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남도일보 특별기고-재생에너지 송전문제 그린수소가 정답이다

기사승인 2020.12.22  18:33:33

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재생에너지 송전문제 그린수소가 정답이다

문채주(목포대 교수·에너지밸리산학융합원장)

제주지역은 전력계통 안정성 문제로 올해 1월부터 8월까지 45회의 풍력발전 출력제한을 실시하였고 이때 버려진 전기가 1만3천166MWh에 달한 것으로 나타나 사업자가 입은 손실은 주택용 전기요금인 kWh당 93.3원으로 추산하면 약 12억 3천만 원에 도달한 것으로 계산된다. 전년도 풍력발전 출력제한은 46회 9천223MWh에 비교하면 거의 2배 수준으로 계통운영능력이 떨어지는 것이고 이 수치는 계속 증가할 것으로 예측하고 있다. 풍력·태양광 비중이 40%가 넘는 덴마크의 경우 2014년 단 한 차례의 출력제한도 없이 계통을 운영한 사례로 보아 뒤떨어지지 않는 기술력을 가진 우리로서는 난감한 문제이나 최근 정부에서 해답을 제시한 것이 있다. 그것은 재생에너지 보급을 통한 에너지전환 정책에서 수소를 활용하는 것이다.

정부는 지난해 1월 수소경제 활성화 로드맵을 통해 수소경제 사회로의 진입을 발표했다. 주 에너지원인 기존의 화석연료에서 벗어나 수소에너지를 우리나라 주력산업에 연계해 새로운 경제성장 동력을 만들겠다는 의도가 담겨 있다. 제3차 에너지기본계획에서도 수소경제 활성화에 대한 내용도 포함되어 있다. 전남도도 부생수소는 여수 산업단지내 12개사와 광양제철소에서 2030년 기준 1만6천900t 생산하고 추출수소는 광양 및 묘도 LNG 터미널 활용하여 11만7천321t 생산하며, 그린수소는 재생에너지 발전잠재량 6천254GW를 활용하여 기준 7만3천677t 생산하는 것으로 지난해 전남 수소산업 육성 기본계획을 수립하였다.

수소를 생산하는 방법은 재생에너지의 전기를 이용하여 물을 전기분해하는 그린수소, 천연 가스와 같은 화석 연료에서 수소를 추출하거나, 화학 공업 분야에서 화석 연료를 처리하는 과정에서 자연적으로 발생하는 수소를 포집하는 그레이수소가 있다. 그레이수소는 수소를 만드는 비용이 저렴하지만 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 대기중으로 배출하면 친환경성이 매우 낮아지기 때문에 궁극적인 친환경 에너지라고 볼 수 없다. 미생물이나 유전공학을 이용하는 방법도 있다. 미생물의 수소화 효소를 이용해 미생물의 세포가 쓰고 남은 나머지의 수소 가스를 미생물 밖으로 내보내면 이를 포집할 수 있고, 유전 공학을 이용해 미생물이 수소를 다량으로 만들어 낼 수도 있다. 현재 전 세계적으로 이 수소화 효소와 광합성을 이용한 수소화 효소 광 시스템이나 녹조류의 수소화 효소를 이용한 수소 생산 시스템 등에 대한 연구들이 지속해서 발표되고 있다. 아직은 그레이수소가 전체 생산량의 약 96%를 차지하고 있어서 그린수소의 비중을 높이는 것이 당면과제임을 알 수 있다.

전남형 일자리 사업으로 신안 8.2GW 해상풍력발전단지 조성을 전라남도의 미래를 열어갈 블루 이코노미 중 블루에너지 프로젝트 선도사업으로 추진하고 있다. 이 사업은 금년부터 2030년까지 48조5천억 원을 투자해 450개의 기업을 육성하고 일자리 12만개를 창출할 계획이다. 해상풍력 최대 난관은 주민수용성과 전력계통연계이나 전남도는 이 어려움을 극복하고 있다. 주민수용성 확대를 위하여 지난 9월 전라남도, 신안군, 신안군수협, 새어민회가 전남형 상생 일자리 창출을 위해 상생협약을 체결하였다. 또한, 지난해 12월 산업통상자원부와 한전, 전남도는 신안지역 대규모 해상풍력 사업개발 협약식을 열고 한전이 1단계인 3GW 규모 사업에 참여해 해상풍력발전단지는 1.5GW 건설을 하고, 송·변전 설비는 3GW 건설하여 1.5GW 용량은 민간에게 개방하는 것으로 협약을 체결하였다.

제주도의 경우처럼 전남에서 추진하는 해상풍력발전단지 조성사업도 송전제한이라는 문제가 발생할 수 있기 때문에 고민이 필요하다. 한전에서 추진하는 공공 ESS사업이 계통수용성 확대를 가져올 수도 있지만 전력계통을 운영하는 전력거래소에서 송전제한 조치를 해소하기는 쉽지 않을 것이다. 필자는 덴마크 롤랜드섬에서 시범 운영중인 풍력연계 연료발전설비를 수년전 견학하였다. 세계 최초인 빈데비 해상풍력발전소가 위치하고 있으며, 야간 잉여전력을 이용하여 물을 전기분해하고 낮 피크 부하시에 연료전지를 가동하여 전력을 공급하는 전기저장장치로서 수소를 이용하고 있었다. 우리도 풍력발전의 간헐성과 계통연계 불안정성을 보완하기 위해서는 그린수소 활용방안을 검토하여야 한다. 특히 물을 수소로 전환하는 공정효율을 높이는 연구개발과 수소활용성을 높이기 위한 실증사업의 추진을 서둘러야 한다.

<저작권자 © 남도일보 무단전재 및 재배포금지>
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