등 44개 시험 전 항목을 만족시킨 제품만이 사용된다.

댐에 불어오는 풍속과 파고 등 설계환경을 고려해 설계된 것도 또 다른 특징이다. 물밑에는 계류장치가 있어 수위에 따라 물이 오르고 내릴 때 지지해준다.

수자원공사에 따르면 수상태양광발전소가 처음 생길 때만 해도 지역어민들이 수질 오염이나 생태계 변화에 대한 걱정을 많이 했지만 매년 조사결과 수질에 대한 영향은 무의미할 정도다.
오히려 태양광모듈 주변으로 치어(새끼 물고기)가 많이 몰리면서 물고기 숫자가 조금 증가했다는 설명이다.

특히 수상태양광은 별도 세척액을 쓰지 않고 빗물 세척으로도 성능을 충분히 유지할 수 있어 환경적인 측면에서의 장점도 많다는 평가다.

수상태양광, “같이 합시다”
수자원공사는 수상태양광을 지역주민 참여형 중대규모 사업모델로 발전시킴으로써 지역주민과 이익을 공유하는 등 댐 수면의 새로운 가치창출이 가능하다고 강조했다.

정부는 재생에너지 확대정책을 통해 주민들이 직접 참여하는 지분투자형 주민참여모델, 펀드투자형 등 추진을 도모하고 있다.

수자원공사에 따르면 댐 주변지역은 개발이 제한돼 지역경제 발전의 한계가 존재했으나 지역주민이 참여하는 신 비즈니스모델 개발로 주민들과의 수익공유 등 지역사회 이익환원, 일자리 창출 등 사회적 가치 향상과 함께 사업수용성 제고를 통한 친환경에너지사업 육성이 가능하다.

수자원공사가 현재 개발 중인 합천댐 수상태양광이 국내 재생에너지사업 최대 규모의 지역주민 참여형 수상태양광 사업모델로 추진 중이며 지난달 착공에 돌입했다. 수자원공사는 합천댐 등 5개 댐을 중심으로 122.4MW 수상태양광 개발을 추진 중이며 그 중 합천댐 사업은 지역주민이 직접 참여하는 방식(지역주민이 직접 투자 후 수익배분)을 적용한다.

합천댐 지역주민 참여형 수상태양광 사업은 오는 2021년 12월까지 총 사업비 924억원(자본금 20%·차입금 80%)이 투입돼 합천군 봉산면 일원에서 SPC사업으로 진행되며 총 40MW 규모로 조성돼 4만8,531MWh의 발전량을 확보하게 된다.

수상태양광의 지역사회 관광 자원화를 위해 역사와 문화가 융합된 경관 디자인을 적용하고 운영 전주기 환경모니터링을 실시해 환경적 안전성 검증을 강화할 예정이다.

주민·환경·경관 조화로 수상태양광이 PIMFY (Please In My Front Yard: 주민들이 선호시설을 경쟁적으로 유치하는 것, NIMBY 반대) 시설로 전환할 전망이다.

특히 지난해 충주댐 지역주민들은 기존 수상태양광 인근 유휴수면에 추가설치 건의해 국내 최초 주민제안형 수상태양광 사업을 추진하게 됐다.

수상태양광, 국내뿐만 아니라 해외로
수자원공사가 주도하는 댐 수상태양광 사업은 국토와 환경의 훼손이 없는 신산업동력으로써 해외에서도 관심이 증대되고 있다.

수자원공사는 2016년부터 일본(2개소 0.8MW), 대만(5개소 5.7MW), 필리핀(2개소 0.55MW) 등 총 9개소에 수자원공사형 수상태양광 모델 수출을 지원해 해외 판로를 개척했다.

또한 캄보디아·네팔·방글라데시 등에 수자원공사형 수상태양광 모델을 수출하기 위해 ADB와 협력해 사업을 검토 중이며 싱가포르 PUB 등 국외 기관과 수상태양광 기술교류를 오는 10월 진행할 계획이다.

수자원공사는 중소기업 지원 및 벤처기업 육성을 위해 전담조직(물산업플랫폼센터)을 운영하며 일자리 창출의 마중물 역할을 수행 중이다.

수자원공사는 물에너지분야 중소기업의 해외시장 진출을 돕고자 중소기업과 공동으로 신청한 KOICA 포용적 비즈니스 프로그램(IBS) 사업에 최종 선정된 바 있다.

IBS(Inclusive Business Solution) 사업은 개발도상국이 당면한 물·에너지 문제해결과 중소기업의 해외시장개척 지원을 위한 수자원공사와 중소기업 간의 전략적인 파트너십에 기반한 사업을 의미한다.

이를 기반으로 지난 2019년부터 필리핀 세부주 샌프란시스코시(섬지역)에 수상태양광설비 및 소규모 급수시설 구축해 주민들에게 음용수의 안전성과 에너지자립을 도모하고 있으며 오는 2024년 6월까지 5년간 사업지 약 47억원이 투입될 예정이다.
  

 

수상태양광, ‘황금알’을 낳다
수상태양광은 국가 에너지정책에서 8차 전력수급계획 목표용량(58.5GW)대비 3.6%를 기여할 것으로 기대되며 재생에너지 3020 이행을 위한 추가 설비용량(49GW)대비 4.2%를 기여(발전량 기준 3.2% 기여)할 전망이다.

특히 청정에너지 보급을 통한 화석연료 대체 효과로 원유 433만8,000배럴(3,520억원)을 대체할 수 있으며 신기후체제 출범에 따른 탄소배출량 저감에도 기여할 예정이다.

석탄화력발전 대체로 인한 미세먼지 저감도 가능하고 지역주민과의 이익공유로 사회적 가치창출에도 기여하는 수상태양광을 확대해나감으로써 수자원공사는 국가 에너지안보, 기후변화 대응, 미세먼지로 인한 대기 환경 개선 등 정부 에너지정책을 주도해나간다는 방침이다.

특히 글로벌 이슈 과제 해결을 위해서는 수상태양광 개발이 필수 불가결한 요소임에는 분명하다고 보고 속도감 있는 수상태양광 개발에 집중한다는 전략이다.


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