[투데이에너지 이정헌 기자] 5개 발전공기업(한국동서발전, 한국서부발전, 한국중부발전, 한국남부발전, 한국남동발전)이 유해물질 저감 및 탈탄소 설비 구축을 통해 탄소중립 실현에 바짝 다가서고 있다. 이들은 폐기물 자원화 사업에도 적극 투자하면서 자원순환에도 앞장서고 있다. 산업혁명, 1일 생활권 등 인류의 발전과 동시에 이상기온, 미세먼지 등 환경문제는 지구를 병들게 만들었다. 이에 전 세계는 탄소저감과 자원순환을 중심으로 한 탄소중립을 시대적 과제로 삼고 목표치 달성을 위해 분주히 움직이고 있다. 우리 생활에 큰 변화를 가져다 준 에너지. 이 에너지를 친환경적으로 생산하고자 주력하는 발전공기업의 활동에 대해 들여다 봤다. /편집자 주
■한국동서발전
한국동서발전(주)(사장 김영문)은 골칫거리 폐기물을 바이오연료로 개발하는 자원순환에 앞장서 주목을 받고 있다.
바이오연료로 재탄생되는 것들은 폐가구, 산불 피해목, 버섯과 파프리카 농사에 쓰인 배지(식물을 기르기 위한 영양소가 들어 있는 액체나 고체 덩어리), 하수 슬러지 등으로 톱밥을 섞거나 파쇄해 고형연료가 된다. 자원 재활용의 리사이클링(Re-cycling)을 넘어 폐기될 자원을 다른 용도로 가치를 높이는 업사이클링(Up-cycling)으로 자원순환 에너지산업으로 친환경성이 매우 높다.
혼소용 발전 연료를 해외에서 수입하고 있는 상황에서 동서발전은 바이오연료를 개발해 국산화 비중을 높이고 국내 산업 활성화와 함께 일자리 창출에도 기여하고 있다.
동서발전은 농가에 일거양득 효과를 가져올 수 있는 연료 개발로 2019년부터 폐(廢) 버섯·파프리카 배지를 활용한 국내산 바이오연료 개발을 시작했다. 친환경 자원순환과 농업환경 개선, 국내 바이오연료 산업 활성화라는 세 마리 토끼를 잡은 대표적인 성공 사례이며 민‧농‧공 상생협력 모델이다.
동서발전은 폐 버섯배지 폐기물 처리량이 증가함에 따라 안정적인 처리 방안을 모색하던 버섯 농가에 바이오연료 개발이라는 상생 방안을 제시했다. 버섯농가는 폐버섯배지를 안정적으로 처리하면서 발전용 연료화로 부가 수익을 창출하게 된다. 버섯배지 펠릿 바이오연료는 기존 바이오연료에 비해 잠재량, 발열량 등이 우수해 동서발전 업사이클링 사업의 대표적인 사례로 꼽힌다.
동서발전은 지난 2019년 당진발전본부에서 연소시험을 통해 버섯배지 펠릿의 발전소 혼소 가능성을 확인한 후 2020년 사단법인 한국버섯생산자연합회, (주)바이오에너텍과 협약을 맺고 연료화를 시작했다. 지난해 2만톤을 발전연료로 사용했고 폐배지 공급 버섯 농가는 8억원의 부가 수익을 올렸다.
폐버섯배지 활용 바이오연료 노하우를 쌓은 동서발전은 지난해 국내 최초로 폐파프리카배지 바이오연료도 개발하기 시작했다. 파프리카배지는 코코넛 열매껍질에서 섬유질을 추출하고 남은 부위를 가공 처리한 것(일명 코코피트 배지)으로 파프리카를 재배하고 남은 폐파프리카 배지를 발전용 바이오연료로 전환하는 것이다.
동서발전은 지난해 10월 (사)한국파프리카생산자자조회, 바이오에너텍과 ‘농업 바이오매스 폐파프리카배지 연료화 협약'을 체결했다. 한국파프리카생산자자조회는 폐파프리카배지를 농가에서 원활하게 공급하고 바이오에너텍은 배지를 펠릿으로 생산하며 동서발전은 펠릿을 발전연료로 사용하는 바이오연료 생태계가 구축됐다.
동서발전은 소각하거나 매립해 처리했던 폐가구 등 생활 폐목재를 바이오연료로 생산하기 시작했다. 올해 1월 울산 울주군과 ‘생활폐목재 연료 자원화 사업을 위한 업무협약’을 체결하고 울주군에서 발생한 폐목재를 발전소 연료로 재활용한다. 처리비용이 발생하는 폐가구 등 폐목재가 전기를 생산하는 연료로 재활용됨에 따라 자원순환 생태계 구축과 함께 탄소배출 감축 효과를 거두게 된 것이다.
동서발전은 폐목재로 만든 우드칩을 동해발전본부 내 바이오매스 발전소의 에너지원으로 사용한다. 이를 통해 연간 약 2,500톤의 폐목재가 바이오매스 연료로 활용돼 약 4,368톤의 탄소배출 저감이 가능해지며 4인 가구 기준 약 7,645가구가 한 달 동안 사용할 수 있는 2,675MWh의 전기를 매년 생산하게 된다.
동서발전은 지난 2020년 강원도 폐기물로 처리해야 했던 산불피해목을 연료칩으로 만들어 1만톤을 동해발전본부에 도입해 사용하고 산림자원화 수익금을 생태 보전을 위해 지역사회에 환원했다.
김영문 동서발전 사장은 “폐자원을 발전 바이오매스 연료로 사용하는 자원순환은 온실가스 감축과 자원 선순환 생태계 구축을 동시에 할 수 있다”며 “업사이클링은 자원을 재활용하는 리사이클링에서 한단계 더 나아가 폐기물을 자원화할 수 있는 것이기 때문에 신규 바이오매스 연료를 지속적으로 발굴해 나갈 것”이라고 말했다.
■한국서부발전
한국서부발전(주)(사장 박형덕)은 친환경 저탄소 에너지산업 선도를 위해 2035년까지 2015년 기준 미세먼지 배출량의 90%를 감축하겠다는 전략목표를 설정하고 대규모 환경설비 개선을 시행했다.
서부발전은 석탄화력 발전소인 태안발전본부와 LNG복합 발전소인 서인천, 평택, 군산발전본부를 운영 중이다. 태안발전본부 대기오염방지시설로는 탈황설비, 탈질설비, 집진설비가 설치돼 있으며 복합발전에는 탈질설비가 장착돼 있다.
2017년부터 현재까지 대기오염방지시설에 대한 성능개선을 지속적으로 추진하고 있으며 석탄화력인 태안발전본부에는 약 500억원을 투자해 탈황, 탈질, 집진설비의 효율을 대폭 개선했으며 LNG복합발전에는 질소산화물 저감을 위해 약 200억원을 투자해 탈질설
비를 신설했다.
이러한 노력으로 지난해 서부발전의 미세먼지 배출량은 9,665톤으로 2015년도 4만651톤대비 약 76%를 감축했으며 2035년까지 지속적인 환경설비 개선을 통해 90% 이상을 감축할 계획이다.
또한 정부정책에 따라 산업통상자원부 전력수급계획에 석탄화력인 태안발전본부의 폐지계획을 반영해 2025년에는 1·2호기, 2028년에는 3호기, 2029년에는 4호기, 2032년에는 5·6호기를 순차적으로 폐지할 예정이며 동일용량의 복합발전을 신규부지에 대체로 건설할 예정이다.
LNG복합발전 신규건설로 미세먼지 배출량이 기존 석탄발전의 미세먼지 배출량 대비 약 60% 이상 감축될 것으로 기대된다.
서부발전은 지속적으로 최신기술을 도입해 미세먼지 감축을 위해 노력함으로써 정부 정책에 적극 부응하고 국민적 관심사인 미세먼지 문제를 해결하는 데 앞장섬과 동시에 지역사회와 미세먼지 저감계획을 공유함으로써 저렴하면서도 깨끗하고 안정적인 전력을 공급하는 친환경 발전소로 자리매김할 방침이다.
■한국중부발전
한국중부발전(주)(사장 김호빈)은 광물탄산화를 통한 자원순환과 폐열활용을 통해 탄소중립 달성에 주력하고 있다.
지난 2월 중부발전은 한국전력 전력연구원, 한국지질자원연구원, (주)장성산업과 ‘발전소 배기가스와 소각재를 활용한 광물탄산화(CCU) 기술개발 추진 협약’을 체결했다.
광물탄산화는 탄소중립 이행의 핵심기술로 꼽히는 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 중 하나로 칼슘, 마그네슘 등을 포함한 무기물에 CO₂를 반응시켜 탄산염 형태로 고정하여 CO₂ 재유출의 위험이 없고 유용한 자원으로 활용할 수 있어 주목받는 기술이다.
중부발전과 각 협약기관은 광물탄산화 기술 상용화를 위해 원주그린열병합발전소에 실증설비를 설치하고 친환경블럭 개발 생산에 협력한다. 이를 통해 연간 약 2,000톤의 온실가스 감축과 소각재 1만톤을 재활용해 사업성 있는 자원순환경제 밸류체인을 구축할 수 있을 것으로 기대된다.
김호빈 중부발전 사장은 “수소·암모니아 혼소기술, 냉열을 활용한 발전소 배기가스 이산화탄소 직접포집 등 미래 핵심기술을 선도해 국가 탄소중립 목표 달성에 기여할 수 있도록 최선을 다할 것”이라고 말했다.
중부발전 신보령발전본부는 지난달 (주)성하에너지와 20kW 열전발전 시스템 상용화를 위한 업무협약 및 성과공유 협약을 체결했다.
열전발전시스템 기술은 제벡 효과(Seebeck Effect)를 적용한 열전발전 소자를 활용해 대기로 버려지는 배기가스의 폐열에서 시간당 20kW의 전력을 얻을 수 있는 기술이며 계획예방정비공사로 정지 중인 신보령발전본부 1호기 배기가스 덕트 표면에 설치해 그 효과를 실증할 계획이다.
폐열활용 분야는 현재까지 고온 영역대에서 이뤄지는 경우가 대부분으로 현장실증에 성공하면 기존 기술 대비 상대적으로 저온영역에서의 열전발전을 상용화할 수 있는 발판을 마련하게 된다.
아울러 발전공기업이 보유한 발전설비에서 이룬 실증성과를 바탕으로 유사한 설비를 갖춘 발전소에 보조 소내전원으로 활용할 수 있을 것으로 기대되며 더 나아가 각종 산업(제철소, 소각로, 열처리설비) 및 수송분야에서 온실가스 배출감소와 국가에너지 소비효율 향상을 위해 본 시스템의 응용범위는 더욱 넓어질 것으로 예상된다.
중부발전은 2025년까지 하수·빗물 등 버려지는 수자원의 재이용율을 70%까지 높이는 ‘ReWater 70’ 로드맵을 수립해 이행하고 있으며 발전소 경계를 벗어나 전 지구적 온실가스 감축활동을 통해 2022년에 약 230만톤의 감축실적을 달성한 바 있다.
■한국남부발전
한국남부발전(주)(사장 이승우)은 성공적인 신에너지 전환을 위해 수소경제 활성화에 전력을 다하고 있다. 국내 최초 수소혼소 대형 가스터빈 기술개발 및 수소생산을 위한 아시아 최대규모인 12.5㎿급 제주 그린수소 생산은 물론 국내 최초 암모니아 혼소 인프라 구축으로 에너지 공기업으로서 글로벌 수소경제를 선도해 나간다는 계획이다.
이승우 남부발전 사장은 “인류의 생존과 전 세계적인 기후 위기 극복을 위해 더 늦기 전에 탄소중립을 실천해야 할 때”라며 “그린수소 생산 등 국내 수소발전 산업계 생태계를 조성하고 우리나라가 전 세계 수소발전 시장을 선도할 수 있도록 노력하겠다”라고 말했다.
남부발전은 지난 1월 국내 가스터빈 분야 10개 전문기관이 함께 ‘국내기술 기반 친환경 가스터빈 수소연소 기술개발 및 실증사업’ 공동 추진을 위한 업무협약을 체결했다.
협약은 기존에 사용하는 발전용 LNG 가스터빈의 청정수소 혼소 연소에 대한 기술개발·실증으로 2050 탄소중립 달성 및 정부 에너지 정책 기반 혁신적 수소발전 모델의 개발과 활성화를 위해 마련됐다.
10개 기관은 정부의 대형(150㎿급) 가스터빈 수소연소 기술개발 및 실증을 위한 정부 과제에 공동으로 참여하며 △그린수소 생산 및 공급 △수소연소 기술개발 및 연소기 제작 △상업운전 중인 가스터빈을 활용한 실증 운전 등에 대해 포괄적으로 협력한다.
한편 남부발전은 세종시에 건설 중인 국내 최초 50%까지 수소 혼소 가스터빈을 도입한 청정발전소 외에 이번 기술개발이 완료되면 현재 운영 중인 LNG 발전소에 대해서도 순차적으로 수소터빈으로 전환해 50% 수소 혼입 시 기존 대비 약 23%의 탄소배출 저감으로 수소경제 전환을 추진 중인 정부의 정책 이행에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
남부발전은 지난해 11월 SK에코플랜트와 ‘그린수소·암모니아 및 저탄소 에너지사업 협력 강화’를 위한 업무협약을 체결했다.
협약은 수소 신사업 선도를 위해 해외 그린수소·암모니아 생산 사업모델을 공동 개발하고 탄소포집(CCU) 기술 협력 및 실증사업을 추진하기 위해 마련됐다.
양사는 그간 영월 수소연료전지 1단계 사업과 남부발전 주관 12.5MW급 제주 그린수소 실증사업에도 함께 참여하는 등 긴밀히 협력해 왔는데 이번 협약으로 청정수소 분야까지 협력사업을 확장하게 됐다.
향후 혼소 발전용으로 소요량 증가가 예상되는 그린수소·암모니아의 안정적인 확보를 위해 국내·외 생산 인프라 구축 및 국내 도입을 위해 중점 협력한다.
또한 양사는 연료전지에 탄소포집 및 액화 기술을 접목시켜 발생되는 CO₂를 70% 이상 저감할 수 있는 저탄소 에너지솔루션 모델을 개발하고 실증사업도 함께 추진한다.
이를 통해 수소 산업 활성화를 선도하고 더 나아가 국민에게 깨끗하고 안정적인 전력공급에 앞장선다는 방침이다.
■한국남동발전
한국남동발전(주)(사장 김회천)은 청정한 대기환경 조성과 자원순환사회로의 전환을 위한 미세먼지·온실가스 감축 선도기업으로 거듭나고 있다.
남동발전은 기존 화석연료 중심의 발전 기반에서 신재생에너지로의 발 빠른 전환을 추진 중인 것과 동시에 정부의 미세먼지 저감 정책에 적극 부응하기 위해 기존의 화력발전소에 대한 과감한 환경설비 개선공사를 진행하고 있다.
남동발전은 지난 2021년 12월 시행한 삼천포 5·6호기 탈황탈질설비 설치공사에 이어 영흥발전본부의 1·2호기에 대한 환경설비 성능개선공사를 진행 중이다. 또한 영흥발전본부 저탄장 옥내화 공사도 함께 추진되고 있다.
이를 통해 남동발전은 발전호기의 잔여 수명까지 친환경적인 운영이 가능할 것으로 내다보고 있다.
남동발전은 이번 환경개선 공사를 통해 발전소에서 배출되는 대기오염물질을 약 71%가량 저감하고 저탄장 석탄 비산먼지 발생을 원천 차단할 것으로 기대하고 있다.
이와 함께 온실가스 감축을 위한 다양한 기술‧사업 개발에도 박차를 가하고 있다. 발전소에서 배출되는 CO₂와 발전소 부산물인 석탄재, 탈황석고를 활용해 건설골재, 탈황흡수제 등 산업제품으로 탈바꿈하는 CO₂ 광물화 기술개발을 연구기관, 민간기업과 함께 추진하고 있다. 해당기술을 상용화해 폐기물 발생을 최소화하고 동시에 온실가스 감축하는 한편 고부가가치 산업소재를 개발해 미래신산업으로 육성하겠다는 방침이다.
또한 NDC 달성을 위해 한전-발전사 공동 수소·암모니아 혼소발전 기술을 개발 중에 있으며 수소·암모니아 혼소를 통해 무탄소 전원을 단계적으로 확대할 계획이다. 지난해에는 정부의 수소경제 활성화 정책에 발맞춰 KOEN형 수소 생태계 구축을 위해 수소사업 중장기 추진전략 및 로드맵을 수립했다.
아울러 국내 발전소 중 최초로 일본에서 수입해 사용되던 석탄재를 영흥발전본부 석탄재로 대체해 시멘트 원료로 활용하고 플라스틱 제조 중소기업들과 협약을 체결해 세계최초로 플라스틱제품에 석탄재 재생원료(충진재)를 20~30% 대체하는 기술을 상용화하는 등 자원순환에도 앞장서고 있다.
남동발전은 “앞으로도 남동발전이 에너지산업의 리딩 컴퍼니로서 국민과 함께 공감하고 국민이 체감할 수 있는 다양한 친환경 사업을 지속적으로 발굴해 사회적 가치를 창출해 나가겠다”고 전했다.