친환경 미래 성장의 동력, 수소 에너지 전환 사업

[출처: 한국서부발전 웹진 서부공감 VOL. 120]

 

한국서부발전은 정부의 탄소중립 정책 추진에 따른 에너지 전환에 대응하기 위해 무탄소 에너지 전환 사업을 진행하고 있다. 사업을 총괄 진행하는 수소사업실은 청정수소발전제도에 따라 새롭게 시작되는 청정수소 발전 시장 입찰 참여도 준비 중이다. 수소 혼소/전소 분야에서 선제적 핵심 기술 확보 및 국내 확산에 기여하는 등 한국서부발전의 에너지 전환을 위해 노력하고 있는 수소사업실의 수소/암모니아 등 무탄소 발전 사업을 소개한다.

수소에너지처 수소사업실 최병규 실장

글. 송지유 사진. 고인순, 안지섭

Net-Zero 달성을 위한 에너지 전환 총괄

탄소중립을 목표로 하는 에너지 전환이 전 세계 에너지 시장의 과제로 떠오른 가운데, 수소 에너지 공급 사업이 더욱 중요해지고 있다. 이에 한국서부발전에서는 ‘수소 혼소’ 발전 사업으로 친환경 발전소 구현에 앞장서고 있다. 바로 이 수소 사업의 주축이 되는 조직이 수소에너지처 수소사업실이다.
“수소사업실에서는 우리 회사의 넷제로(Net-Zero) 달성을 위해 에너지 전환을 총괄하고 있습니다. 특히 회사의 주 발전 설비인 유연탄과 액화천연가스(LNG)를 탄소가 포함되지 않는 수소와 암모니아 혼소 혹은 전소 등 무탄소 발전으로 에너지 전환하는 사업을 주요 업무로 추진하고 있습니다.”
최병규 실장은 지난해 12월에 기존 수소 관련 담당 부서를 개편하고 수소사업실로 새롭게 출범하면서 사업에 더욱 박차를 가하고 있다고 소개했다. 수소의 생산 활용 기술 개발과 사업화를 담당하기 위해 출범한 만큼 수소사업실은 한국서부발전 그리고 더 나아가 국가의 미래 성장 에너지를 창출하기 위해 전력 질주하고 있다.
“우리 회사는 타 기관보다 빠르게 2021년부터 석탄화력 기반의 발전 시스템을 수소 혼소 발전 사업으로 사업체계를 전환하는 데 힘써왔습니다. 특히 2023년 6월 세계 최초로 80MW급 가스터빈에 60% 가까이 수소 혼소를 성공하며, 수소를 혼입해 연소하는 기술을 리드하고 있지요. 실제 가스터빈을 활용하다 보니 우리의 수소 혼소 기술이 글로벌 기업들의 기술적인 이정표가 되고 있습니다.”
한국서부발전이 추진하고 있는 수소 혼소 발전은 기존 LNG에 수소 연료를 혼합한 후 이를 연소한 가스로 터빈을 운영하는 방식으로, 수소 비율이 높을수록 이산화탄소를 더 많이 줄일 수 있다는 장점이 있다. 때문에 탄소중립과 더불어 수소경제 활성화에 기여할 발전 기술로 주목받고 있다.

 

청정수소발전제도(CHPS)와 청정수소 발전 입찰

정부는 2050년 온실가스 순 배출량을 ‘O’으로 하는 Net-Zero 달성을 위한 목표로, ‘2030 국가 온실가스 감축목표’(NDC, Nationally Determined Contribution)를 40%로 설정했다. 2030 NDC 달성을 위해서는 발전 부문에서의 에너지 개선을 통한 온실가스 감축 기여도가 각 산업 분야 중 가장 높게 설정돼 있다. 따라서 국가 온실가스 감축 목표 달성을 위해 수소발전 도입은 필수적이며, 새롭게 시행되는 ‘청정수소발전제도’(CHPS)가 발전산업계의 화두로 떠올랐다.
“2024년 5월에 개설된 청정수소발전제도(CHPS)는 온실가스 배출을 저감하기 위해 대규모 발전 사업자에게 일정 비율의 전력을 청정수소로 생산하고 발전 부문에서의 청정수소 사용을 유도하는 정책입니다. 이에 따라 청정수소 발전량을 단계별로 확대하기 위해 2024년 6.5TWh, 2025년 3.0TWh의 청정연료 발전량을 입찰해 생산한다는 계획을 세웠습니다.”
이에 따라 올해부터 세계 최초로 청정수소 발전 입찰시장이 개설되는데, 시장 내 전력 판매는 ‘경쟁입찰’로서 ‘가격/비가격’ 요소로 평가되는 구조이며 여기서 낙찰을 받아야 무탄소(수소, 암모니아) 발전 사업이 가능하다. 낙찰된 발전사는 수소, 암모니아 인프라 구축을 위해 3년간의 준비 기간 이후 15년간 청정수소 발전 사업을 추진할 수 있다.
“우리 회사는 서인천 복합의 F급 가스터빈 50% 수소 혼소, 평택 유휴 부지를 활용한 수소 전소, 태안 최신 석탄화력 9, 10호기 보일러 20% 암모니아 혼소 등 무탄소 발전을 위해 청정수소 발전 입찰시장 참여를 준비하고 있습니다. 그 일환으로 수소에너지처는 올해 청정수소 발전 입찰 참여를 위해 정부부처, 지자체, 전력거래소, 제작사, 타 발전사 등 다양한 이해관계자와 협력해 무탄소 발전을 위해 노력하고 있습니다.”
그린수소 사업의 선두 주자로서 한국서부발전은 청정수소 발전 입찰시장에서도 경쟁력 있고 차별화된 솔루션을 보유하고 있다. 실제로 서인천발전본부의 150MW 가스터빈을 대상으로 세계 최고 수준인 수소 혼소율 50% 이상, 이산화탄소 기존 대비 20% 저감을 목표로 정부과제도 주관·추진하고 있다.

한국서부발전은
수소 에너지 전환 사업을 추진하며 공공기관으로서 에너지 전환이라는 국가 정책에 기여하면서, 국내에서의 선도적 기술력 및 글로벌 선행 사례로서의 위상도 높여가고 있다.

 

아무도 가지 않은 길을 개척하다

“한국서부발전은 수소 혼소/전소 분야에서 선제적으로 핵심 기술을 확보하고 국내에 확산시키는데 기여했습니다. 특히 수입에 전적으로 의존해 오던 수소 혼소 전용 연소기, 연료혼합기 등 핵심 기자재의 국산화를 위해 설계 중이며, 빠르면 2028년 수소 혼소 실증에 적용될 기자재의 국내 제작을 올해 하반기부터 시작할 것으로 예상하고 있습니다.”
최병규 수소사업실장은 그동안 기술 혁신, 현장 적용에서 두각을 나타냈던 한국서부발전의 DNA를 본받아 무탄소 분야에서도 국내 산업기반, 기술 확보에 선도적인 역할을 하고 있다는 자부심을 내비쳤다. 특히 수소 혼소 등 무탄소 발전 시장에서 우리가 세계 시장 기술을 선도하고 있고, 국제적 품질 수준 및 안전 등은 해외에서 벤치마킹하고 있을 정도로 큰 성과를 냈다.
“에너지 전환을 하다 보면 새로운 무탄소 기체 연료를 대규모로 취급하게 되는데, 그에 대한 안전 대비는 물론 에너지 연료의 교체로 인한 설비 개선과 품질 관리가 매우 중요합니다. 예를 들어 가솔린 자동차를 타다가 다른 연료로 바꾸면 그에 맞춰 설비도 바뀌어야 당연한 일이겠죠. 그처럼 에너지 전환 과정에서 기술력과 품질 확보, 안정적인 전력 생산 및 더 안전하고 깨끗한 연료로 전환하는 관점에 집중하고 있습니다.”
수소사업실은 에너지 전환 과정에서 현재 운영하는 설비 등의 품질력 향상에도 중점을 두고 있다. 또한 이런 과정에서 회사에 이득이 되는 사업의 개발도 병행하고 있다.
물론 혁신적인 변화를 이루고 새로운 길을 만들어 가는 과정은 결코 쉽지 않을 터다.
“청정수소발전제도는 세계에서 가장 빠르게 우리나라에서 개설되었습니다. 하지만 대규모 무탄소 연료 조달, 인프라 구축 등 짧은 시간 내에 굵직한 신규 프로젝트를 추진하다 보니 다양한 이해관계자와의 소통과 협력이 매우 중요한 시기입니다. 아무도 가지 않은 길을 개척해야 하다 보니 다양한 어려움에 직면하고 있습니다. 하지만 새로운 길을 개척하는 어려움에도 불구하고 발생 가능한 리스크에 철저하게 대응해 나가며 어려움을 극복하겠습니다.”
앞으로도 수소사업실에서는 해야 할 과제가 산적해 있다. 우선 기존 운영 중인 태안 9, 10호기 최신 석탄화력과 서인천, 평택 등 복합화력에 암모니아와 수소를 혼소해 무탄소 발전을 추진하는 것이 당면한 과제다. 중장기적으로는 이산화탄소 배출 제로를 달성하기 위해 발전 분야의 에너지 전환을 이끌 수 있는 수소 혼소 및 암모니아 혼소의 핵심 기술을 개발하고, 2050년 이전까지 탄소중립을 자체적으로 달성하고자 한다.
한국서부발전은 수소 에너지 전환 사업을 추진하며 공공기관으로서 에너지 전환이라는 국가 정책에 기여하면서, 국내에서 선도적 기술력 및 글로벌 선행 사례로서의 위상도 높여가고 있다. 아무도 가지 않은 길을 개척하며 에너지 전환 사업을 추진하고 있는 수소사업실은 한국서부발전의 미래 성장을 견인하는 가장 큰 동력이 되고 있다.

 

한국서부발전 무탄소, 친환경 발전 계획

2023년 4월

150MW급 발전용 정부과제 기획, 착수(서인천 150MW 가스터빈 대상 수소혼소율 50% 이상, 이산화탄소 기존 대비 20% 저감 목표로 기술 개발·실증 추진)

2023년 6월

80MW급 대용량 가스터빈 수소 혼소 실증 성공적으로 완료

2024년~

150MW 가스터빈 수소 혼소 실증을 위한 기자재 국내 제작, 수소 공급 인프라 준비

2028년~

서인천·태안 등 수소·암모니아 혼소/전소를 통한 무탄소 발전

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청정수소발전 추진계획 및 중장기 전략 전사 공유 워크숍

수소에너지처는 7월 18~19일 양일간 충남 덕산 스플라스 리솜에서 무탄소 발전을 위한 ‘청정수소발전 추진계획 및 중장기 전략 전사 공유 1차 워크숍’(이하 워크숍)을 진행했다. 정부 및 전력거래소가 주관한 청정수소발전제도가 올해 5월에 전 세계 최초로 개설된 데 대해 우리 회사는 탄소중립 추진을 위한 정책, 제도에 선제적으로 대응하고자 80MW급 가스터빈 50% 이상 수소 혼소를 성공적으로 수행하고, 150MW 가스터빈 50% 이상 수소 혼소 정부과제를 주관하는 등 무탄소 발전 실증 및 상용화를 위해 많은 기여를 하고 있다.

이번 워크숍에는 본사, 사업소, 한국전력공사, 전력연구원, 두산에너빌리티, 딜로이트안진 관계자 등 54명이 참여해 수소, 수소화합물 도입, 인프라 구축, 청정수소발전제도 참여 방안에 관한 계획을 공유하고 현안 사항에 대해 논의했다. 향후 T/F회의를 통해 본사, 사업소 간 협력이 필요한 사항과 대외 기관 조율이 필요한 현안 사항도 지속적으로 해소해 나갈 예정이다. 수소에너지처는 친환경 무탄소 에너지 시장의 확대에 대비해 최고의 기술력과 품질을 바탕으로 First Mover로서 적극적인 역할을 선도해 나갈 것이라고 밝혔다.

수소에너지처는 친환경 무탄소 에너지 시장의 확대에 대비해 최고의 기술력과 품질을 바탕으로 First Mover로서 적극적인 역할을 선도해 나갈 것이라고 밝혔다.

[출처: 한국서부발전 웹진 서부공감 VOL. 120]