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News/기술-산업-정책

석탄화력발전소 가고, LNG 발전소 온다

by R.E.F. 18기 서현영 2021. 7. 26.

석탄화력발전소 가고, LNG 발전소 온다

대학생신재생에너지기자단 18기 서현영,  18기 이유나

 

서론

지난해 말 제9차 전력수급기본계획이 발표되었다. 20년부터 34년까지 15년간의 전력수급전망, 수요관리, 전력 설비 계획, 전력시장제도 개선 및 온실가스 감축 방안 등의 내용을 담고 있는데 이로 인해 발전 5사가 타격을 입게 되었다. 제9차 전력수급기본계획의 방향은 다음과 같이 정리할 수 있다.

수요전망 산업구조 변화, 기온 변동성 고려 등 수요전망 방법론 보완을 통해 예측 오차 최소화
수요관리 기존 수단의 이행력 강화, 혁신기술 기반의 신규 수단 도입을 통해 전력 수요 절감 추진
설비계획 안정적 전력수급을 전제로 친환경 전원으로의 전환 가속화,
30년 전환부문 온실가스 배출량 목표 달성방안 구체화
전력계통 재생에너지 확대에 대비한 선제적 계통 보강 및 확대 추진, 인센티브 도입으로 분산형 전원확대 유도
전력시장 친환경 및 재생에너지 확대를 고려하여 시장제도 개선

2034년까지 노후석탄화력발전소를 점진적으로 폐지하겠다는 내용이 포함되면서, 당장 올해부터 문을 닫아야 하는 발전소가 생기기 때문이다. 그러나 대안 없이 폐쇄할 경우 안정적인 전력 공급을 기대할 수 없다. 그렇다면, 폐쇄되는 기존 석탄화력발전소를 무엇이 대체하게 되는 걸까?

 

석탄화력발전소를 대체할 LNG 발전소

제9차 전력수급기본계획에 따르면, 기존 석탄발전기 60기 중 30년이 지나 노후화된 30기가 2034년 내로 폐쇄되고 이 중 24기가 액화천연가스(LNG) 발전기로 전환된다. LNG 발전이 온실가스 배출량을 줄이는 동시에 효율적인 측면에서 석탄발전을 대체할 수 있는 사실상 유일한 대안으로 알려져 있기 때문이다. 실제로 LNG는 석탄발전 대비 온실가스 배출량이 평균 43.5%만큼 적다. 따라서 석탄 중심에서 재생에너지로 넘어가는 징검다리 역할을 맡을 수 있다. 그렇다면 LNG 발전소가 대체하게 될 대표적인 곳을 알아보자.

[자료 1. 9차 전력수급기본계획]

출처: 중앙시사매거진

가장 먼저, 울산벙커 C 발전소에 대하여 알아보자. 울산컴플렉스(CLX) 내 7기의 기존 벙커C 동력 보일러가 LNG 보일러로 전면 교체되어 LNG를 이용하는 복합발전소가 들어설 계획이다. 현재까지는 동력 보일러 가동에 벙커C를 원료로 사용했지만 친환경 추진을 위해 교체를 결정했고 올해 연말 가동이 중단될 예정이다. 이로써 1962년부터 가동되어 온 벙커C 보일러는 사라지게 되는 것이다. 

[자료 2. SK이노베이션 울산Complex]

출처: 서울경제

그간 동력보일러는 울산CLX 전 공정 가동을 위해 500~1,000ton/hr의 스팀을 생산하여 공급하는 역할을 했다. LNG 동력보일러로 교체될 경우 기존 보일러보다 대기오염물질과 온실가스의 배출량이 대폭 감소할 것으로 기대된다. 대략 이산화탄소는 25%, 질소산화물은 72%만큼을 줄일 수 있다. 또한, LNG는 황(S)을 포함하고 있지 않아 황산화물 배출량은 0이다.

또한, 석탄발전과 비교했을 때도 LNG 발전소의 대기오염물질 배출량이 훨씬 적다. 2014년 이후 설치된 LNG 발전소(안동, 동두천)와 최신 석탄발전인 영흥화력의 배출량을 비교하면, 석탄발전이 LNG발전보다 최대 6.6배 만큼의 미세먼지(PM 2.5)를 배출한다.

[자료 3. 석탄 및 LNG 발전량 대비 오염물질 배출량 비교]

출처: 환경부 공식 블로그

다음으로 태안 화력발전소 1~4호기를 2029년까지 폐쇄해야 하는데, 태안 1, 2호기는 2025년까지, 3호기는 2028년, 4호기는 2029년까지 문을 닫을 예정이며 같은 해에 LNG 대체 발전소를 준공하기로 했다. 대체 발전소 부지는 다른 지역으로 정해졌는데, 경북 구미시에 1호기를 대체할 500MW급 복합화력발전소 건설을 추진 중이다. 2~4호기 대체 발전소 건설을 위한 신규 부지도 확보하기 위해 협의 중에 있다.

그러나 지역 주민의 반발로 신설 발전소 부지 확보가 난관에 봉착한 경우도 적지 않다. 대표적으로 삼천포화력발전소의 경우를 들 수 있다. 삼천포화력발전소 1, 2호기는 지난 4월 말 이미 폐쇄되었으며, 3~6호기는 2030년까지 순서대로 폐쇄할 예정이다. 한국남동발전은 이를 대체할 LNG 발전소를 대구에 건설하려 했으나 LNG 발전 초기 가동 시 불완전 연소로 인한 유해물질을 우려하는 주민의 거센 반대로 백지화되었다. 그 후 몇몇의 지방자치단체에서 LNG 발전소 유치 희망 의사를 밝혀 다시 개시될 수 있을 것으로 예상된다.

 

왜 하필 LNG 발전일까?

대부분의 화력발전소가 많은 친환경 발전 방법 중 LNG발전소로 전환되는 가장 큰 이유는 전력계통의 안정성 때문이다. 날씨, 계절과 같은 자연환경에 큰 영향을 받는 태양광과 풍력발전의 간헐적인 특성은 발전량을 변동시켜 전력계통의 안정성을 해치기도 한다. 따라서 출력 조절이 비교적 자유롭고 일정한 전력 생산이 가능한 LNG 발전을 통해 간헐성을 보강할 계획인 것이다. 이는 앞으로 77.8GW(2034년 기준)까지 확대될 신재생에너지 발전설비를 생각해보았을 때, 공급안정성을 고려한 최선의 선택이며 신재생에너지 확산에도 든든한 뒷받침이 될 것이다.

추가적으로, 화력발전소를 단순히 폐지하지 않고 대체 발전소로 전환하는 것에 대한 장점도 크다. LNG 발전(복합화력발전)은 석탄화력발전과 같이 기체가 가지고 있는 에너지로 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 방식이기 때문에 기존의 공업용수와 송전선로, 송전탑 등의 인프라를 추가 설치 없이 그대로 활용이 가능하다. 화력발전 폐쇄로 우려되었던 일자리 감소, 지역주민 감소, 지역지원사업 축소 등의 문제점도 해소될 것이다. 일례로 위에서 언급한 삼천포화력발전소의 LNG 발전소 전환이 성공한다면, 30년 기준 지역자원시설세 1천607억 원, 800명 인구의 유입 효과가 있을 것으로 분석되었다.

 

LNG 발전을 바라보는 부정적인 시각

[자료 4. 2021년 4월 기준 발전원별 구입단가]

출처: 한국전력공사 전력통계속보

한편, LNG 발전으로의 대체를 부정적으로 보는 시각도 존재한다. LNG 발전으로의 변환이 중장기적으로 전기요금 인상을 불러올 수 있다는 우려 때문이다. 위의 표에서 볼 수 있듯이 LNG 복합의 구입단가는 89.00(원/kWh)으로 무연탄 78.86(원/kWh), 유연탄 80.69(원/kWh)보다 가격이 높게 형성되었으며, 최근 상승하는 국제유가를 따라 앞으로 더 비싸질 것으로 보인다. 또한, 전환에 필요한 사업비용의 증가로 인한 재무 부담과 경영난 심화가 고스란히 전기요금 인상으로 이어질 것이라는 예측도 있다. 2034년까지 석탄발전소 19기를 전환하는 데 필요한 비용은 약 14조 3,500억 원으로 집계되었으며, 그 가운데 핵심설비인 가스터빈, 배열회수보일러, 증기터빈 등의 주요 부품들을 전부 수입해야 하는데 이 비용에만 최대 6조 200억 원이 든다고 한다. 마지막으로 우리나라는 LNG를 외국에서 전량 수입하므로 수급 안정성이 언제 깨질지 모른다는 불안감도 있다.

무엇보다도 LNG 발전은 완전한 친환경 발전원이 아니다. 기존의 석탄, 석유 발전보다 온실가스가 ‘덜’ 나오는 것이지 ‘안’ 나오는 것이 아니며 비교적 적은 양이지만 여전히 (초)미세먼지와 같은 유해 대기물질을 배출하기 때문이다. LNG 발전으로의 전환이 당장 2034년까지 온실가스 배출량을 줄이는 데에는 도움이 될지 모르겠으나 멀리 탄소중립을 바라보면 추가적인 노력이 필요해 보인다.

 

탄소중립을 위해 석탄설비를 대체할 다른 방법은?

2034년까지 석탄설비는 29.0GW(2020년 대비 -6.8GW)로 감소해야 한다. 그렇다면 정부 및 기관들은 증가하는 전력 수요 속에 줄어드는 석탄 발전량을 보상하기 위해 어떠한 다른 대책을 추진하고 있을까? 온실가스를 줄이기 위해서는 화력발전을 LNG 발전소로 전환하는 동시에 가동 시 발생하는 질소산화물을 제거하는 탈질촉매를 개발하고 CCUS(이산화탄소 포집·저장·활용) 기술을 활용하기 위해 연구하고 있다. 신재생에너지 발전량을 늘리기 위해서는 발전·소비량 예측 시스템을 개발하고, 안정적인 전력공급을 위한 에너지저장시스템, 수소연료전지 등 보조 발전원 활용 분야에 기술적 지원을 강화할 예정이다. 

[자료 5. 태안해상풍력발전단지 조감도]

출처: 노컷뉴스

지역적으로 보았을 때, 화력발전을 재생에너지 발전으로 대체하는 경우도 생기고 있다. 앞서 언급한 태안화력발전이 폐지되고 태안군이 해상풍력 단지개발 지원 공모사업에 선정되면서, 보다 친환경적인 방법으로 전력을 생산하고 탄소중립에 더욱 가까워질 것으로 보인다. 미국의 경우에는 화력발전소가 소형 원자력 발전소로 대체되기도 하였다. 빌 게이츠와 워런 버핏이 손을 잡고 차세대 소듐(나트륨)냉각고속로 방식의 소형 원자로 발전소 건설에 나선 것이다. 원자력 발전은 온실가스와 미세먼지 배출 걱정에 자유롭기 때문에, 미국 최대 석탄 생산지로 온실가스 배출량도 많은 와이오밍주 석탄화력발전소 부지에 들어가게 된 것으로 보인다.

 

결론

지금까지 제9차 전력수급기본계획에 따른 석탄화력발전의 폐지와 LNG발전으로의 전환에 대해 다루었다. LNG 발전소는 친환경과 전력의 안정성을 둘 다 잡을 수 있다는 점에서 재생에너지로 넘어가는 가교 역할을 하지만, 지역주민의 반대와 전기요금이 인상될 수 있다는 문제점이 존재했다. 

지금은 화석연료에서 탄소중립을 향해 나아가는 과도기이다. 그렇기 때문에 발전원의 전환은 피할 수 없을 것으로 보인다. 따라서 석탄화력발전을 중단하게 된 근본적인 원인을 되새기며 앞으로 진행될 전환 과정이 얼마나 친환경적 일지 지켜보는 것은 어떨까?

 


LNG에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. 17기 오희린, "신재생에너지야 빨리 자라렴 복합화력발전소가 버티고 있을게!", https://renewableenergyfollowers.org/3011?category=666826 

2. 18기 이지수, "해양 선박 연료도 이젠 LNG!", https://renewableenergyfollowers.org/3220?category=745296 

 


참고문헌

[서론]

1) 산업통상자원부, 제9차 전력수급기본계획(2020-2034) 확정·공고, 2020.12.28, https://www.korea.kr/news/pressReleaseView.do?newsId=156429427&call_from=rsslink

2) 윤대원, “(기자의눈)서울화력발전소의 소통방식”, 전기신문, 2021.07.01, http://www.electimes.com/article.php?aid=1625123287219692024

[석탄화력발전소를 대체할 LNG 발전소]

1) 배동주, “[“여기는 안 돼” LNG발전소 갈 곳이 없다] 석탄발전 6기 모두 전환 표류… 비상 걸린 에너지 대계”, 월간중앙, 2021.03.15, http://jmagazine.joins.com/economist/view/333295

2) 장지영, “발전 5사, 脫석탄에…LNG 발전소 설립 박차”, 아시아투데이, 2021.03.19, https://www.asiatoday.co.kr/view.php?key=20210319010013012

3) 한재영, “SK이노베이션 울산CLX 벙커C 보일러 역사속으로...LNG로 전면 교체”, 서울경제, 2021.04.14, https://www.sedaily.com/NewsView/22L2XJQ9JG

4) 환경부와 친해지구, 너랑 나랑 친해지구, “석탄발전은 LNG발전에 비해 최대 6.6배의 미세먼지를 배출합니다”, 2019.03.05, https://blog.naver.com/mesns/221480755491, (2021.07.04)

[왜 하필 LNG 발전일까?]

1) 강승규, "[토요 기획] 대구 LNG발전소 사업 무산에도 여전히 뜨거운 '찬반 논쟁' 왜?", 영남일보, 2021.07.03, https://www.yeongnam.com/web/view.php?key=20210703010000303

2) 정종오, "2034년 전원…신재생>LNG>석탄>원전 순으로 바뀐다", 아이뉴스24, 2020.12.28, https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=shm&sid1=101&oid=031&aid=0000576311

[LNG 발전을 바라보는 부정적인 시각]

1) 박상현, "탈원전 정책에 선택한 LNG…설비만 최대 6조 수입한다", TV조선, 2021.06.23,  http://news.tvchosun.com/site/data/html_dir/2021/06/23/2021062390138.html

2) 이뉴스투데이, "속도 붙는 ‘탄소중립’…에너지 전환 부담은 ‘나몰라라’", 네이버 포스트, 2021.05.28, https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=31608799&memberNo=41768149&vType=VERTICAL

3) 조양준, "원전보다 2배 비싼 신재생·LNG로 대체...전기료 인상 불보듯", 서울경제, 2020.05.08, https://www.sedaily.com/NewsView/1Z2O870XXV

[탄소중립을 위해 석탄설비를 대체할 다른 방법은?]

1) 유혜리, "[창간12주년] 2050 탄소중립, 산업·에너지공급 등 부문별 본격 추진", 신소재경제, 2021.07.02, http://amenews.kr/news/view.php?idx=45531

2) 조승리, "한국전력, 액화천연가스발전소 대기오염물질 제거기술 개발 착수", 비지니스포스트, 2021.06.09, https://www.businesspost.co.kr/BP?command=article_view&num=235338

3) 조종엽, "게이츠-버핏 손잡았다… “차세대 소형 원전 건설”", 동아닷컴, 2021.06.03, https://www.donga.com/news/article/all/20210603/107258120/1

 

 

댓글5

  • LNG 발전에 대해 알기 쉽게 잘 정리해주신 것 같습니다. 발전 부문의 탄소 배출량을 줄이기는 해야 하는데, 또 재생에너지만으로 이걸 채우자니 출력도 불안정하고 효율도 그만큼 따라주질 않으니 참 딜레마인 것 같습니다. 원자력 발전도 탄소는 배출하지 않지만 실시간 전력수급 상황에 따라 즉각적인 출력 조절이 어려우니까요. 확실히 LNG 발전이 석탄발전같은 기존 화력발전보다 환경적 면에서 우수한 것은 사실이지만, 탄소 중립을 이뤄내기 위해서는 LNG 발전의 득과 실도 잘 따져봐야 할 것 같습니다. 기사를 읽으면서 LNG 발전에 대한 정보를 많이 얻은 것 같습니다. 좋은 기사 감사합니다.
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  • 왜 LNG인지, 하지만 또 LNG여서 문제가 되는 점까지 읽기 쉽게 잘 정리된 글이었습니다! 탄소중립이 쉽지 않을 것은 예상했으나 모든 방안들이 장단점이 너무 극명해서 순탄하지 않은 것 같습니다. 앞으로 더욱 관심을 가지고 전환 과정이 진정 친환경적인지 비판적인 시선을 갖도록 하겠습니다!
    좋은 기사 감사합니다~!
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  • LNG를 둘러싼 많은 과학 전문가들의 의견이 갈린다고 들었습니다. 물론 완전한 친환경에너지는 아니지만 공급 안정성과 초기 비용, 기존에 비해 유해 물질의 상당량이 감소한다는 점에서는 LNG가 차세대 연료인 이유를 반박할 수는 없을 것 같습니다. LNG가 아닌 석탄설비를 대체할 다른 방법에 대해서도 언급해주신 부분이 통일성을 해치지 않고 기사 내용을 더 풍부하게 만들어 주는 것 같아요. 좋은 기사 감사합니다.
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  • LNG자체도 아주 친환경적이라고 할 수 없지만 당장 화력발전소 가동을 멈출수도 없는 지금 가장 효율적인 방법인거 같아요! 올 여름 최악의 더위가 예상되고 그에 따라 대규모 전력수급이 예상되는데 대규모 정전이 발생하지 않도록 LNG발전소처럼 최고는 아니지만 최선의 선택을 통해 전력수급이 잘 이루어졌으면 좋겠습니다.
    좋은 기사 감사합니다.
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  • LNG는 재생에너지 변동성에 대한 유연성 전원으로도 탄소중립과정에서 중요한 역할을 한다고 알고있어요! 기사에서 구체적으로 어느지역에서 LNG발전으로 대체가 될지 알아 볼 수 있어서 흥미로웠고 LNG의 에너지 전환과정의 장점으로 화력발전의 기존 인프라를 사용할 수 있다는 점을 처음 알게되었습니다! 감사합니다! 마지막 부분에서 언급하신 전기료인강에 대해서는 탄소중립, 재생에너지 확대를위해 LNG는 중간 가교역할을 할것이고 연료비적인 측면에서 어쩔 수 없이 전기료에 신호가 가야할 것 이라고 생각합니다. 하지만 현재 전기가격에 대해서 굉장히 언론이나 사회에서 민감하게 반응하고 있는데 이에 대한 필요성을 모든 국민이 함께 느꼈으면 좋겠습니다! 좋은 기사 감사합니다 😀
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