에너지 사용량 줄이고, 시설 규모도 최소화, 온실가스 감축
[에너지단열경제]안조영 기자
에너지믹스는 인구와 산업생산 시설의 증가로 인해 급증하는 전력 사용량을 감당하기 위하여 조정되는 전력 발생원의 구성비. 온실가스 발생량을 저감하는 대책의 하나다.
석유와 석탄 같은 화석 연료의 사용량은 줄이고 원자력, 태양열, 바이오 에너지 같은 신재생 에너지의 사용량을 늘려 에너지원별로 적정하게 믹스하는 방법이다.
즉, 국내 미세먼지 저감을 위해서는 감축이 필수적인 석탄화력 발전을 대신해 원자력 및 재생에너지, 그리고 가스 같은 에너지를 골고루 사용해서 보전하는 제도다.
에너지믹스에 사용되는 에너지의 비율은 지역이나 시점에 맞게 달라질 수밖에 없다.
국내 상황에 적합한 가장 효율적 에너지믹스의 답을 찾기 위해 지난달 열린 ‘미세먼지 국민포럼’에서는 액화천연가스인 LNG를 이용한 열병합발전이 당분간 대세 에너지가 돼야 한다는 전문가들의 분석이 나왔다.
가스를 이용하는 발전은 즉시 사용이 가능하기 때문에 에너지전환 시대에서 ‘가교 에너지(Bridge Energy)’로서의 역할을 수행할 수 있는 것으로 나타났다.
지금과 같은 에너지전환 시대에서 목표인 100% 신재생에너지만을 사용하는 시대로 가려면 문제없이 갈 수 있는 효율적 가교 에너지가 필요한데, 그 역할을 가스가 담당할 수 있다는 것이다.
신재생에너지만을 사용하는 시대로 가기 위해 가스를 가교 에너지로 삼아야 하는 가장 큰 이유는 신재생에너지가 갖고 있는 태생적 한계 때문이다.
햇빛이 없는 구름 낀 날은 태양광 발전이 불가능하고, 바람이 없으면 풍력 발전은 무용지물이 된다.
이 같은 신재생에너지의 간헐성은 에너지 공급 시스템을 불안하게 만드는 요인이 될 수밖에 없다.
최근 영국에서 풍력 발전 단지에 오류가 생기면서 일부 런던 지역에 단전 현상이 발생했다.
미국 캘리포니아주에서는 태양광 보급이 확대되자 전력 공급 시스템의 불안전성이 커지며 일어난 소동은 신재생에너지가 갖고 있는 한계를 보여준 좋은 사례다.
공해 없는 신재생에너지만을 사용하는 에너지 수급은 지속가능한 미래를 위한 최종 목표이지만 한계가 있다.
신재생에너지가 한계를 극복하기 전까지는 가스 부문의 투자를 늘려 가교 역할을 충실히 수행해야 한다는 주장이다.
여기에 도시에 인접할 수 있는 유일한 발전원으로 열병합 발전이 대두됐다.
가스 발전은 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 시설 규모도 최소화할 수 있는 등 여러모로 장점이 많은 방법이다.
특히 가스를 활용한 열병합 발전은 효율이 우수해서 에너지 사용량을 획기적으로 저감시킬 수 있는 방법으로 주목받고 있다.
열병합 발전이란 전력 생산과 난방을 동시에 진행하여 에너지 이용률을 종합적으로 높이는 발전 방법이다
가스 열병합 발전은 종합 효율을 80%까지 끌어올릴 수 있는 만큼 기존발전소의 60% 효율에 비해 우위에 있다.
원자력 발전이나 석탄 발전에 비해 적은 인력과 작은 면적만으로도 운영이 가능하다
위례 가스열병합발전소의 경우 용량이 450MW로서 3162GW의 전기를 생산한 대표적인 발전 시설이다.
이는 원자력 발전소 1기의 절반에 해당되는 규모로서 국내 전체 전력 소비량의 0.6%를 차지하는 발전 능력이다.
반면에 가스열병합발전소가 차지하는 부지 면적은 4만 6000㎡으로서, 이는 잠실야구장 부지면적인 5만 9500㎡의 3/4 수준에 불과하다.
같은 발전량을 생산한다고 가정했을 때, 동일 발전량을 달성하기 위한 태양광 부지는 약 72배 정도가 필요하다.
이 같은 가스 중심의 발전 방안은 비단 우리나라에만 해당되는 추세는 아니다.
전 세계는 가스 발전의 르네상스 시대로 진입하고 있으며, 가스 발전의 확대는 글로벌 트렌드로 자리잡고 있다.
다만 기술의 발달로 신재생에너지 공급이 대폭 확대된다면 오는 2040년을 기점으로 가스 발전은 가교 에너지로서의 역할을 잃고 전력 비상사태가 발생했을 시 응급조치를 해주는 에너지 정도의 역할로 추락할 수도 있다.
그러나 에너지 믹스에 사용되는 에너지원 중에서 도시에 인접할 수 있는 에너지는 가스가 유일한 만큼, 주민 수용성 면에서 문제가 없는 가스 발전이 확대될 것이라는 전망이다.
<열병합발전소>
석탄과 같은 화석연료를 이용해 전기를 생산하면 열의 3분의 1 정도만 전기로 변환되고, 나머지 3분의 2는 버려진다.
이 폐열을 모아 지역난방 등으로 이용하는 발전 방식을 열병합발전이라고 하고, 이 발전 방식으로 전기를 생산하여 열과 전기 모두를 판매하는 발전소를 열병합발전소라고 한다.
가스터빈을 이용하는 발전소의 경우 가스터빈을 돌리고 남은 폐열이 500℃ 이상이기 때문에 이것을 이용해 증기 터빈을 돌리고, 증기 터빈에서 나온 폐열로 다시 지역난방을 할 수 있다.
일반적인 화력 발전의 경우 열효율이 40%가량 이다.
열병합 발전에서는 전기에너지로 28%만이 변환되고 나머지 중에서 59%가량을 증기 에너지로 활용할 수 있기 때문에 이론적으로 열효율이 80%~85%정도까지 높아질 수 있다.
일부 열병합 발전소는 쓰레기 소각도 겸하고 있다.
목동의 열병합발전소는 지역 쓰레기를 모두 모아 다이옥신 등의 불완전연소로 인한 독성물질이 생기지 못하는 700°C 이상으로 소각한다.
소각하면서 생성된 전기와 온수는 지역에 공급하는데, 인근지역의 아파트나 공공시설에 온수를 싸게 공급한다.
/안조영 기자
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