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©박태훈 제작


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중국 전력 대란, 원인은 무엇일까?

2021년 중국 전력 부족 사태는 중국의 화력발전소들이 중국의 전력 소비량을 감당하지 못해 중국 전역에서 발생하고 있는 현상입니다. 특히, 중공업 밀집 단지인 동북부 3성 주민들의 경우에는 대규모 정전과 단수, 도로 마비와 조명으로 인해서 양초를 밝히면서 생활하고 있고 심지어 전기차 배터리로 실내 전력을 충당하고 있는 상황입니다. 세계의 공장 역할을 하고 있는 이러한 중국에서의 전력난은 글로벌 경제에도 큰 혼란을 주고 있습니다. 왜 중국에서 이러한 전력 부족 사태가 발생한 것일까요?

 

중국의 전력 부족 사태는 꽤 복합적입니다. 번째 문제는 화력발전 특히 석탄발전에 편중된 전력 생산시설입니다. 중국전력기업연합회의 데이터에 따르면, 중국의 화력 발전량은 56.6%로 생산량의 절반 이상을 차지하고 그다음 비율을 차지하는 수력발전이나 원자력 발전에 비교한다면 전력 발전이 우리나라에 비해서 굉장히 편중되어 있음을 볼 수 있습니다. 이러한 상황에서 중국은 호주와의 외교적 갈등 때문에 석탄 수입을 중단을 하였고, 이후에 중국 석탄 생산의 31%를 차지하는 산시 성에 폭우가 발생해서 도로가 파손되어 석탄 공급에 문제가 생긴 것은 중국 석탄 공급을 더욱 악화시켰고 이어서 전력 부족 사태가 발생했다고 볼 수 있습니다.

 

두 번째는, 부실한 송전망과 분배체계입니다. 이전에 중국은 공업국가로 구조 개선을 하는 과정에서, 국가가 직접적으로 넓은 땅을 관리할 수 없었습니다. 그래서 각각 31개의 성별로 전기를 민영화해서 전력망 체계를 설치했습니다. 그 때문에, 과거 중국의 전력망은 산업용 전기를 생산하는 목적에만 집중해서 설계되었고, 전력망의 분포도 공업시설과 석탄화력발전소의 인근에서 높은 비중을 차지하고 있습니다. 그 때문에, 중국의 전력 소비량과 함께 중국의 전력 생산량도 점점 늘어났지만 중국의 취약한 송전망 때문에 전력을 다 쓰고 남는다 해도, 다른 지역으로 전력을 팔거나 살 수가 없었습니다. 이러한 전국적으로 부실한 송전망은 에너지 불평등의 원인이 되었습니다.

 

마지막으로, 수력발전 및 풍력발전의 발전량 부진입니다. 위의 표를 본다면, 화력에너지 다음으로는 수력 에너지와 풍력 태양광 에너지의 비중이 높은 것을 볼 수 있는데, 2020년 중국 폭우 사태로 인한 싼샤 댐 폭파로 인한 수력 발전량 급감, 2021년 가뭄으로 인한 댐의 수력 발전량 급감, 풍력발전의 큰 비율을 차지하는 동북 3성의 풍력발전 시설에 바람이 불지 않는 등 여러 가지 변수가 생산량의 급감으로 이어져 전력 생산에 문제가 생긴 것이 원인이라고 볼 수 있습니다.

 


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더욱더 중요해진 신재생 에너지

이러한 중국 전력난 이후로, 중국을 포함한 아시아에는 에너지 전환 가속화와 신재생 바람이 불 것이라는 전망입니다. 중국 정부는 2060 탄소중립 달성과 안정적인 에너지 공급이라는 목표를 달성하기 위해서는 신재생에너지가 매우 중요하다고 강조하였습니다. 또한, 145개년 계획에서 2030년까지 신재생에너지 발전 비중을 기존 20%에서 25%로 높이겠다는 의견을 제시했습니다.

 

이것은 중국의 전력 부족 현상이 아시아 시장의 에너지 전환 가속을 시사합니다. IHS(Market Global Power and Renewables)에서 중국은 유엔 총회에서 더 이상 해외에 새로운 석탄 발전소를 건설하지 않겠다는 발표를 했습니다. 이는 더 이상 석탄 발전소를 짓겠다는 뜻이 아닌, 그만큼 석탄 발전의 비중을 줄이고 신재생에너지에 투자를 하겠다는 의미입니다. 이는 중국이 이번 전력 부족에 따른 생산 차질과 함께 큰 손해를 입었습니다. 이번에 중국은 전력 생산의 중요성을 꺠닳았으며,, 신재생에너지의 비중이 확대할 필요성이 있다고 했습니다.

 

신재생 에너지란 무엇을 말하는 것인가?

여기서 말하는 신재생 에너지란 정확하게 무엇일까요? '신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법' 2조에 따른다면, 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 강수, 생물유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지입니다.

 

신재생 에너지원은 태양의 빛을 이용해서 전기를 생산하는 태양광 발전, 태양에서 오는 복사 광선을 흡수해서 열에너지로 바꾸는 태양열 발전, 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 전력을 생산하는 풍력 발전, 물의 유동 및 위치에너지를 이용해서 전력을 생산하는 수력 발전 등 다양하게 있고 더 가서 수소, 연료전지, 지열, 폐기물, 바이오 등 다양한 방법이 있습니다.

 

신재생에너지는 화석연료의 고갈로 인한 자원 확보 경쟁 및 고유가의 지속 등으로 에너지 공급 방식의 다양화가 필요하며, 기후변화협약 등 환경규제에 대응하기 위한 청정에너지 비중 확대의 중요성이 증대되기 때문이고, 신재생에너지산업은 차세대 산업으로 시장규모가 급격히 팽창하고 있는 미래 산업입니다.

 


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한국전력의 신재생 에너지 사업

이러한 아시아의 신재생 바람의 추세에 따라가서, 한국전력은 정부와 회사의 신재생에너지 보급정책에 부응하기 위해서 전력 신소재 기술을 융·복합하여 신재생에너지 기술 개발과 사업화를 추진하고 있습니다. 재생에너지 분야는 전주기 기술 개발과 경제성 향상에 주력하고 있습니다. 그중에서, 사회 수용성 제고를 위해서 농업 및 수산업 공전형 신재생에너지 기술 개발에 벅차를 가하고 있습니다. 전력 신소재 분야의 경우에는 에너지 이용 효율을 높이기 위해서 그래핀 슈퍼커패시터, 페로브스카이트 태양전지, 초전도 케이블 등의 신소재 개발 연구를 활발하게 하고 있고, 에너지 저장 분야에서는 차세대 이차전지 기술 개발 및 전력계통의 주파수 품질 향상을 위해서 배터리 운영기술 등의 에너지 저장 시스템 기술 개발을 주도하고 있습니다.

 

- 재생 에너지 기술 개발을 위한 노력

 

한국전력은 국내 해상풍력 사업 성장 동력 확보를 위해서 전주기 연구 개발을 수행하고 있습니다. 서남해 해상풍력 실증 단지 개발에 필요한 자원 분석 및 단지 설계를 수행하고 있고, 통합 SCADA 및 상태 감시 시스템을 개발하여 운영 및 유지 보수 고도화를 도모하고 있습니다. 또한, 설치비용 절감을 위해 신개념 석션버켓 지지 구조를 현장에서 실증을 하였고, 일괄 설치 시스템을 개발하고 있습니다. 또한 국가 에너지 전환 정책으로 재생에너지 개발 수요를 따라가기 위해서 수산업 공존형 해상풍력, 농업 공존형 태양광 등 지역사회와 함께 공존하기 위해서 노력하고, 국내 저풍속 환경에 적합한 커뮤니티형 중형 풍력시스템을 개발하고 있습니다. 이와 같이 한국 전력은 공존 사업모델을 제시하여 재생에너지의 사회적 가치 제고에 매진을 하고 있습니다.

 

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- 전력 신소재 분야에서의 노력

 

한국전력은 실리콘 태양전지에 버금가는 높은 효율과 훌륭한 가성비 경량의 투명하고 유연한 태양전지를 제조할 수 있는 우수한 소재인 페로브스카이트를 적용한 반투명·고효율 태양전지를 개발하고 있습니다. 역 구조 평판형의 태양전지는 세계 최고 수준의 효율인 20.3%를 달성하였고, 이는 향후 대면적 태양전지 모듈 제작 및 최적 공정 개발 등 사업의 기반 연구를 수행할 계획입니다. 그다음으로, 그래핀 슈퍼캐패시터는 기존 슈퍼캐퍼시터보다 에너지밀도가 5배 이상 크고, 고속 충방전이 가능하고 수명이 길다는 장점이 있습니다. 현재 2019 연구 결과 100kW급 스택을 개발해서 성능 검증을 위한 실증을 진행하고 있으며, 1MW급 실증을 기획하고 있어서 2차 전지와 병행 시 ESS의 수명을 늘리고 경제성을 제고할 수 있을 것으로 기대가 됩니다.

 

- 에너지 저장 분야에서의 노력

 

향후 한국전력은, 도심 변전소 없이 전력 공급이 가능한 사업으로 대도시 부하 밀집 지역의 효율적이고 경제적인 전력망 구축을 위해서 노력하고 있습니다. 또한, 전력계통 안정화를 위해서 이차전지의 효율적인 운영과 안정성 향상을 위한 차세대 에너지 저장 장치를 개발하고 있습니다. 주파수 조정용 ESS 운영 DB 기반 수명진단 등으로 설비기준 연구를 위해서 진행하고 있으며, 배터리 운영기술, 이차전지 장수명 운전기술, 리튬 이차전지의 고비용 및 발화 등 안전성 문제 해결을 위한 상용급 20Ah 망간 기반 수계 단전지를 개발하였습니다. 또한 기존 케이블에 비해 송전 전량은 6, 송전손실 1/4 이하인 대용량 저 손실 송전 케이블인 초전도 케이블을 이용하고 있습니다. 더 나아가, 한국전력은 기존 초전도 케이블보다 30% 이상 저렴한 23kV 60MVA 3상 동축 케이블을 개발하였고, 세계 최대용량인 120MVA 케이블을 개발하고 있습니다.

 


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미래를 준비하는 한국전력

한국전력은 그동안 송배전 사업에 힘써왔고 이를 통해서, 전국적인 송전망 안정을 일궈냈습니다. 그 덕분에, 대한민국은 지금의 안정적인 송전망 계통을 가지고 있을 수 있게 되었습니다.. 또한, 이 안정적인 송전망 구비로 탄소중립과 에너지 전환을 위한 신재생 사업을 맘 놓고 준비할 수 있는 조건을 갖추었다고 생각합니다. 중국의 전력난은 우리에게 시사하는 바가 큽니다. 전력 발전의 불균형으로 발생하는 정전의 피해량은 어마어마합니다. 또한, 중국뿐만 아니라 세계적으로도 유가상승과 석탄 가격의 상승으로 에너지난이 가중되고 있습니다. 이 때문에, 신재생에너지의 중요성은 날로 중요해져가고 있고, 앞으로도 더 중요해져 갈 것이라고 생각합니다. 이제는 아시아뿐만 아니라 세계로 불고 있는 '신재생 바람'이 한국전력의 신재생에너지 발전에 순풍이 될 수 있기를 바라며, 한국전력의 신재생에너지가 국내뿐만 아니라 세계적으로도 더 큰 영향을 줄 수 있기를 기원하겠습니다.

 

 

 


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