2021.09.06 (월)

FOCUS

한국수력원자력, 뉴딜의 중심은 ‘수소’

‘한수원형 뉴딜 종합계획’ 수립…2030년까지 약 20조 투자
수소연료전지 발전사업 주목, 분산발전으로 장점 많아
수소 융복합 사업에 지자체·기업·기관 등과 협력
‘혁신형 소형모듈원자로’ 통한 청청수소 생산에 관심

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[월간수소경제 성재경 기자] 수소연료전지발전소를 비롯해 태양광・풍력발전 사업 등에 한국수력원자력(이하 한수원)이 적극 참여하고 있다. 한수원은 지난해 10월 ‘한수원형 뉴딜 종합계획’을 수립했다. 융복합에너지 신사업과 친환경 그린에너지 사업을 확대해 기존 원전 중심의 사업 포트폴리오를 다양화하겠다는 것이다. 

한수원은 이를 위해 2030년까지 약 20조 원을 투자해 신재생설비 7.6GW를 확보할 계획이다. 


‘수력원자력’ 기반에서 ‘종합에너지기업’으로 나아가려는 한수원의 의지는 각종 사업으로 구체화되고 있다. 새만금 300MW 수상 태양광 설치, 2.1GW 계통연계 사업, 염전 부지를 활용한 주민 참여형 300MW 비금도 사업 등이 여기에 든다.  


특히 가장 큰 힘을 쏟는 분야는 수소연료전지 발전사업이다. 한수원은 국내 최대 발전용 연료전지 운영사로 이미 경기 화성(경기그린에너지, 60MW), 서울 마포(노을그린에너지, 20MW), 부산 해운대(부산그린에너지, 30MW) 등에 약 110MW 규모의 연료전지발전소를 운영하고 있다. 또 그간의 운영 역량을 기반으로 인천, 서울(암사, 고덕), 강릉 등에 신규 사업을 이어가고 있다.


또한 새만금 그린수소 생산 클러스터, 전주시 리사이클링타운 바이오가스 수소사업, 삼척 수소시범도시 인프라 개발 등 수소 밸류체인 전반으로 사업 영역을 확대하고 있으며, 최근에는 민간기업과 지자체, 연구기관 등과의 협업을 통해 수소의 생산과 활용, 융복합사업 등 기술개발과 경쟁력 강화에도 힘쓰고 있다.


<월간수소경제>는 수소・신재생에너지 부문에 발 빠른 행보를 보이고 있는 한수원에 질의서를 보내 답변을 받았다. 그 내용을 정리했다.





 ‘한수원형 뉴딜 종합계획’을 수립하게 된 배경과 전략이 궁금하다.

원전 중심의 사업 포트폴리오를 다양화하고, 사업과 인프라 전반의 스마트·디지털화와 디지털·그린 기반의 상생협력을 통해 글로벌 종합에너지 기업으로 도약하기 위한 발판으로 삼기 위해서다.


먼저, 융복합에너지 신사업의 선점을 통해 한수원의 미래 먹을거리를 창출할 계획이다. 이를 위해 저탄소・친환경 에너지와 디지털을 결합한 스마트 에너지시티, 그린 산업단지 등의 에너지 융복합사업에 적극 참여할 것이며, 다가올 수소경제 시대에 대비해 수소를 안정적으로 생산・저장・운송하는 데 필요한 핵심기술을 개발하고, 사업모델을 발굴해 청정수소 사업에서 경쟁 우위를 확보할 방침이다. 


친환경 그린에너지 사업은 기존에 추진 중인 태양광, 풍력, 연료전지 등의 사업 확대를 통해 국내 신재생에너지 사업을 선도할 것이다. 새만금 태양광 사업을 필두로 대규모 태양광・풍력사업을 추진할 계획이다. 또 연료전지 사업 역량을 확보해 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20%까지 높이겠다는 ‘재생에너지 3020’ 목표 달성에 기여하고자 한다.  

  




 태양광과 풍력・연료전지 등 3대 신재생에너지 사업에 20조 원을 투자해 2030년까지 신재생에너지 설비 비중을 현행 3% 수준에서 24%까지 확대할 방침이다. 지역별로 구분해 ‘한수원형 뉴딜 종합계획’의 대표 사업을 소개해달라.

먼저 새만금이다. 한수원은 국내 최대 규모로 추진 중인 새만금 그린수소 생산클러스터 구축사업에 참여하고 있다. 이 사업은 새만금 지역에 태양광 2.8GW, 풍력 0.1GW 등 3GW급 재생에너지 발전단지를 구축하기 위한 사업이다. 한수원은 수상태양광 300MW 및 2.1GW 계통연계사업 추진으로 참여하며, 재생에너지 전력을 활용한 그린수소 생산을 위해 100MW 이상 수전해 설비를 운영하는 생산체계를 구축할 계획이다. 




MW급 대용량 수전해 실증사업은 후속 사업의 기반 기술로 활용될 수 있다. 수소시범도시 구축사업, RE100 그린 산업단지 조성 등 수소 융복합사업과 연계하는 기반 사업이 될 가능성이 높다.


다음은 강원도다. 강원도 사업은 춘천, 강릉, 삼척으로 나눌 수 있다. 춘천 연료전지사업은 한수원의 첫 번째 ‘생활 SOC 사업’으로 현재 정부와 사전협의 중에 있다. 춘천시 신북읍 지내리 일원에 총사업비 약 2,112억 원을 들여 29.4 MW 규모의 연료전지발전소를 2022년까지 건설할 계획이다. 농촌지역에 도시가스 공급을 겸한 사회 기반시설 확충을 함께 진행하는 SOC 사업으로, 소외지역 주거환경 개선에 기여할 수 있다.  


강릉사천 연료전지사업은 강릉 사천면 산대월리 일대 3,249㎡ 부지에 총사업비 약 1,455억 원을 들여 19.8MW 규모의 연료전지발전소를 2022년까지 건설하게 된다. 민간 사업자인 제이에스이엔디(JS E&D) 등 5개 지주사가 함께하는 사업으로, 지역 주민들과 합의점의 찾기 위해 사업설명회를 여는 등 협의 끝에 지난해 6월 합의문을 도출한 바 있다. 현재 프로젝트 파이낸싱 자금 조달을 위한 협상을 진행 중이다.


수소시범도시인 삼척시에는 수소・재생에너지를 융복합한 주거・휴양단지 조성 사업을 추진한다. 한수원, 가스안전공사, 두산퓨얼셀 등 유관 기관과 기업이 참여해 수소・LNG 복합 연료전지, 에너지관리시스템(EMS), 바이오가스 추출과 수전해 그린수소 생산 등을 포함한 융복합사업을 진행한다. 한수원은 주거・휴양단지에 수소 생산-저장-활용을 아우르는 타운하우스형 수소 전주기 통합운영시스템 개발 등에 참여할 예정이다.


다음은 경주에서 추진 중인 연료전지 발전사업이다. 경북과 경주시, 서라벌도시가스, 위덕대학교와 함께하는 지역 상생형 사업이다. 약 1천억 원 규모의 총 사업비를 한수원이 직접 투자하는 방식으로 추진되며, 경주시 강동면 유금리 위덕대 캠퍼스 내 유휴부지 7,000여㎡에 20MW 규모로 건설해 20년간 운영한다. 위덕대와 에너지 분야 산학협력 프로그램을 운영하며, 발전소 운영에 맞춰 인근 지역에 15억 원의 특별지원금과 매년 3천만 원의 기본 지원금을 지원할 예정이다. 





포항 블루밸리 국가산단에도 20MW 규모의 연료전지발전소를 건설한다. 국책과제인 ‘경상북도 수소연료전지 발전클러스터 구축사업’과 연계해 1천억 원 규모로 추진된다.


이 외에도 스페인의 해상풍력 전문회사인 ‘OW 오프쇼어’가 울산에서 금양산업개발과 함께 추진 중인 ‘울산 부유식 해상풍력 발전단지 조성사업’에 협력하고 있다. OW 오프쇼어가 울산 앞바다 약 72km 배타적 경제수역(EEZ)에 총 1.5GW(500MW 3개 단지)의 부유식 해상풍력을 개발하는 사업이다. 부유식 해상풍력으로는 세계 최대 규모로, OW 오프쇼어가 풍황계측기를 설치하고 사업성을 검토 중이다.


전주에서는 바이오가스를 활용한 수소 융복합사업의 첫 모델인 ‘리사이클링타운 수소 융복합사업’을 추진하고 있다. 약 1,400억 원 규모로 2023년까지 20MW 규모의 바이오가스-수소 생산 및 연료전지 발전시설을 구축할 예정이다. 한국환경공단이 바이오가스 생산기술을 제공하고, 태영건설이 바이오가스 공급을 지원한다. 바이오가스-LNG 복합 연료전지를 통해 전력을 생산하게 되며, 바이오가스를 정제해서 생산한 수소를 전주시에서 운영하는 인근 수소충전소에 공급하는 융복합사업이다.

  


발전사, 지자체를 중심으로 전력효율이 높은 3세대 연료전지인 SOFC의 인기가 뜨겁다. 한수원이 참여하는 수소연료전지 발전사업에서 SOFC의 비중은 얼마나 되나?

한수원이 참여하는 사업 중에서 SOFC를 주기기로 채택해서 운영하는 곳은 아직 없다. 다만 현재 사업개발 단계인 강릉사천(20MW), 암사(20MW), 춘천(30MW)의 연료전지사업을 SOFC로 추진하고 있으며, 사업 여건에 따라 충분한 검토 후에 주기기 제조사를 선정할 예정이다. 


기본적으로 SOFC는 PAFC 기술에 비해 전기효율이 높다고 알려져 있다. 반면에 PAFC는 전기와 함께 열을 생산해 열 수요처가 있는 사업장에 활용도가 높은 것으로 판단된다. 또 PAFC 기술은 LTSA(장기서비스계약)나 스택 기술의 국산화에 유리한 점이 있다. SOFC 기술도 국산화를 위한 연구개발을 추진 중인 것으로 알고 있어 기술 면에서 어느 쪽이 나은지, 그 특성을 잘 고려해서 적합한 모델을 선정할 방침이다.

 

 


경기 화성, 서울 마포, 부산 해운대 등 국내를 대표하는 연료전지발전소를 공동으로 개발해 운영하고 있다. 국내 발전용 수소연료전지 사업의 장단점이 있다면?

지난 2013년 경기도 화성의 경기그린에너지(MCFC, 58.8MW, 지분 62%)를 시작으로 서울 마포의 노을그린에너지(MCFC, 20MW, 지분 29%), 부산 해운대의 부산그린에너지(PAFC, 30.8MW, 지분 29%) 연료전지 사업 등 현재 한수원이 참여해서 운영하고 있는 연료전지발전소의 용량은 총 110MW에 이른다. 또 고덕 연료전지발전소 등 건설 중인 60MW까지 포함하면 총 170MW에 달한다.


수소연료전지는 소음과 진동이 적고 온실가스 저감 효과가 크다. 또 수요에 따라 다양한 용량으로 분산형 구성이 가능해 도심의 친환경 발전에 유리하다. 날씨에 영향을 받지 않아 운전효율이 좋은 것도 장점이다. 단점으로는 아직 수소 시장이 활성화되지 않아 수소생산에 드는 비용이 높은 측면이 있다. 

 


포스코에너지와 미국 퓨얼셀에너지의 갈등으로 MCFC를 설치해서 운영 중인 경기그린에너지가 LTSA 계약 때 큰 어려움을 겪었다. 5년차에 접어든 노을그린에너지도 올해 LTSA 계약을 앞두고 있다. 내부적으로 이 문제를 어떻게 보고 있는지 궁금하다.

경기그린과 노을그린의 이용률은 현재 90% 이상으로 정상출력으로 운영 중이며, 경기그린은 2025년 5월까지 정상운전이 보증된 상태이다. 또 노을그린은 20년간 출력보증 LTSA 계약을 맺었다. 장기서비스계약 만료 전에 원활한 스택 모듈 교체를 위해 포스코에너지 또는 원천기술을 보유한 퓨얼셀에너지(국산화 개발 포함) 등과 협의해 나갈 예정이다. 


MCFC 사업의 경험을 통해 연료전지 기술과 운영 역량, 국산화의 중요성을 알게 됐다. 향후 SOFC 등 연료전지 기술에 대해서도 운영 역량을 내재화하기 위한 연구개발 활동 등을 지속해서 추진할 방침이다.

  



지난 4월 한국에너지기술연구원과 수소 융복합 에너지 분야 기술협력을 위한 업무협약을 맺었다. 탄소중립에 기여하기 위한 새로운 ‘수소 융복합’ 사업모델로 어떤 것들을 눈여겨보고 있는지 궁금하다.

수소사업의 영역은 크게 수소의 생산-유통(저장/운송)-활용의 전주기로 구분할 수 있다. 이 중 한수원은 수소 생산・활용 분야와 연계한 수소 융복합 사업모델을 우선적으로 추진하고자 한다.


먼저 ‘수소생산’ 부문에서는 재생에너지를 이용한 수전해, 한수원이 보유한 수력・중소형 원자로 기술 등을 활용한 수전해 등 탄소중립에 기여하는 청정수소 생산을 선도하기 위한 사업모델 개발을 추진하고 있다. ‘수소활용’ 부문에서는 연료전지발전을 기반으로 한 연계・확장 사업모델이라 할 수 있는 바이오가스-수소연료전지 사업, 연료전지 발전과 결합한 수소 생산・충전소 공급 등의 융복합 사업모델을 추진 중이다.


수소활용에서는 연료전지발전이 다양한 수소 융복합 사업모델의 중심이기 때문에, ‘연료전지 운영 역량’ 확보를 위한 기술개발과 사업 참여를 추진하고 있다. 에너지기술연구원 등과 공동 개발하는 SOFC 연료전지 기술의 국산화, 삼척 수소시범도시 사업 참여를 통한 수소활용 사업모델 개발 등이 이러한 노력에 든다.

  


소형모듈원자로에 대한 질문이다. 정부는 지난해 연말 제9차 원자력진흥위원회에서 ‘혁신형 SMR’ 개발을 공식화했다. 또 지난 4월 14일에는 ‘혁신형 SMR 국회포럼’이 출범하기도 했다.

SMR(Small Modular Reactor)은 원자로와 증기발생기 등을 하나의 용기에 담은 300MW 이하의 소규모 원전을 말한다. 우리나라는 지난 2012년에 스마트(SMART)라는 SMR형 원자로를 개발한 바 있고, 현재 혁신형 SMR을 개발하고 있다. 


SMR 기술의 특징은 높은 안전성과 경제성, 그리고 분산형으로 다양한 활용이 가능하다는 점이다. 태양광, 풍력 등 전력 생산이 일정치 못한 재생에너지의 간헐성을 보완할 수 있다는 점, 소형으로 육상 운송이나 현지 조립이 가능해 분산형 그린수소 생산에 적용할 수 있다는 장점이 있다. SMR에서 생산되는 고온의 증기와 전력을 동시에 활용한 고온수전해를 통해 효율적으로 대량의 청정수소를 생산할 수 있다.


이런 장점으로 인해 세계 원전시장에서 주요국들이 SMR 개발에 뛰어들고 있다. 미국, 러시아, 중국 등에서 70종 이상의 SMR을 개발 중이고, 미국의 뉴스케일(NuScale)사는 SMR을 이용한 수소생산을 실증해 그 가능성을 확인했다. 우리나라도 한수원, 원자력연구원, 두산중공업이 함께 수출 가능한 SMR 모델 시제품을 개발하는 등 혁신형 SMR 개발을 추진하고 있으며, 2030년에는 세계 시장 진출도 가능할 것으로 보고 있다.

  




해외 신재생에너지 투자나 공동 개발에도 적극 나서고 있다. 그 배경이 뭔가? 

지난해 한국투자증권 등과 컨소시엄을 구성해 해외 신재생사업을 진행했다. 한수원이 참여한 한국 컨소시엄이 일리노이주에 위치한 캘리포니아 릿지(226MW)와 비숍 힐(218MW), 네브라스카주 프레리 브리즈(201MW), 텍사스주 래틀스네이크(207MW) 등 4곳의 대형 육상풍력발전단지 49.9%의 지분을 넘겨받으면서 미주 지역 신재생시장 진출에 성공했다. 


세계 각국이 환경 변화에 대응하기 위해 온실가스 배출이 큰 석탄 의존도를 줄이고 저탄소 에너지로 전환하는 정책을 적극 추진하고 있다. 이에 따라 해외 신재생시장은 지속적으로 확대되는 추세다. 프랑스의 EDF와 엔지(Engie), 스페인의 이베르드롤라(Iberdrola), 독일의 E.On 등이 발전사업의 수익성 악화에 대응하기 위해 신재생사업에 나서고 있고, 기술개발보다는 개발사업자로 전환하거나 유지・보수(O&M) 기업에 대한 인수나 투자로 선회하는 모습을 보이고 있다. 


한수원도 이러한 추세에 따라 태양광과 풍력발전을 중심으로 미주, 유럽, 오세아니아 등 전 세계 신재생시장에 진출하기 위한 전방위 노력을 기울여왔다. 지난해 미국의 풍력발전사업, 칠레 태양광발전사업 수주에 성공한 것은 그 노력의 결실이라 할 수 있다. 본 사업을 통해 선진 운영기술을 확보하고 안정적인 수익을 올리기를 기대하고 있다. 앞으로도 국내 금융기관, 기업들과 동반 진출을 통해 해외 신재생사업을 지속적으로 추진할 계획이다.



한수원이 발전용 연료전지 시장을 중심으로 이렇게 적극적으로 뛰어들고 있는 이유는 무엇인가? 한수원이 국내 수소산업계에서 어떤 역할을 할 수 있다고 보는가?

수소산업은 우리가 지향해야 할 미래 에너지 패러다임의 변화 방향이라고 본다. 하지만 아직 많은 투자가 필요한 것이 현실이다. 정부의 투자와 함께 수소산업 생태계가 자생할 수 있도록 시장을 견인해 나갈 기업도 필요할 것이다. 한수원이 공기업으로서 이런 역할을 담당할 책임이 있고, 시장을 주도할 수 있는 강점도 있다고 생각한다.


한수원은 수소 생산-유통-활용의 전주기에서 ‘수소활용’의 중심이 되는 국내 최대의 연료전지 발전사로, ‘청정수소’를 대량으로 생산할 수 있는 클린에너지 발전원도 보유하고 있기 때문이다. 한수원은 수소산업의 생태계를 이끌어가는 종합에너지기업의 역할을 다하기 위해 유관 연구기관, 협력기업들과 함께 최선을 다하고자 한다. 앞으로도 많은 관심과 응원을 부탁드린다.




한수원은 지난 4월 9일 SK건설과 ‘수소 및 재생에너지 융복합사업 협력 강화’를 위한 업무협약을 맺었다. SK건설이 주도하는 국내 최초 RE100 실증사업인 ‘창원 산업단지 에너지 자급자족형 인프라 구축사업’에 참여하기로 한 것이다. 


또 최근에는 화성시, 화성도시공사, SK건설, 두산퓨얼셀, LS일렉트릭 등이 참여하는 ‘화성 스마트에너지 사업’에도 이름을 올렸다. 연료전지발전과 연계해 에너지 취약지역에 도시가스 인프라를 구축하는 생활 SOC형 사업을 이어가고, 연료전지에서 나는 열을 작물 재배에 활용하는 스마트팜 시범사업도 새롭게 추진한다.


또한 삼척시, 파주시와 수소 및 재생에너지 융복합사업에 대한 업무협약을 맺는 등 지자체와 공동으로 사업개발을 적극 추진하고 있다. 두산중공업과 청정수소 생산 및 에너지 융복합사업에 대한 협력을 강화하고, 태영건설과 그린뉴딜 및 수소경제도시 이행 업무협약을 맺는 등 민간기업과의 파트너십도 확대하고 있다. 


이뿐 아니라 R&D 분야에서도 한국에너지기술연구원과 수소융복합 에너지 분야 상호협력 강화 업무협약을 맺는 등 전방위 협력체계를 구축하고 있다. 


수소는 탄소중립 실현을 위한 가장 유력한 친환경 에너지의 대안으로 거론된다. 재생에너지의 간헐성을 보완하면서 분산발전이 가능한 유연한 에너지로 큰 주목을 받고 있다. 한수원은 글로벌 에너지 패러다임의 변화 중심에 ‘수소’가 있다고 판단하고 있다. 국내외 수소산업의 생태계를 이끄는 ‘종합에너지기업’으로 거듭나기 위한 한국수력원자력의 행보에 수소업계가 주목하는 이유다.





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