수소경제 최전선…국내 최고령 발전소의 변신

서부발전 평택발전본부…국내 최고령 화력발전소
2020년 LNG로 연료전환…미세먼지 84% 줄여
수소경제 최전선 도약 구상…50% 혼소 실증 추진
기존 화력발전 인프라 활용 가능…재정 부담 완화

경기 평택에 위치한 한국서부발전 평택2복합화력발전소. [사진 = 이준형 기자]

[아시아경제 평택=이준형 기자] 경기 평택에 위치한 한국서부발전 평택발전본부. 1980년부터 가동된 이곳은 국내 최고령 화력발전소로 꼽힌다. 서울 및 경기 약 90만 가구에 연평균 4602GWh의 전력을 공급하며 지난 42년 동안 수도권 전력계통의 핵심으로 자리매김했다는 평가를 받는다. 2020년에는 350MW급 기력발전소 4기 발전연료를 기존 중유에서 액화천연가스(LNG)로 전환해 미세먼지 발생량을 84% 가까이 줄이기도 했다. 연간 미세먼지 감축량은 약 120만t으로, 승용차 10만대를 줄이는 효과가 있다.

평택발전본부는 지난해부터 또다시 ‘친환경 변신’을 시도하고 있다. 평택발전본부를 2050 탄소중립의 핵심인 수소 경제 최전선으로 삼겠다는 구상이다. 이에 서부발전은 한화임팩트와 손잡고 지난해 3월부터 수소 혼소(混燒) 발전 실증을 추진 중이다. 수명 만료로 2017년 가동이 중단된 평택1복합발전소의 80MW급 가스터빈을 활용해 2023년 초까지 50% 이상의 수소 혼소가 가능한 발전설비를 개발하는 게 목표다. 서부발전이 실증에 성공하면 세계 최고 수준의 수소 혼소 가스터빈 기술을 보유하게 된다.

한국서부발전 관계자가 평택2복합화력발전소에 대해 설명하고 있다. [사진 = 이준형 기자]

가스터빈 '출구전략'

수소 혼소의 온실가스 감축 효과는 상당하다. 서부발전에 따르면 LNG 가스터빈의 수소 혼소율을 10%로 끌어올리면 이산화탄소(CO2) 배출량을 10% 낮출 수 있다. 서부발전이 목표로 삼은 수소 혼소율 50%의 가스터빈은 CO2 배출량이 기존 발전설비 대비 21% 낮다. 서부발전은 수소 혼소가 본격화하면 기존 복합화력발전소의 CO2 배출량을 기존 kWh당 389g에서 최대 233g까지 156g 낮출 수 있을 것으로 보고 있다.

수소 혼소의 장점은 이뿐만이 아니다. 서부발전이 수소 혼소 기술개발에 속도를 내고 있는 건 가스터빈 출구전략을 마련하기 위해서다. 탄소중립을 위해 2050년까지 온실가스 배출량을 ‘제로’로 줄이려면 LNG 기반의 가스터빈은 사실상 퇴출 수순을 밟는다. 서부발전 관계자는 “화력발전 인프라를 좌초자산화하지 않으려면 수소 혼소를 통해 온실가스 배출량을 줄여야 한다”면서 “기존 설비를 그대로 활용해 부지 확보 등 대규모 투자에 따른 재정 부담도 완화할 수 있다”고 설명했다.

주요국이 수소 혼소는 물론 암모니아 혼소 기술개발에도 공을 들이고 있는 이유다. 암모니아는 수소와 마찬가지로 혼소 비율을 높일수록 온실가스 배출량이 줄어든다. 서부발전의 2100MW급 태안화력발전소 1·2호기에 암모니아 20%를 혼소하면 연간 약 220만t의 CO2 배출량을 감축할 수 있을 정도다. 일본은 이미 암모니아를 20%까지 혼소할 수 있는 가스터빈을 개발해 아이치현에 위치한 1000MW급 헤키난 석탄발전소에서 실증을 진행하고 있다.

경기 평택에 위치한 한국가스공사 평택 액화천연가스(LNG)기지 전경. [사진제공 = 한국가스공사]

수소 인프라가 관건

관건은 수소 공급 인프라다. 암모니아는 국내에서도 저장·운반 기술이 상용화돼 대량 공급에 큰 문제가 없다. 반면 액화수소는 LNG 저장온도(영하 161도)보다 92도 낮은 영하 253도에 저장·보관해야 하는 기술적 어려움으로 인해 아직 관련 기술이 개발 중인 단계다.

서부발전은 한국가스공사 와 협업해 안정적인 수소 공급 체계를 갖추겠다는 입장이다. 가스공사는 수소가 최종적인 친환경 발전연료로 자리매김할 것이라는 판단 하에 올해부터 액화수소 투자를 본격화하고 있다. LNG 사업을 통해 쌓은 극저온 기술력을 액화수소 분야에도 활용할 수 있어 글로벌 경쟁력은 충분하다는 게 가스공사 판단이다. 가스공사 관계자는 “LNG와 액화수소 사업은 기술적 접근 방식이 유사하다”면서 “인수기지 프로세스도 동일해 기존 LNG 설계·운영 노하우를 적용할 수 있다”고 말했다.

세종=이준형 기자 gilson@asiae.co.kr