요즈음 세계 인류는 전기없이는 단 한시간도 살 수 없는 시대에 살고 있다. 전기는 생활필수품을 넘어서 생존 필수품으로 취급되고 있어 전기는 365일, 24시간 안정적으로 공급하는 것이 가장 핵심적인 과제가 되고 있다.

지난해 들어서 미국 텍사스주에서는 폭설과 혹한으로 갑자기 전기를 많이 사용하게 됨에 따라서 순간 정전사태가 2번씩이나 발생하였다. 그래서 지역주민들은 자동차 난방기구를 활용하거나 주변의 땔감으로 추위를 극복하는 아비규환(阿鼻叫喚)상태에 빠지는 엄청난 수난을 겪어야 했다. 이렇게 단 몇 시간만 정전이 되어도 살 수 없는 시대에 화석연료를 청정에너지 전환시켜 나가는 것은 대단히 어려운 과제가 되지 않을 수 없다.

특히 지난해 유럽과 영국에서는 날씨 탓으로 풍력발전이 정상의 절반이하로 떨어짐에 따라서 전력요금이 크게 상승하게 되면서 태양광 발전이나 풍력발전의 간헐적이고 불규칙적인 생산에 큰 우려감을 갖게 되었다.

물론 화력발전은 환경재앙의 종합세트라고 하듯이 대기오염원 배출과 엄청난 양의 열폐수 바다유입, 그리고 발전소 부지조성과 회 처리장을 위한 갯벌 파괴와 수 백개의 철탑을 위한 자연환경파괴 등을 촉발시키는 장본인이라는 사실도 부인할 수 없다. 그렇지만 정부는 국민 건강을 위해서 미세먼지를 감축시켜 나가야 하고 새로운 기후협정에 의해서 의무적으로 온실가스 감축의무를 부담해야 되기 때문에 탈 석탄선언을 하지 않을 수 없다지만 전력생산의 안전성을 우선적으로 염려해야 될 것이다.

정부가 지난해 9차 전력수급계획을 통해 2034년까지 30개 석탄발전소를 폐지하고 이 중 24개를 액화천연가스(LNG)복합발전소로 전환하겠다는 계획을 발표하였다. 이는 2018년 기준 전체 전력의 41.9%를 책임진 석탄발전은 2030년 21.8%까지 비중을 낮추고, LNG발전은 26.8%에서 19.5%까지 줄인다는 계획이다. 대신 신재생에너지 비중을 2018년 6.2%에서 2030년 약 5배 높은 30.2%까지 끌어올리고 2050년에는 석탄발전을 아예 전면 폐기한다는 것이다.

더욱이 지난해 10월 18일 대통령 직속 탄소중립위원회(위원장 김부겸·윤순진)는 제2차 탄소중립위원회 전체회의를 열고 ‘2030 국가 온실가스 감축 목표(NDC)’와 ‘2050 탄소중립 시나리오 안’을 의결했다. 이날 의결된 2030년, 2050년 시나리오는 기존 정부 발표안보다 더욱 상향된 목표를 담았다. 즉 2050 시나리오는 3개 안 중 3안에서만 완전한 탄소중립을 목표로 삼은 반면, 이번 2개 안(A·B안) 모두 완전한 탄소중립을 목표로 삼았다.

또한 석탄발전의 완전한 중단을 천명했고, A안에서는 LNG발전마저 중단하자는 계획이 담겼으며 재생에너지 발전 비중은 60~70.8%까지 끌어올린다는 계획이어서 석탄화력발전의 완전한 폐지는 기정 사실로 인정하게 되었다.

한편 충남도가 탄소중립 시기를 2050년에서 2045년으로 5년 앞당긴다고 발표하였다. 즉 충남도는 2020년 12월 보령화력 1·2호기 조기 폐쇄를 견인하고, 탈석탄·탄소중립 정책에 대한 기업과 정부단체, 금융권의 참여를 이끈 성과를 한 단계 더 발전시켜 2018년 1억6천130만t에 달하는 온실가스를 2030년 9천700만t, 2035년 8천만t, 2040년 4천만t으로 줄이고, 2045년에는 실질적인 탄소중립을 이루겠다고 선언한 셈이다.

충남도는 도내 석탄화력발전 30기 가운데 설치한 지 30년이 됐거나 그 이상 지난 17기를 수명 연장 없이 2035년 폐쇄하도록 할 방침이다. 지난 7월 가동한 신서천화력발전은 수명 단축을 통해 나머지 12기와 함께 2045년 폐쇄 또는 중단토록 조치하기로 했다.

탈석탄 완성을 통해 감축할 수 있는 온실가스는 2018년 기준 1억250만t에 달하고 4천430만t(2018년 기준)인 산업 부문 온실가스 배출량도 대폭 감축한다는 계획이다.

화력발전이란 본래 값 싼 석탄을 연료로 열에너지를 생산하고 증기터빈을 회전시켜 전기를 생산하는 방식이다. 즉 석탄 보일러에서 만든 증기를 다시 가열하여 온도, 압력을 550℃, 250기압 정도로 올려 터빈에 보내며, 발전기를 1분간에 3,000회전 또는 3,600회전으로 전기를 생산하게 되는 것이다. 

그런데 화력발전에서 이용하는 에너지는 전체의 30%밖에 되지 않고 나머지 70%정도가 온배수나 버려지는 에너지로 환경을 오염시키고 있는 것이다. 특히 석탄연소과정에서 방출되는 이산화탄소, 유황산화물, 질소산화물 등이 결국에 대기오염, 수질오염, 토양오염의 원인이 되고 있으며 유황산화물, 질소산화물은 산성비의 원인물질로 밝혀지고 있다. 그래서 정부는 30년 이상 된 화력발전은 우선적으로 폐기하겠다고 선언하게 되었다.

이와 같이 환경오염물질 배출을 억제하기 위해서 화력발전을 폐쇄되어야 하지만 이로 인하여 기존 시설을 파괴하면 버려야 되는 좌초자산이 너무나 크기 때문에 국민경제의 큰 부담으로 남게 된다.

따라서 어떻게 해야 좌초자산을 최소화할 수 있는지 화력발전의 진화발전시킬 수 있는 방안을 지방정부와 지역주민, 그리고 배출업체, 전문가들의 도움을 받아 마련해야 할 것이다. 또한 매 5년마다 배출허가 기준(안)을 작성하고 매년 환경오염물질 저감계획을 수립, 실행하도록 되어 있는 통합환경관리체제를 성공적으로 추진하기 위해서 배출업체와 지역주민, 지방정부가 다함께 머리를 맞대고 지혜를 모아서 효율적인 대책을 마련해야 하는 것이다.

현재 장부가치와 앞으로의 기대이익, 사회환경비용 등을 종합 평가한 결과 A발전소의 실질 잔존가치는 2021년 1320억~2529억원에서 2030년 154억~447억원으로 줄어들 것으로 예상돼 대체로 2천억원정도의 좌초자산이 발생하게 된다는 것이다.

또한 재생에너지의 간헐성 문제 때문에 당장 석탄발전을 없앨 경우 LNG발전이 백업을 해야 하는 상황이며 LNG 가격이 고공행진하는 상황에서 경제성 확보를 위해서라도 석탄발전 유지를 검토할 필요가 있다는 전문가들의 주장이 나오고 있다. 특히 지금 가동을 앞두거나 짓고 있는 석탄발전소도 상당수인데 40년가량의 설계연한을 무시하고 폐지하면 그만큼 자산이 좌초되어 국가적인 손실로 나타나게 된다는 반대의견이 전문가들이 제시하였다.

두산중공업 수석 연구위원 이정우는 “ 두산중공업이 H급 대형 가스터빈 개발 현황 및 탄소중립을 위한 수소터빈의 역할과 가스터빈 설계·제작 기술을 개발하였다. 이는 전 세계 4개국만 보유하던 고난도 기술로 두산중공업은 지난해 5월부터 산업부 국책과제로 발전소 핵심 기자재, 플랜트 최적화 엔지니어링, 환경설비품 등에 대한 국산 표준화를 진행하고 있다, 

국내 발전 5개사(남부발전, 중부발전, 서부발전, 동서발전, 남동발전)도 과제 참여기업이자 수요기업으로 동참해 개발제품을 실증할 예정”이라고 밝히고 있다. 즉 “두산중공업은 친환경 발전원인 수소를 연료로 하는 수소터빈 기술을 개발하여 석탄화력발전을 완전 폐지할 것이 아니라 LNG발전으로 전환, 수소연료발전으로 진화시켜 나갈 수 있는 방안이 마련되었다고 발표하였다.

일본에서는 석탄화력발전에 20% 천연가스나 암모니아를 혼합하여 발전하는 ‘암모니아 발전’이 개발되었다. 암모니아는 수소를 액화시켜 저장, 운송하는 것보다 2분의 1 비용으로 저장, 운송할 수 있는 강점을 갖고 있어 이미 상용화가 이뤄지고 있는 실정이다.

더욱이 암모니아는 수소와 마찬가지로 환경오염물질은 물론 온실가스 배출이 전혀 일어나지 않는 청정에너지로 각광을 받고 있다.

일본의 최대 발전회사인 JERA는 ‘2050 탄소중립’ 계획에서 “기존 화력 설비의 연료 전환과 디지털 변환(최적 제어)을 추진하고, 해상풍력 등 신재생 중심의 미래 전력계통에서 백업전원(변동성 대응 등) 역할을 수행토록 한다”는 계획을 발표하였다. 

연료전환은 수소발전 보급 확대를 위한 징검다리 전원으로써 암모니아 발전을 활용한다는 계획이다. 그리고 디지털 전환을 통하여 고효율 설비를 추진하고 암모니아 혼소발전을 통하여 점차 온실가스 감축목표를 달성하면서 석탄화력발전을 점차 감축시켜 나가겠다는 계획이다, 이 때 탄소포집 저장, 활용기술(CCUS)을 적극 활용하여 온실가스를 감축목표를 달성해 나가고 신재생은 해상풍력을 중심으로 2025년까지 설비용량 5GW를 달성한다는 계획이란다.

이에 일본 정부도 수소발전 보급 이전, 발전용으로 암모니아를 연료로 활용한다는 방침이다. 암모니아는 운송이 용이하고, 발전 연료로 직접 사용이 가능해 화력발전 대체 연료로 주목받고 있으며 수소는 기술개발과 가격경쟁력 확보에 장기간 시간이 필요하기 때문이란다.

2050년 암모니아 3000만t 공급이 목표이며, 해외 투자를 통해 1억t 규모의 통제 가능한 공급망 구축을 목표로 하고 있으며 현재 암모니아 발전단가는 수소의 25% 수준이며, 설비비용은 수소 대비 높지만 운송·제조 비용이 낮다. 현재 비효율 석탄발전과 혼소를 실증 중이며, 2024년부터 본격 보급할 예정이어서 석탄 1기에 암모니아 20% 혼소 시 4000만t의 온실가스를 감축할 것으로 기대된다고 한다.

미국도 전력연구원(EPRI)과 가스기술연구소(GTI)가 2020년에 수소와 암모니아 등을 이용해 전력을 생산하는 ‘저탄소 자원 이행계획’을 세웠다.

국제에너지기구(IEA)는 ‘전환부문 청정에너지 전환을 위한 저탄소 연료의 역할’이란 보고서를 내고 “화력발전에 수소와 암모니아를 연소하는 최근의 기술들은 전력부문 탈탄소화의 추가 도구로 사용될 가능성이 높다”며 “ 암모니아 발전은 석탄화력발전소의 좌초자산(시장환경 변화로 경제성이 사라진 자산)을 최소화하고 재생에너지의 유연성을 높이는 데 큰 도움이 된다”고 밝히고 있다.

우리나라도 이젠 탈석탄화력이나 탈원전문제로 논쟁할 것이 아니라 화석연료시대에서 수소경제시대로 전환시켜 나가는데 최소비용으로 손쉽게 접근하는 방안을 모색해 나가야 할 때라고 여겨진다.