수력 발전, 본격 탄소중립 지원 나선다

[이넷뉴스] 수력발전은 다른 에너지에 비해 폭발적인 용량을 가지진 않았지만 조절이 가능하다는 장점이 있다. 이에 전 세계가 풍력 및 태양열과 같은 가변 재생 에너지 대규모 확장을 지원하는 방안으로 수력 발전을 늘리고 있으나 아직은 부족하다는 평이 나왔다.

◇ 2050년 탄소중립 달성 위해 수력 부문 2,600GW로 늘려야

국제 수력 협회(IHA)는 2021년 수력 발전 현황 보고서를 발표하면서 탄소중립 달성을 위해 보다 빠른 성장의 필요성을 강조했다.

이 보고서에 따르면 코로나 팬데믹에도 불구하고 설치된 수력 발전 용량은 지난 1년 동안 1.6% 증가한 1,330기가와트(GW)로 나타났다. 하지만 이 정도론 부족하다. 국제 에너지기구(IEA)의 말을 인용, 위험한 지구 온난화를 제한하고 2050년까지 순 제로를 달성하려면 수력 부문의 크기를 2,600GW로, 즉 두 배 늘려야 한다면서, 이 수치를 달성하려면 지난 100년 동안 건설된 양을 이후 30년 안에 구축해야 한다고 밝혔다.

“지속 가능한 개발과 책임감 있게 운영되는 수력 발전에 대한 투자는 풍력 및 태양열과 같은 가변 재생 에너지의 대규모 확장을 지원하는 데 필수적입니다. 그러나 연간 1.5~2%의 성장률로는 2050년까지 IEA가 제안한 설치 용량을 충족할 수 없습니다.”라고 IHA의 로저 힐(Roger Gill) 사장과 IHA의 최고 경영자 에디 리치(Eddie Rich)는 경고한다.

또한 국제 재생 에너지 기구(IRENA)는 에너지 전환 투자가 2050년까지 총 131조 달러로, 계획된 투자보다 30% 증가해야 한다고 말한다.

보고서는 수력 발전이 제공하는 전력 시스템 유연성이 이제 청정에너지 전환의 전제 조건이라면서 올 1월에 유럽에서 발생한 정전 사고를 예를 들었다.

유럽 ​​전송 시스템 사업자 네트워크(ENTSO-E)에 따르면 지난 1월 8일 크로아티아의 변전소 고장으로 인해 유럽 남동부 그리드 주파수가 급격히 증가하고 북서쪽의 주파수가 감소했다. 일반적으로 몇 초 내에 해결되지 않으면 심각한 정전 및 광범위한 정전을 초래하지만 다행히 프랑스와 이탈리아의 부하 차단뿐 아니라 유연한 수력 및 가스 피크 플랜트의 즉각적인 발전 덕분에 큰 재난은 피했다. 이는 한 달 뒤인 2월에 일어난 미국 텍사스 정전 사태와 비교할 때 더욱 의미 있는 결과이다.

한편 지난해 화석 연료 수요 부진에도 불구하고 수력 발전은 기록적인 4,370테라 와트시(TWh) 청정 전기를 생성했으며, 이는 2019년 4,306TWh 보다 증가했다. 발전 프로젝트 역시 증가했는데, 성장의 거의 3분의 2는 13.8GW의 새로운 용량을 기록한 중국에서 발생했다. 새로운 용량을 추가한 다른 국가 중 터키(2.5GW)만이 1GW 이상을 기여했다.

작년에 완료된 주요 프로젝트로 중 가장 큰 단일 프로젝트는 중국의 우동더(Wudongde) 댐으로, 12개 장치 중 8개를 온라인에 연결하여 중국 전력망에 6.8GW를 추가했다. 여기에 세계에서 두 번째로 큰 수력 발전 시설인 바이허탄(Baihetan) 댐도 지난 6월 말 처음으로 전기를 생산하기 시작했다.

총 수력 설비 용량 측면에서도 중국이 370GW가 넘어서면서 세계 선두를 지키고 있다. 브라질(109GW), 미국(102GW), 캐나다(82GW), 인도(50GW)가 나머지 상위 5개 국가이며, 일본과 러시아는 인도에 약간 뒤쳐져 있고, 노르웨이(33GW)와 터키(31GW)가 그 뒤를 이었다고 IHA는 밝혔다.

◇ 태양광, 풍력은 물론 수소 에너지의 강력한 지원군 역할

한편 IEA의 2050년까지의 탄소중립에 관한 보고서는 수력 발전이 태양광과 풍력 발전을 지원하면서 지속적으로 성장, 2050년까지 가장 큰 단일 공급원이 될 것이라고 밝혔다.

수력은 또 장기 저장이 가능해 유용한 에너지인 녹색 수소의 성장을 지원하는 데도 중추적인 역할을 수행할 수 있다고 한다.

대부분의 수소는 현재 화석 연료에서 생산되지만 IRENA, 수소위원회 등의 2050년 전망에 따르면 재생 가능한 저탄소 녹색 수소는 향후 수십 년 동안 극적으로 성장할 수 있다. 청정 수력과 결합, 생산을 확대함으로써 말이다.

기술적인 면에서는 양수식 수력발전(Pumped storage hydropower, PSH)이 설치 용량 160GW 및 에너지 저장 용량 9,000GWh와 함께 현재 전 세계 그리드 규모(grid-scale) 에너지 저장 애플리케이션의 90%를 차지하고 있다. PSH는 전력 시스템 신뢰성을 위한 필수 그리드 서비스를 제공할 뿐만 아니라 계절별 스토리지 애플리케이션의 일일 주기를 늘리거나 에너지를 저장할 수 있는 발전적이고 입증된 기술이다.

지난 1분기 영국은 기후변화로 인해 바람이 현저히 불지 않아 풍력 에너지 생성이 10년 만에 크게 줄어들었다. 이 기간 동안 PSH는 기록적인 높은 비율로 일일 전기 입력을 공급함으로써 영국 전력망을 안정화하는 데 도움을 주었다.

보고서는 또한 전 세계 양수 발전 산업의 규모가 미화 3천억 달러로 추산되었으며 2026년까지 미화 4천억 달러로 성장할 것으로 예상했다.

임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)도 최근 영국이 탄소중립 체재로 전환함에 따라 90GWh의 저장 용량을 갖춘 새로운 PSH은 2050년까지 에너지 시스템 비용을 최대 6억 9천만 파운드까지 절약할 수 있다고 밝혔다.

기후 목표를 달성을 위한 화석 연료 사용이 단계적으로 중단됨에 따라 저장 및 유연성에 강점을 가진 수력 발전의 중요성은 더욱 커질 것이다. 이에 따라 정부 및 산업 부문 등은 가변 재생 에너지 생산 지원을 위해 대규모 PSH를 신속하게 개발해야 한다고 IHA는 주장했다.

[이넷뉴스=신종섭 기자] shinjs@enetnews.co.kr