고효율 저 오염 석탄기술의 필요성 증대
기술사업화분석실 배국진 (Tel: 02-3299-6063 e-mail: baekj@kisti.re.kr)
1) 석탄 화력발전과 청정석탄기술
청정석탄기술(Clean Coal Technology, CCT)은 석탄연소의 결과물로 발생되는 CO2를 활용, 소모 및 격리시키는 기술뿐만 아니라 전력생산의 효율을 향상시키는 기술도 포함되며, 석탄 화력발전의 CO2 발생강도를 낮추는 것을 주요 목적으로 하고 있다. 따라서 CCT 기술은 석탄 업그레이드 기술, 발전 효율향상 기술 및 오염 저감기술(또는 에미션 저감기술)로 구분할 수도 있으며, 진정한 CCT 기술로 평가되는 CO2 포집 및 저장(CO2 Capture & Storage, CCS) 및 활용 기술과 석탄 업그레이드 기술, 발전 효율향상 기술 및 비그린하우스 가스(non-Green House Gas, non-GHG)를 제외한 오염물질 저감기술을 포함하는 고효율 저 오염 석탄기술(High Efficiency Low Emission coal technology, HELE coal technology)의 두 가지로 크게 구분할 수도 있다.
2) 세계 주요 지역별 전망
전 세계 석탄 화력발전 용량은 2010년 1,605GW 규모에서 2030년 2,211GW 규모로 성장할 것으로 예상된다. 지역별 세부 내용은 <표 1>과 같다.
향후 석탄 화력발전의 견인요인으로는 전기수요의 증가, 노후 발전소의 해체, 천연가스 가격의 변동성, 발전기술의 진보, 풍부한 석탄 매장량, 저렴한 가격 등이 있으며, 저해요인으로는 환경보호 정책, 대체연료에 대한 선호도 상승, 석탄의 가격 변동성, 경제위기 이후의 자금조달의 어려움, 환경세 및 탄소세 등의 불확실성 등을 들 수 있다. 하지만 각 지역별 특성, 정책 등에 따라서 석탄 화력발전에 대한 전망에서 차이가 나는데 석탄 화력발전과 관련된 세계 주요 지역별 이슈는 아래 <그림 2>와 같다.
3) 국내 석탄 화력발전의 전망
국내 화력발전 상황을 살펴보면 현재 미분탄연소(Pulverized Coal Combustion, PCC) 발전설비가 주된 역할을 하고 있는데 아임계, SC 시기를 거쳐 지금은 대용량/고효율로 친환경적인 USC 기술을 채용하고 있다. USC기술은 두산중공업을 포함해 전 세계적으로 일본, 독일 등 일부 선진국만 핵심원천기술을 보유하고 있다. 두산중공업의 한국형 USC는 1000MW급의 발전용량과 610/621℃ 증기조건을 채택함으로써 세계 최고수준의 기술을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다. 그 외 IGCC 기술의 경우 두산중공업이 2006년부터 국내 300MW IGCC 실증 플랜트 건설을 위해 관련 설계기술을 개발하고 있으며 순환유동층 연소(Circulating Fluidized Bed Combustion, CFBC) 발전은 동해화력에서 200MW급 2기를 건설하여 운영하고 있는 상황이다.
올해 2월 25일 발표된 제6차 전력수급기본계획에 따르면 우리나라의 전력소비는 계획기간(‘13년～’27년) 동안 연평균 2.2%씩 증가하여 2027년에 655,305GWh에 이를 것이라는 전망을 바탕으로 수립되었다. 이는 2024년을 기준으로 5차 계획 대비 10.9% 증가한 수준이다.
이렇듯 전력소비는 더 늘어날 것으로 예상되지만, 우리나라 전력믹스에서 중요한 축을 차지하고 있는 원자력의 경우 일본 후쿠시마 원전사고, 최근의 국내 원전의 잦은 고장으로 인해 국민적 불안이 커지면서 6차 계획에서는 5차 계획에 반영되어 ‘24년까지 건설예정인 원전 11기는 확정 반영하였지만 ‘25～’27년간의 신규 물량은 제2차 에너지기본계획 확정시까지 유보시켰다. 대신 총 18기의 석탄 및 천연가스 신규설비(이중 불확실성 대응설비는 석탄 2기, 천연가스 2기) 계획이 포함되었다. 결과적으로 전원구성비 측면에서 ‘24년 기준으로 원자력은 소폭 감소, 석탄은 소폭 증가하는 결과를 가져왔다. 이런 이유로 언론에서는 발전의 중심축이 원자력에서 화력으로 다시 돌아온 것 아니냐는 이야기가 나오고 있으며, 환경부에서는 이례적으로 ‘국가온실가스 감축정책이 완전히 무시됐다’고 발표하기까지 했다. 원자력을 배제한 상태에서 늘어나는 수요에 대응하면서 안정적으로 전기를 공급하기 위해 발전단가가 상대적으로 낮은 석탄 화력발전을 선택할 수밖에 없었던 것으로 해석된다.
이번 계획에 포함된 신규 설비 및 건설 중인 확정 설비를 포함하면 2013～2027년 기간 동안 50,923MW(원전 11기, 석탄 25기, LNG21기) 건설에 약 70조 원이 소요될 전망이다. 이중 석탄 화력발전설비에 투자되는 투자비는 28조 원가량이며, 신규 반영된 물량만 12조 원 규모이다.
또한, 제5～6차 전력수급기본계획상 발전설비 투자계획에 따라 민간발전사업자들이 추진하는 프로젝트는 LNG 복합화력 5개, 석탄 화력발전 6개로 이들 11개 프로젝트의 총 투자 예상금액은 약 23조 원, 발전 프로젝트 파이낸싱 형태의 자금조달은 약 16조 원에 이를 것으로 예상된다.
