중국 기상청은 지구 온난화로 인해 악화된 기후 시스템의 불확실성 때문에 중국에서 극심한 고온과 극심한 폭우 현상이 더욱 빈번하고 강해지고 있다고 밝혔습니다.
산업혁명 이후 인간 활동으로 발생한 온실가스는 지구 온난화로 인한 이상 고온 현상, 해수면 상승, 그리고 폭우, 홍수, 가뭄과 같은 극단적인 기상 현상을 초래했으며, 이러한 현상은 여러 지역에서 더욱 빈번하고 집중적으로 발생하고 있다.
세계보건기구(WHO)는 지구 기온 상승과 화석 연료의 과도한 연소가 인류 건강에 가장 큰 위협 중 하나가 되었다고 지적했습니다. 열사병, 심혈관 질환뿐만 아니라 기후 변화로 인해 알려진 인체 병원균의 50% 이상이 악화될 수 있다는 것입니다.
기후 변화는 현대 인류가 직면한 중대한 도전 과제입니다. 주요 온실가스 배출국인 중국은 2020년까지 "탄소 정점 달성 및 탄소 중립" 목표를 발표하며 국제 사회에 엄숙한 약속을 했고, 주요 국가로서의 책임감과 의지를 보여주었습니다. 또한 이는 중국이 경제 구조의 전환과 고도화를 추진하고 인간과 자연의 조화로운 공존을 증진해야 할 시급한 필요성을 반영하는 것이기도 합니다.
전력 시스템의 난류 문제
에너지 분야는 '이중 탄소' 구현을 둘러싼 치열한 경쟁이 벌어지는 관심의 중심 무대입니다.
지구 평균 기온이 1도 상승할 때마다 석탄은 0.3도 이상 상승에 기여합니다. 에너지 혁명을 더욱 촉진하기 위해서는 화석 에너지 소비를 억제하고 새로운 에너지 시스템 구축을 가속화해야 합니다. 중국은 2022~2023년에 120개 이상의 "이중 탄소" 정책을 발표했으며, 특히 재생 에너지 개발 및 활용에 대한 핵심 지원을 강조했습니다.
중국은 강력한 정책 추진에 힘입어 신에너지 및 재생에너지 사용 분야에서 세계 최대 국가로 성장했습니다. 국가에너지국 자료에 따르면, 2024년 상반기 중국의 신규 재생에너지 발전 설비 용량은 1억 3,400만 킬로와트로 전체 신규 설비 용량의 88%를 차지했으며, 재생에너지 발전량은 1조 5,600억 킬로와트시로 전체 발전량의 약 35%를 차지했습니다.
풍력과 태양광 발전이 전력망에 더 많이 통합되면서 사람들의 생산과 생활에 더욱 깨끗하고 친환경적인 전기가 공급되고 있지만, 동시에 기존 전력망 운영 방식에도 도전 과제가 되고 있습니다.
기존 전력망의 전력 공급 방식은 즉각적이고 계획적입니다. 전원을 켜는 순간, 누군가가 미리 사용자의 수요를 계산하여 어딘가에서 동시에 전력을 생산하고 있다는 것을 의미합니다. 발전소의 발전량 곡선과 송전선로의 송전량 곡선은 과거 데이터를 기반으로 사전에 계획됩니다. 따라서 전력 수요가 갑자기 증가하더라도 예비 화력 발전소를 가동하여 적시에 수요를 충족할 수 있으므로 전력망 시스템의 안전하고 안정적인 운영이 가능합니다.
하지만 풍력 및 태양광 발전 설비가 대규모로 도입되면서, 언제 얼마나 많은 전력을 생산할 수 있는지는 전적으로 날씨에 달려 있어 계획 수립이 어렵습니다. 날씨가 좋을 때는 신에너지 설비가 최대 용량으로 가동되어 많은 양의 친환경 전력을 생산하지만, 수요가 증가하지 않으면 이 전력을 인터넷에 연결할 수 없습니다. 반대로 전력 수요가 많을 때 비가 오거나 흐린 날씨가 되면 풍력 터빈이 회전하지 않고 태양광 패널이 가열되지 않아 정전 사태가 발생할 수 있습니다.
과거 간쑤성, 신장 등 신에너지 개발 지역에서 풍력과 태양광 발전이 포기된 것은 해당 지역의 계절적 전력 부족과 전력망의 적시 수용 능력 부족 때문이었습니다. 청정에너지의 예측 불가능성은 전력망 배분에 어려움을 초래하고 전력 시스템 운영 위험을 증가시킵니다. 오늘날 생산과 생활에 있어 안정적인 전력 공급에 대한 의존도가 높은 상황에서, 발전량과 소비량의 불균형은 심각한 경제적, 사회적 영향을 미칠 수 있습니다.
신에너지 설비 용량과 실제 발전량 사이에는 일정한 차이가 존재하며, 사용자의 전력 수요와 발전소의 발전량이 ‘부하 추종’ 및 ‘동적 균형’을 이루지 못하고 있습니다. 따라서 ‘새로운’ 전력은 적시에 사용하거나 저장해야 하며, 이는 잘 조직된 전력망의 안정적인 운영을 위한 필수 조건입니다. 이러한 목표를 달성하기 위해서는 기상 및 과거 발전량 데이터를 정확하게 분석하여 정밀한 청정에너지 예측 모델을 구축하는 것 외에도 에너지 저장 시스템 및 가상 발전소와 같은 도구를 통해 전력 시스템 운영의 유연성을 높여야 합니다. 국가가 ‘신에너지 시스템 기획 및 구축 가속화’를 강조하는 가운데, 에너지 저장 기술은 필수적인 요소입니다.
새로운 에너지 시스템 속의 "녹색 은행"
에너지 혁명 시대에 양수 발전소의 중요성이 점점 더 부각되고 있다. 19세기 후반에 탄생한 이 기술은 원래 하천의 계절별 수량 변동을 조절하여 전기를 생산하기 위해 건설되었으며, 급속한 산업화와 원자력 발전소 건설이라는 배경 속에서 빠르게 발전하고 점차 성숙해졌다.
원리는 매우 간단합니다. 산 위와 산기슭에 각각 저수지를 건설합니다. 밤이나 주말에는 전력 수요가 감소하므로, 저렴하고 잉여 전력을 이용하여 상류 저수지로 물을 끌어올립니다. 전력 소비가 최고조에 달하면 물을 방류하여 전기를 생산함으로써 전력을 시공간적으로 재조정하고 분배할 수 있습니다.
100년이 넘는 역사를 자랑하는 에너지 저장 기술인 양수발전은 '이중 탄소' 시대에 새로운 역할을 부여받았습니다. 태양광 및 풍력 발전량이 많아 전력 수요가 감소할 때, 양수발전은 잉여 전력을 저장할 수 있습니다. 그리고 전력 수요가 증가하면 저장된 전력을 방출하여 전력망의 수급 균형을 맞추는 데 기여합니다.
양수발전은 유연하고 신뢰성이 높으며, 빠른 시동 및 정지가 가능합니다. 시동 후 최대 부하 발전까지 4분도 채 걸리지 않습니다. 전력망에 대규모 사고가 발생할 경우, 양수발전은 신속하게 가동되어 전력망에 전력을 복구할 수 있습니다. 정전된 전력망에 불을 밝히는 마지막 "성냥"으로 여겨집니다.
양수발전은 가장 성숙하고 널리 사용되는 에너지 저장 기술 중 하나로, 현재 전 세계 에너지 저장 설비 용량의 86% 이상을 차지하는 세계 최대 규모의 "배터리"입니다. 전기화학 에너지 저장이나 수소 에너지 저장과 같은 신에너지 저장 기술과 비교했을 때, 양수발전은 안정적인 기술, 저렴한 비용, 그리고 대용량이라는 장점을 가지고 있습니다.
양수발전소는 설계 수명이 40년입니다. 하루 5~7시간 가동하여 지속적으로 물을 방류할 수 있으며, 물을 연료로 사용하고 운영 및 유지보수 비용이 저렴하며 리튬, 나트륨, 바나듐과 같은 원자재 가격 변동의 영향을 받지 않습니다. 이러한 경제적 이점과 안정적인 운영 능력은 친환경 전력 생산 비용을 절감하고 전력망의 탄소 배출량을 줄이는 데 매우 중요합니다.
2024년 7월, 우리나라 최초로 광둥성에서 양수발전소의 전력시장 참여를 위한 지방 차원의 시행 계획이 공식 발표되었습니다. 양수발전소는 '수량 및 가격 제시'라는 새로운 방식으로 전력을 현물로 거래하고, '물을 끌어올려 전기를 저장'하고 '물을 방류하여 전기를 얻는' 효율적이고 유연한 방식으로 전력시장에 참여하여, 신에너지 '녹색 전력 은행'으로서의 새로운 역할을 수행하고 시장 지향적 이익을 얻을 수 있는 새로운 길을 열어갈 것입니다.
남방전력망 에너지저장기획재정부 왕베이 부총경리는 “과학적인 가격 책정 전략을 수립하고, 전력 거래에 적극적으로 참여하며, 발전소의 종합 효율을 향상시키고, 전력 및 전기 요금으로부터 인센티브 혜택을 얻는 동시에 신에너지 소비 비중 확대를 추진할 것”이라고 밝혔다.
성숙한 기술, 막대한 용량, 유연한 저장 및 접근 방식, 장기적인 발전, 전 생애주기에 걸친 낮은 비용, 그리고 지속적으로 개선되는 시장 지향적 메커니즘 덕분에 양수발전은 에너지 혁명 과정에서 가장 경제적이고 실용적인 "만능 에너지원"으로 자리매김했으며, 재생에너지의 효율적인 이용을 촉진하고 전력 시스템의 안전과 안정성을 확보하는 데 핵심적인 역할을 하고 있습니다.
논란이 되는 대규모 프로젝트
국가 에너지 구조 조정과 신에너지의 급속한 발전이라는 배경 속에서 양수 발전소 건설 붐이 일고 있습니다. 2024년 상반기 중국의 양수 발전소 누적 설치 용량은 5439만 킬로와트에 달했으며, 투자 증가율은 전년 동기 대비 30.4%포인트 상승했습니다. 향후 10년간 중국의 양수 발전소 투자 규모는 1조 위안에 육박할 것으로 예상됩니다.
2024년 8월, 중국 공산당 중앙위원회와 국무원은 “경제사회 발전의 전면적인 녹색 전환 가속화에 관한 의견”을 발표했습니다. 이 의견에 따르면 2030년까지 양수발전소의 설치 용량은 1억 2천만 킬로와트를 넘어설 것입니다.
기회가 생기는 만큼 투자 과열이라는 문제도 발생합니다. 양수 발전소 건설은 규제, 사전 준비, 승인 등 여러 단계를 거치는 엄격하고 복잡한 시스템 엔지니어링입니다. 투자 붐 속에서 일부 지방 정부와 발주처는 부지 선정의 과학적 근거와 용량 포화도를 간과하고 사업 개발 속도와 규모를 지나치게 추구하여 일련의 부정적인 결과를 초래하는 경우가 있습니다.
양수발전소 부지 선정 시에는 지질 조건, 지리적 위치(전력 수요 중심지 및 에너지 기지와의 근접성), 생태적 레드라인, 낙차, 토지 수용 및 이주 문제 등 다양한 요소를 고려해야 합니다. 부적절한 계획 및 배치로 인해 발전소가 실제 전력망 수요에 부합하지 않거나 사용 불가능하게 될 수 있습니다. 건설 및 운영 비용 부담이 단기적으로 클 뿐만 아니라, 건설 과정에서 생태적 레드라인을 침범하는 등의 문제가 발생할 수 있으며, 완공 후 기술 및 운영 유지 보수 수준이 기준에 미달할 경우 안전상의 위험을 초래할 수 있습니다.
남방전력망에너지저장회사 인프라부 부사장 레이싱춘은 “일부 프로젝트의 부지 선정 방식이 여전히 부적절한 경우가 있다”며, “양수발전소의 본질은 전력망의 수요를 충족하고 신에너지를 전력망에 공급하는 것이다. 양수발전소의 부지 선정과 용량은 전력 배분 특성, 전력망 운영 특성, 전력 부하 분포, 전력 구조 등을 고려하여 결정해야 한다”고 말했다.
"이 프로젝트는 규모가 크고 초기 투자 비용이 많이 듭니다. 따라서 천연자원, 생태환경, 임업, 초원, 수자원 관리 등 관련 부서와의 소통 및 협력을 강화하고, 생태보호 레드라인 및 관련 계획과 연계하는 것이 더욱 중요합니다." 남방전력망에너지저장회사 기획부장 장슈원(Jiang Shuwen)은 이렇게 덧붙였다.
수백억, 심지어 수백억에 달하는 건설 투자액, 수백 헥타르에 이르는 저수지 건설 면적, 그리고 5~7년에 걸친 건설 기간 또한 많은 사람들이 양수발전이 다른 에너지 저장 방식에 비해 "경제적이지 않고 환경 친화적이지 않다"고 비판하는 이유 중 하나입니다.
하지만 실제로 화학 에너지 저장 방식의 제한된 방전 횟수와 10년 정도의 운영 수명과 비교하면, 양수 발전소의 실제 수명은 50년 이상에 달할 수 있습니다. 대용량 에너지 저장, 무제한 양수 빈도, 그리고 낮은 킬로와트시당 비용을 고려할 때, 양수 발전소의 경제적 효율성은 다른 에너지 저장 방식보다 훨씬 높습니다.
중국 수자원 및 수력발전 계획설계연구소의 선임 엔지니어인 정징은 다음과 같은 연구 결과를 발표했습니다. "프로젝트의 경제적 효율성 분석 결과, 양수발전소의 킬로와트시당 균등화 발전비용은 0.207위안/kWh인 반면, 전기화학 에너지 저장 방식의 킬로와트시당 균등화 발전비용은 0.563위안/kWh로 양수발전소의 2.7배에 달합니다."
정징은 “최근 전기화학 에너지 저장 기술은 규모가 빠르게 확대되고 있지만, 여러 가지 잠재적 위험 요소가 존재합니다. 안전을 확보하는 관점에서 수명 주기를 지속적으로 연장하고, 단위 비용을 절감하며, 발전소 규모를 확대하고, 위상 조정 기능을 구축하여 양수 발전소와 경쟁력을 갖추도록 해야 합니다.”라고 지적했습니다.
발전소를 건설하고, 주변 환경을 아름답게 가꾸세요.
남부 전력망 에너지 저장 데이터에 따르면, 2024년 상반기 남부 지역 양수 발전소의 누적 발전량은 약 60억 kWh에 달했으며, 이는 550만 가구의 6개월 전력 수요에 해당하는 양으로 전년 동기 대비 1.3% 증가한 수치입니다. 또한, 발전소 가동 횟수는 2만 회 이상을 돌파하여 전년 동기 대비 20.9% 증가했습니다. 평균적으로 각 발전소는 하루 3회 이상 피크 전력을 생산하며, 전력망에 청정에너지를 안정적으로 공급하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.
남방전력망에너지저장사업단은 전력망의 피크 부하 저감 에너지 저장 용량 향상과 사회경제 발전을 위한 청정 전력 공급을 지원하는 것을 기반으로, 아름다운 발전소 건설과 지역 주민들을 위한 "친환경적이고 개방적이며 공유 가능한" 생태환경 제품 제공에 전념하고 있습니다.
매년 봄이면 산은 벚꽃으로 가득합니다. 자전거를 타는 사람들과 등산객들은 선전 옌톈 지구를 찾아 이곳을 방문합니다. 호수와 산이 반영된 풍경을 감상하고, 벚꽃 바다를 거닐다 보면 마치 낙원에 온 듯한 기분을 느낍니다. 이곳은 선전 양수발전소 상부 저수지로, 중국 최초로 도심에 건설된 양수발전소이자 관광객들의 입에 오르내리는 ‘산해공원’입니다.
선전 양수발전소는 설계 초기 단계부터 친환경 생태 개념을 접목했습니다. 환경 보호 및 수자원 보존 시설과 장비는 프로젝트와 동시에 설계, 건설 및 가동되었습니다. 이 프로젝트는 "국가 우수 프로젝트" 및 "국가 토양 및 수자원 보존 시범 프로젝트" 등의 상을 수상했습니다. 발전소 가동 후, 중국 남방전력망에너지저장사업단은 상부 저수지 지역의 "탈산업화" 경관을 생태공원 기준에 맞춰 개선하고, 옌톈구 정부와 협력하여 상부 저수지 주변에 벚꽃을 심어 "산해화도시"라는 옌톈의 상징을 만들었습니다.
생태 보호에 대한 강조는 선전 양수 발전소만의 특별한 사례가 아닙니다. 중국 남방전력망 에너지 저장 사업부는 프로젝트 건설 전 과정에 걸쳐 엄격한 친환경 건설 관리 시스템과 평가 기준을 수립했습니다. 각 프로젝트는 주변 자연 환경, 문화적 특성, 그리고 지방 정부의 관련 계획을 고려하여 환경 보호 예산에 생태 환경 복원 및 개선을 위한 특별 비용을 책정함으로써 프로젝트의 산업 경관과 주변 생태 환경의 조화로운 통합을 보장합니다.
장슈원 씨는 “양수발전소는 부지 선정에 있어 비교적 높은 기준을 요구합니다. 생태적 위험 지역을 피하는 것은 물론, 건설 지역에 희귀 보호 식물이나 고목이 있는 경우 사전에 산림청과 협의하여 산림청의 지침에 따라 현장 보호 또는 이주 방지 조치를 취해야 합니다.”라고 말했습니다.
남방전력망에너지저장시설의 각 양수발전소에는 음이온 함량, 공기질, 자외선, 온도, 습도 등 주변 환경 데이터를 실시간으로 보여주는 대형 전자 디스플레이 화면이 설치되어 있습니다. 장슈원(Jiang Shuwen)은 "이러한 모니터링 시스템은 이해관계자들이 발전소의 환경질을 명확하게 확인할 수 있도록 우리가 직접 도입한 것입니다."라고 말하며, "양장과 메이저우 양수발전소 건설 이후 '환경 모니터링 새'로 알려진 백로들이 무리지어 찾아와 둥지를 틀었는데, 이는 발전소 지역의 공기나 저수지 수질 등 생태환경의 질을 가장 직관적으로 보여주는 사례입니다."라고 덧붙였습니다.
남방전력망에너지저장사업부는 1993년 광저우에 중국 최초의 대규모 양수발전소를 건설한 이래, 전 생애주기에 걸쳐 친환경 프로젝트를 성공적으로 수행하는 데 필요한 풍부한 경험을 축적해 왔습니다. 2023년에는 "양수발전소 친환경 건설 관리 방법 및 평가 지표"를 발표하여 건설 과정에서 프로젝트 참여 모든 주체의 책임과 평가 기준을 명확히 제시했습니다. 이 지침은 실질적인 목표와 실행 방법을 담고 있어, 업계의 친환경 보호 실천을 위한 중요한 지침이 되고 있습니다.
양수발전소는 처음부터 새롭게 건설되었으며, 많은 기술과 관리 방식에 있어 전례가 없습니다. 따라서 남방전력망에너지저장과 같은 업계 선도 기업들이 상하류 산업 사슬을 주도하여 지속적인 혁신, 탐색, 검증을 추진하고 산업 고도화를 단계적으로 촉진해야 합니다. 생태 보호 또한 양수발전 산업의 지속 가능한 발전에 필수적인 요소입니다. 이는 기업의 책임을 다하는 것일 뿐만 아니라, 이 친환경 에너지 저장 프로젝트의 '친환경' 가치와 가치를 부각하는 것이기도 합니다.
탄소 중립 시계가 울리고, 재생 에너지 개발은 계속해서 새로운 돌파구를 마련하고 있습니다. 전력망의 부하 균형을 유지하는 데 있어 양수 발전소는 "조절기", "에너지 저장고", "안정기"로서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.
게시 시간: 2025년 2월 5일
