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[2466호] 2017.07.17
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[육지서 전력 40% 공급받으면서 ‘탄소 제로!’] ‘신재생’ 제주의 환상 에너지 고립 한국 축소판

▲ 제주특별자치도 제주시 해안동의 한국전력 서제주변환소. photo 이동훈
지난 7월 10일 찾아간 제주시 해안동 95번지의 한국전력 서제주변환소. 제주공항에서 차로 20분 거리에 있는 서제주변환소는 전남 진도에서 들어오는 113㎞에 달하는 해저송전선의 종착지다. 진도군 임회면에 있는 진도변환소를 거치며 교류(AC)에서 직류(DC)로 바뀐 전기는 남해바다 아래에 매설된 사과 굵기만 한 초고압 직류 송전선(HVDC)을 따라 추자도 아래를 지나 서제주변환소로 들어온다. 서제주변환소에 들어온 전기는 다시 직류에서 교류로 바뀐 뒤 변환소 옆 송전탑을 따라서 제주 전역으로 공급된다. 변환소 주위 송전철탑 아래로 누렁소 두 마리가 풀을 뜯는 모습이 이채로웠다.
   
   두 가닥으로 이뤄진 이 해저송전선의 설비용량은 400㎿(200㎿×2). 제주도 최대 화력발전소인 제주화력발전소(285㎿)보다 설비용량이 크다. 자칫 해저송전선이 끊어지면 제주 지역에 대정전이 올 수도 있다. 그래서 서제주변환소 내 관제센터는 늘 긴장이 감돈다. 해저송전선이 매설된 바다 위의 상선과 어선의 이동 상황을 24시간 밀착감시 중이다. 해저송전선은 한 줄기 굵은 선으로 그 위를 지나는 선박은 삼각형으로 표시됐다. 굵은 선 위를 지나는 삼각형들이 촘촘히 보였다. 한전 제주지역본부 관계자에 따르면, 송전선이 매설된 바다 위에서 선박이 2분 이상 머물 경우 경고방송을 내보낸다. 진도나 추자도, 제주도에 있는 감시선이 긴급 출동해 선박 이동을 명한다. 선박이 무거운 닻을 내리다가 자칫 해저송전선을 훼손하는 것을 예방하기 위해서다.
   
   전남 진도와 제주시 해안동을 잇는 해저송전선이 가설된 것은 2008년 ‘제4차 전력수급 기본계획’에 반영되면서다. 이 계획에 따라 2013년 준공했고, 2014년부터 본격적인 상업운전에 착수했다. 원래 제주도에는 1998년 부설한 전남 해남군의 해남변환소와 제주시 삼양동 제주화력발전소 내의 제주변환소를 연결하는 101㎞ 길이의 해저송전선(300㎿)이 있었다.
   
   하지만 1998년 항공자유화(오픈스카이)를 단행한 후 제주도를 찾는 국내외 관광객이 폭증하면서 문제가 생기기 시작했다. 2002년 중국 단체관광객 무비자 입도(入島)에 이어 2006년 개별 관광객 무비자 입도까지 허용되면서 제주 도내 곳곳에서 호텔·콘도미니엄 등이 우후죽순 들어서며 전력 수요가 급증했다. 한전 관계자는 “호텔이 한 동만 들어서도 조명, 냉난방을 위한 전력 수요가 늘기 마련”이라고 했다. 2007년 서귀포시 화순항의 남제주화력발전소 3·4호기 준공 이후 30% 이상으로 넉넉했던 제주 지역의 전력예비율은 서서히 곤두박질치기 시작했다.
   
   갑작스러운 전력수요 급증과 전력예비율 하락에 제주도에서는 논쟁이 벌어졌다. 전기를 공급하기 위해 30만㎾급 LNG(액화천연가스)복합화력발전소를 신축할 것이냐, 아니면 육지에서 제주를 잇는 해저송전선을 추가할 것이냐는 논쟁이었다. 청정에너지인 LNG의 경우 발전단가가 비쌌다. LNG를 보관할 인수기지를 별도로 만들어야 하는 등 보관도 문제가 됐다.
   
   결국 내린 결론은 육지와 제주를 연결하는 두 가닥(200㎿×2)의 해저송전선을 추가로 매설하는 것이었다. 해저송전선을 통해 가져오는 육지의 전력은 원전 덕분에 발전단가가 훨씬 저렴했다. 전력거래소에 따르면, 육지의 ㎾h 기준 평균 발전단가는 80원인 반면, 제주 지역의 평균 발전단가는 130원이다. 육지는 평균 발전단가가 41.87원에 불과한 원전이 석유(256.44원), LNG(173.07원) 등의 평균 발전단가를 끌어내리는 구조다. 한전 제주지역본부의 한 관계자는 “그나마 기름값이 내려가면서 제주 지역 발전단가가 많이 낮아졌다”며 “한때는 2.5배에 달한 적도 있다”고 했다.
   
   해저송전선은 LNG 인수기지처럼 다들 꺼리는 별도의 보관시설 건립도 필요 없었다. 제주에 있는 기존 전력망과 연결만 하면 얼마든지 육지의 싼 전기를 끌어다 쓸 수 있어 일석이조였다. 제주대 교수를 지낸 정범진 경희대 원자력공학과 교수는 “육지에서 남는 전력을 제주도에 보내주는 것이라고 보면 된다”며 “딱히 어디서 온 전력이라고 말할 수는 없지만 대부분 전남 영광에서 온 전력이라고 보면 틀림없을 것”이라고 했다. 영광에 있는 한빛원전은 광주·전남 지역 전력공급의 핵이다.
   
   

   1926년 최초로 전기 공급
   
제주도가 최초로 전깃불을 밝힌 것은 일제강점기 때인 1926년이다. 오늘날 한전 제주지역본부의 전신이라고 할 수 있는 ‘제주전기’라는 전력회사가 지금의 제주항 앞 산지변전소 자리에 40㎾급 내연발전기를 설치하면서다. 중유를 원료로 제주시내 500여 일본인 가구에 전기를 공급한 것이 시초다. 근대적 발전소가 들어선 것은 1943년 일제가 서귀포 천지연폭포 상류에 165㎾급의 댐수로식 수력발전소를 건설하면서다. 일제가 중국 공습의 전초기지로 조성한 서귀포시 대정읍 모슬포비행장(알뜨르비행장)에 전력을 공급하기 위한 목적이었다. 일제가 세운 이 발전소는 1945년 광복 이후에도 추가 증설을 거듭해 1972년까지 가동됐다.
   
   현재 제주도 전력의 대부분을 공급하는 것은 제주시 삼양동에 있는 제주화력발전소(옛 북제주화력발전소·285㎿)와 서귀포시 안덕면 화순항에 있는 남제주화력발전소(200㎿), 제주시 한림읍에 있는 한림복합화력발전소(105㎿) 세 곳이다. 한전 자회사인 한국중부발전과 한국남부발전이 각각 운영하는 화력발전소로 경유와 중유(重油) 등 석유를 주 에너지원으로 한다. 제주도에는 발전단가가 저렴한 원자력발전이나 석탄화력은 없다. 한전 제주지역본부의 관계자는 “제주도는 관광섬으로 개발돼 탄(炭)가루가 날리는 석탄화력 대신 석유화력으로 발전한다”고 했다.
   
   대신 부족한 전력을 메워주는 것이 전남 해남과 진도에서 들어오는 해저송전선이다. 한전 관계자에 따르면, 두 가닥의 해저송전선의 설비용량은 700㎿. 한전 관계자는 “보수적으로 잡아 공급용량은 400㎿로 제주 전체 전력공급량의 약 40%를 차지하는 비중”이라고 했다. 두 갈래의 해저송전선 운전으로 제주도가 얻는 발전연료 절감액 등 경제효과는 하루 13억원, 연간 4790억원에 달한다.
   
   하지만 지금은 이마저도 불안하다. 2013년 국내 최초 전기차 민간보급을 시작한 이래 전기차로 인한 전력수요가 급증하면서다. 제주도는 도내 등록된 자동차 46만여대를 모두 전기차로 교체할 계획이다. 약 7만5000기의 전기차 충전시설을 설치하는 계획도 추진 중이다. 이에 오는 2018년 6월을 목표로 제주화력발전소 내에 20만㎾(200㎿)급 LNG복합화력발전소를 추가로 짓고 있다. 이와 동시에 제주도는 육지와 제주도를 연결하는 해저송전선을 한 가닥 더 매설하는 방안을 추진 중이다. 매설 시기도 당초 2025년까지 부설하려던 계획에서 2021년으로 4년이나 앞당겼다. 한전 제주지역본부의 한 관계자는 “시기만 2021년으로 앞당겨진 상태로 어디를 경과해 들어올지 구체적 장소는 물색 중”이라고 했다.
   
   제주도가 역점적으로 추진하는 풍력·태양광과 같은 신재생에너지는 급증하는 제주도의 전력수요를 따라가기에 역부족이다. 제주도 동북부 해안가인 제주시 구좌읍 일대 4곳의 풍력발전단지(동복·북촌, 행원, 김녕, 월정)를 비롯해 제주 전역에 풍력발전기를 설치했지만, 전체 전력공급에서 차지하는 비중은 아직 미미하다. 당초 제주도는 바람·돌·여자가 많은 ‘삼다도(三多島)’라고 해서 풍력발전에 많은 기대를 걸어왔다.
   
   하지만 풍력발전이 여름철 전력공급에서 차지하는 비중은 3%에 불과하다. 그나마 북서풍이 줄기차게 부는 겨울철에야 15% 정도로 올라가는 정도다. 한전 관계자는 “여름에는 제주도에도 바람이 많이 안 분다”고 말했다. 태양광이나 소(小)수력, 파력 등은 생색내기에 그치는 수준이다.
   
   전력거래소(KPX) 제주지사 역시 풍력발전 때문에 골치가 아프다. 풍력발전의 경우 발전력을 줄이는 쪽으로는 통제가 가능하지만, 발전력을 늘릴 수가 없다는 단점이 있다. 바람이 불기를 ‘바람신(風神)’에게 기도하는 수밖에 없다. 전력거래소의 한 관계자는 “차량에서 브레이크는 밟을 수 있는데, 액셀러레이터를 못 밟는 것과 같다”고 했다. 필요한 전력을 즉각 공급할 수 있는 것은 원전이나 화력발전소가 가진 가장 큰 장점이다. 풍력은 바람이 불지 않아 발전력이 떨어지면 법적으로 규정한 전기 품질표준인 주파수 ‘60±0.1㎐’를 맞출 수 없다. 전력품질인 주파수에 이상이 생기면 전자제품의 가동에 영향을 줄 수밖에 없고 제품수명을 단축시킨다.
   
   
▲ 제주시의 한 전기차 급속충전소에서 충전 중인 전기차. photo 이혜운 조선일보 기자

   HVDC 기술 확보가 먼저
   
   결국 ‘2030년 카본 프리 아일랜드(Carbon Free Island·탄소제로섬)’를 표방한 제주도의 ‘청정제주’ 정책도 육지의 원전(原電)에서 생산한 값싸고 안정적인 전력 덕분에 가능한 일이다. 그나마 육지에서 제주도로 전기를 보내는 두 갈래의 해저송전선이 끊어지기라도 하면, ‘탄소제로’는 고사하고 구석기시대로 돌아갈 판이다. 실제 인도네시아 마두라섬에서는 1999년 해저송전선이 정박한 배의 닻에 걸려 끊어지는 바람에 아수라장으로 변한 적이 있다. 중소도시 규모에 불과한 66만명의 인구가 필요한 전력조차 자체 공급하지 못하는 ‘제주특별자치도’ 신재생에너지의 한계라 해도 과언이 아니다.
   
   제주도의 이같은 전력수급 사정은 육지에도 시사하는 바가 크다. 제주도와 같이 한국 역시 국가 전체적으로 봤을 때 에너지 측면에서 완전히 고립된 섬과 같다. 석탄이나 석유 같은 화석에너지원은 거의 전량 수입에 의존한다. 비싼 값에 석탄, 석유를 배로 실어와 해안가에 있는 발전소에서 태워 자체적으로 전력수요를 해결해야 한다. 그간에는 ‘제3의 불’이라고 불리는 원자력발전을 통해 전력수요의 상당 부분을 해결해왔다. 하지만 문재인 정부의 ‘탈핵(脫核)’ 공약에 따라 원전을 정지하고 신재생에너지에 과잉 의존할 경우 자칫 심각한 문제가 발생할 수 있다.
   
   제주도와 육지는 전력소비 형태가 다르다. 여름철과 겨울철의 전력사용량이 거의 동일한 것도 제주도의 특징이다. 육지에는 공장 등 산업시설의 전력사용량이 많은 데 반해, 제주도는 공장이 거의 없어 전력수요 예측도 비교적 쉬운 편이다. 정범진 경희대 원자력공학과 교수는 “육지의 전력 피크타임이 오후 3시경인 데 반해, 공장이 거의 없는 제주도는 오후 6시경이 피크타임”이라며 “제주도는 인구도 한국 전체의 1%, 전력소비도 1% 정도라서 ‘1%의 섬’이라고 불리는데 1%를 전체에 확대 적용하는 것은 너무나 위험한 발상”이라고 했다.
   
   제주도의 경우 바람이 불지 않아 풍력발전기가 안 돌아가면, 육지와 연결된 해저송전선을 통해 대체전력을 공급받으면 그만이다. 비록 ‘특별자치도’라고 해도 한 국가 소속인 까닭에 육지에서 생산한 전력을 싼값에 가져간다고 시비 걸 사람도 없다. 한국은 중국·일본 등 주변국과 전력망이 연계돼 있지 않다. 신재생에너지에 과잉 의존하다가 자칫 바람이 불지 않거나, 일조량이 모자라 전력 공급에 차질이 생기면 큰 문제가 된다. 급하게 전력을 사올 나라도 없거니와 추후 전력망을 연결한다고 해도 정치적·군사적 이유로 전력을 팔지 장담할 수도 없다.
   
   ‘탈원전’을 선언한 5개국(독일·벨기에·스위스·이탈리아·대만) 가운데 4개국이 유럽에 있는 까닭은 서로 전력망이 연계돼 있는 덕분이다. 이웃 국가들끼리 전력망이 연계돼 있는 까닭에 전력 부족 시 사오면 그만이라는 자신감과 신뢰가 밑바탕에 깔려 있다. 하지만 에너지 측면에서 고립된 섬인 한국이나 대만이 신재생에너지만 믿고 탈원전을 하다가 전력 공급에 차질을 빚으면 ‘제한송전’이나 ‘대정전(블랙아웃)’이 불가피할 수도 있다. 대만은 최근 정지된 원전 재가동을 승인하는 등 탈원전 대열에서 이탈할 조짐도 보인다.
   
   결국 문재인 정부의 ‘탈핵’ ‘탈원전’ 공약 실천을 위해 ‘2030년 신재생에너지 20%’를 달성하려면, 적어도 대정전과 같은 예기치 못한 비상상황에 대비해 주변국들과 해저송전선을 구축하여전력망을 연계해야 한다는 결론이 나온다. 주변국인 중국·일본·러시아 등과 전력망을 연계해 각 나라의 전력수급 상황에 따라 서로 전력을 빌리고 빌려줄 수 있는 안전망을 구축하는 사업이다. 한전의 한 관계자는 “한·중, 한·일, 한·러 간 전력망 연계는 ‘동북아 수퍼 그리드(Supergrid)’라고 해서 그간 한전이 숙원사업으로 추진해왔던 것”이라고 말했다.
   
   한국의 경우 한·중·일 3국의 가운데 위치한 지리적 이점에도 불구하고, 초고압 직류 송전기술 부족으로 ‘동북아 수퍼그리드’ 사업을 주도할 위치에 있지 않다는 것이 최대 고민이다. ‘송전기술의 꽃’이라고 불리는 ‘초고압 직류 송전(HVDC)’ 기술은 ABB(스위스·스웨덴), 알스톰(프랑스), 지멘스(독일) 등이 세계 시장의 90% 이상을 장악하고 있다. 한전에 따르면, 초고압 직류 송전 시장은 2019년 23조원가량으로 확대될 것으로 추산하고 있다.
   
   고압으로 수십~수백m 아래 해저 바닥을 파낸 뒤 송전선을 포설하고, 돌덩이와 콘크리트 등으로 덮는 시공 자체의 난이도도 만만치 않다. 이런 까닭에 전남 해남, 진도와 제주도를 연결하는 해저송전선 역시 자체적인 기술부족으로 TGV고속전철을 납품하며 한국과 인연을 맺은 알스톰의 도움으로 건설했다.
   
   국내 업체로는 LS, 효성 등이 이 분야에 관심을 보이고 있지만 아직 걸음마 단계에 불과하다는 것이 업계 관계자의 설명이다. 1998년 해남~제주 간 해저송전선 매설 때 알카텔 송전선을 썼던 것에서, 2013년 진도~서제주 간 해저송전선 매설 때 LS전선의 케이블로 대체하는 정도에 그쳤다. 2차 해저송전선 매설 때 역시 한전과 알스톰이 51 대 49 지분으로 합작회사인 ‘KAPES’를 설립하는 식으로 원천기술 지원을 받았다.
   
   일본은 1965년 ABB의 기술지원으로 사쿠마(佐久間)변환소를 세운 후 500㎸급 설계기술을 확보했다. 중국은 서쪽의 남는 전기를 동쪽으로 보내는 ‘서전동송(西電東送)’ 프로젝트와 같은 국가적 대역사(大役事)를 통해 장거리 초고압 송전기술을 확보했다. 서전동송 사업의 핵심이 윈난성 진사강(金沙江)의 중국 3대 수력발전소인 샹자(向家)댐(6400㎿)에서 중국 최대 전력수요처인 상하이까지 가는 길이 2071㎞, 800㎸의 초고압 송전선이다. 진도~서제주 간 해저송전선(250㎸)의 3배가 넘는 세계 최초 800㎸급 초고압 송전선으로, 대략 원전 6~7기에 달하는 발전용량을 보낼 수 있는 송전선이다.
   
   2013년에는 중국 제작사의 지원으로 제주시 한림읍에 초고압 직류 송전선(HVDC) 실증단지를 구축하기도 했다. 한전에 따르면, 중국 측이 원천기술을 제공하지 않아 사업화가 어려움에 봉착했다. 결국 탈원전이나 에너지 자립은 관련 기술을 충분히 확보하고 난 뒤에야 도전해 볼 만한 과제라는 얘기다. 하지만 한국은 기술 자립에 이어 해외 수출에까지 성공한 원전을 하루아침에 내팽개치고, 미지의 신재생에너지 시대로 나아가려는 중이다. 탄소 없는 신세계가 열릴지 전기 없는 구석기시대로 돌아갈지 기로(岐路)에 섰다.
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