신재생에너지 공급의무화제도는 국내 대규모 발전사업자들이 전력공급의 일정부분을 의무적으로 신재생에너지로 생산해야 하는 제도다.
이에 따라 RPS가 도입된 올해부터 지정된 발전사업자들은 총 전력공급량의 2.0%를 신재생에너지에서 충당해야 한다. 이 비중은 2016년까지 매년 0.5%씩 증가하다가 2017년부터 매년 1%씩 증가돼 2022년에는 10.0%까지 늘리도록 의무화됐다.
RPS제도 도입 신재생에너지 시장 2022년 54조 원 규모 형성
정부방침의 결정으로 원유가격의 상승과 환경문제 등으로 빠르게 성장하고 있는 신재생에너지 사업에 큰 변화가 예상된다.
RPS제도는 500MW 이상 시설을 보유한 발전사업자에게 발전량의 일정비율을 신재생에너지로 공급토록 의무화하는 제도로 기존의 발전차액지원제도(FIT)와 함께 신재생에너지산업 발전을 위한 대표적인 제도이다.
우리나라의 경우 현재 신재생에너지 공급의무자는 13개 업체로 한국수력원자력, 남동발전, 중부발전, 남부발전, 서부발전, 동서발전, 지역난방공사, 한국수자원공사, 포스코파워, SK ENS, GS EPS, GS파워, MPC율촌전력이다.
RPS제도 도입으로 신재생에너지 시장은 올해 4조 1,000억 원에 달하고, 2022년에는 54조 원 규모로 크게 확대될 것으로 전망된다. 이런 가운데 국내 발전업계에서 신재생에너지 발전시설의 대안으로 부각되는 것이 조력발전이다.
국내에서 조력발전이 인기를 얻고 있는 것은 우리나라 서해안이 조력발전에 적합한 조석간만의 차가 큰 리아스식 해안으로 풍력이나 태양광 등 다른 신재생에너지원보다 대규모 해양에너지 개발이 가능하기 때문이다.
한마디로 용이하게 신재생에너지 의무공급비율을 맞출 수 있다는 매력으로 인해 너도 나도 조력발전소 건설을 추진하려는 것이다. 이로 인해 시화호(오이도-대부동), 가로림만(내리-벌말), 강화(고목도-석모도), 인천만(석모도-영종도) 등 4곳에서 조력발전소 건설이 추진되고 있다
조력발전 찬·반 양론
한국해양연구원(원장 강정극)은 온실가스 배출 저감 문제에 능동적으로 대처하고, 에너지 자원국으로의 도약을 목표로 무공해 청정에너지인 조력에너지의 실용화 기술 개발 및 상용화 기반구축 연구를 수행해오고 있다.
한국해양연구원은 조력발전은 바다에 방조제가 설치됨에 따라 해수유통 저하로 인한 갯벌 면적 감소, 수질 악화 등 해양환경 훼손이 우려되기도 하지만, 과거 개발시대 방조제와는 달리 자연 상태의 조석 흐름에 따라 해수가 유통되면서 발전하기 때문에 환경에 미치는 영향은 사회적으로 수용이 가능한 정도라는 입장이다.
특히 한국해양연구원은 인천만 조력발전을 사례로 제시했다. 인천만 조력발전소 시공을 위한 측면에서 환경이나 조류에 미치는 영향을 최소화하기 위해 연구 초기 단계에서부터 수질이나 생태계 등에 대한 충분한 조사와 검토과정을 거쳤다는 것이다.
또 관련 전문가를 참여시켰으며, 관련 단체의 의견을 대폭 수렴해 갯벌 면적을 최소화하는 친환경 발전모델을 개발해 적용했다. 그 연구 결과 인천만 조력발전소 건설로 현재도 지역적으로 나타나는 심각한 침식·퇴적현상에 따라 점차 훼손되어가는 강화 갯벌의 체계적 관리가 가능해지고, 수질 또한 개선될 것으로 기대돼 환경적 측면에서도 적지 않은 이점이 있다는 설명이다.
이러한 조력발전은 단점에 비해 장점이 많은 친환경 저탄소 에너지로 우리나라가 세계 최고 수준 기술을 보유하고 있다고 자부하고 있다.
작년 9월 8일 국회에서는 ‘신재생에너지법 개정방향과 대안모색’을 위한 긴급 토론회가 열렸다. 당시 토론회는 정부의 신재생에너지 추진방향을 짚어보고, 현재와 같은 대규모 조력발전 정책이 과연 경제성 있는 신재생에너지 보급정책으로 적절한 것인지를 모색하는 자리로 마련됐다.
이날 토론회에서 에너지관리공단 신재생에너지센터 김영진 소장은 우리나라 신재생에너지 정책현황과 추진방향에 대해 “2012년 이후 Post-Kyoto 체제에 따라 우리나라도 국제적인 온실가스감축 동참압박을 받을 것이고, 의무부담국가가 될 경우 에너지효율 향상 외에 가능한 감축수단은 조력 등 신재생에너지밖에 없다”고 강조했다.
김 소장은 또 “최근 일본 후쿠시마 원전사태로 인해 원자력발전의 신뢰성 및 안정성에 대한 수용성 문제가 생겨 조력발전은 친환경에너지로서 향후 원전의 보완적 수단이 될 수 있다”고 밝혔다.
그러나 환경운동연합 원전비상대책 김혜정 위원장은 “정부가 개발을 계획하고 있는 조력발전소 건설 추진현황은 원자력발전소 추진현황 패러다임과 일치한다”며 문제점 지적과 함께 반대의견을 분명하게 나타냈다.
김 위원장은 또 “UAE원전 수주 이후 정부는 원자력이 기후변화와 한국경제의 구원이자 희망인 것처럼 이야기했으나 일본 후쿠시마 원전사태 이후 조력발전이 이산화탄소 배출이 없는 청정에너지로서 최적의 기후변화 대안인 것처럼 포장하고 대규모 조력발전소 건설을 추진하고 있다”고 일침을 가했다.
당시 토론회에서 대부분의 토론자들은 지구온난화와 기후변화에 대응하기 위한 신재생에너지 사업의 목적에 대해서는 인정했다. 그러나 조력발전은 해양생태계와 연안환경에 지장을 주고 해양생태계 및 갯벌을 파괴하므로 신재생에너지의 목적에 있어서는 그 조건이 불충분하다는 입장을 피력했다.
아울러 조력발전이 방조제 건설로 인한 엄청난 공사비 지출, 환경과 생태계에 미칠 부정적 영향이 막대한 상황에서도 국내 전문가들은 오직 조력발전 외에는 다른 분야를 전혀 고려치 않고 있다는 쓴 소리와 함께 대안을 제시하는 인사가 있다. 바로 신해양발전플랜트를 주장하는 장경수 박사가 그 장본인이다.
조력·해류발전을 연계한 통합발전시스템의 신 해양발전플랜트
장 박사는 “해양 선진국에서도 조력발전소의 건설을 꺼리고 있으며, 대신에 보다 친환경적인 조류발전의 개발 및 상용화에 박차를 가하고 있다”면서 조력발전과 조류발전의 물리적 이론을 융합하는 ‘해류발전’의 개념을 정의하고 신해양발전플랜트 산업을 신성장동력 아이템으로 제시했다.
장 박사는 해류발전의 응용 분야로서 기존의 조력발전 방식의 경제성을 크게 개선할 수 있는 ‘조력발전과 해류발전을 겸하는 통합발전시스템’, 그리고 환경파괴가 전혀 없는 기존 조력발전 방식의 대안으로 ‘수문발전과 해류발전을 겸하는 복합 해양발전시스템’을 제시했다.
장 박사의 ‘해류발전’ 개념은 세계 최초이며, 국내 특허는 물론 미국과 캐나다, 중국, 유럽 등 4개 국가의 해외특허등록을 추진하고 있다.
장 박사가 주장하는 해류발전은 바다를 가로막는 인공 해양구조물을 통해 흐르는 고속의 해류를 이용해 해류발전기를 구동시켜 발전하는 방식이다.
즉 기존의 조력발전소나 방조제 또는 방벽과 같이 바다를 가로막는 인공 해양구조물을 지나가는 해수의 흐름을 ‘해류’라고 명명했다. 이러한 해류의 속도는 기존의 조류발전에서 이용하는 조류의 평균속도보다 2-5배 이상 빠르다는 것이다.
이를 이용한 해류발전은 기존의 조류발전에 비해 수십 배 내지 백 배 이상 더 많은 에너지를 얻을 수 있다.
우리나라의 경우 조력발전은 주로 새만금 이북의 연안 지역에서 거론되고 있으며, 조류발전은 조류속도가 빠른 서남해 해역을 중심으로 타당성 검토가 이뤄져 왔다. 하지만 바다를 가로막는 인공 해양구조물을 통해 해수가 흐를 경우, 인공 해양구조물 전후의 해수의 위치에너지 차이가 운동에너지로 변환되는 물리적 현상이 일어나게 된다. 이러한 곳에서는 조력발전과 조류발전 기술의 융합 개념인 해류발전이 가능하게 된다는 것이 장 박사의 주장이다.
해류발전용 해류발전기는 조류발전기와 동일한 종류의 유체기계다. 국내외적으로 조류발전기에 대한 개발이 진척을 보이고 있고, 해외에서는 MW급 상업용 조류발전기가 개발되어 현장에 설치되고 있는 시점이다.
하지만 장 박사는 조류속도 3.0m/s 이하를 한계 정격속도로 설계하는 기존의 조류발전기들은 조력발전과 연계한 고속 해류의 저항을 견딜 수 없다고 강조한다.
그러나 장 박사가 말하는 해류발전기는 ‘소형’으로 고속 해류의 저항에 유리하고 대용량 발전이 가능할 뿐만 아니라, 기존 조류발전 방식에서는 적용할 수 없는 새로운 형식의 해류발전기 지지구조물이 가능하고 조력발전소나 방조제에 가까운 곳에 설치할 수 있다.
우리나라는 조력발전소를 건설할 때 바다를 가로막는 방조제를 건설하고 방조제 중간에 위치하는 조력발전소 예상 부지를 가물막이로 둘러막아 해저지반을 맨땅으로 만든 뒤에 수년에 걸쳐 조력발전소를 건설하는 공법을 택하고 있다.
따라서 조력발전소의 가물막이를 제거하기 전에 조력발전소 수차구조물과 조력댐 수문구조물의 전후에 해류발전단지를 계획한다면 해류발전단지는 맨땅에 설치할 수 있다. 그만큼 비용적인 면에서 저렴하고도 간편한 시공기술이 가능한 셈이다.
또 방조제나 조력발전소와 가까워 접근성이 좋고 유지보수가 매우 편리하다. 그뿐만 아니라 장 박사는 고속 해류용 소형 대용량 해류발전기는 그동안 국내에 축적된 풍력발전 기술력과 해양·조선 기술력으로 집중적인 연구개발이 이뤄진다면 우리의 기술력만으로도 일정 기간 내에 개발이 가능할 뿐만 아니라, 해류발전과 관련된 신해양발전플랜트 산업으로 세계 시장을 개척하고 선점할 수도 있을 것으로 기대하고 있다.
장 박사의 ‘조력발전과 해류발전을 겸하는 통합발전시스템’ 개념을 실시하기 위해 2009년 시화호 조력발전소 수문 뒤에 해류발전 시스템을 설치하려는 국가 R&D가 추진됐으나 중단된 바 있었을 뿐 국내에서는 아직 그 가치를 인정받지 못하고 있다.
하지만 2010년 네덜란드 토목전문가 그룹에서는 장 박사의 ‘수문발전과 해류발전을 겸하는 복합 해양발전시스템’의 개념을 네덜란드 남서부 델타지역의 미래를 바꿀 수 있는 친환경적인 신기술로 받아들인 국가 자문보고서를 네덜란드 정부에 제출했다.
현재 네덜란드의 이스턴 스켈트 방벽에서는 토카르도사가 1MW(200kWx5기)급 해류발전단지를 건설하는 프로젝트를 진행하고 있다.
이런 점에서 국내에서도 해양발전 관계자들의 열린 사고로 간편하면서도 경제적이며, 환경을 파괴하지 않고도 더 많은 발전량을 확보할 수 있는 신개념 해류발전시스템의 활용에 대한 진지한 검토가 이뤄져야 한다.
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