[서울파이낸스 김혜경 기자] '재생에너지 3020 계획'이 본격 시행된 이후 올해 상반기까지 당초 목표의 1.56배를 초과 달성한 것으로 나타났다. 에너지전환은 거스를 수 없는 시대의 대세라는 점에서 에너지 공기업도 정부 정책에 발맞춰 각 사별 목표를 수립하고 미래 에너지 구상에 몰두하고 있다. 에너지전환과 디지털변환이라는 두 가지 숙제를 풀기 위해 전력산업 생태계에도 변화가 일어나고 있다. 

◇ 'IDPP' 지휘하는 한전···"에너지전환과 디지털변환은 한 몸" 

2030년까지 재생에너지 발전비율을 20%로 끌어올리겠다는 정부 계획에 따라 한국전력은 해상풍력(2.9GW), 태양광(2.9GW) 등 재생에너지 5.8GW를 보급할 계획이다. 한전은 전기사업법 제7조에 따라 직접발전 사업을 할 수 없으므로 그동안 SPC(특수목적회사) 출자·설립 방식으로 신재생 사업을 수행해왔다. 

우선 한전은 서남해 해상풍력 1단계 실증단지(60MW)를 10월 준공할 예정이다. 2011년 발전 6사와 공동으로 설립한 한국해상풍력 주식회사를 통해 착수된 해당 사업은 서남해 일대에 2.5GW 규모의 해상풍력을 조성하는 것이 목표다. 한전은 단지설계와 계통연계 건설을 전담하면서 154kV급 무인 해상변전소 설치와 통합운영시스템 적용 등 관련 기술 개발 확보에 주력했다. 

100MW급 제주 한림 해상풍력사업도 추진 중이다. 2017년 12월 SPC를 설립한 후 올해 내로 주기기 선정과 인허가를 완료하고, 2020년 발전소 건설에 착수해 2023년 상업운전을 개시할 예정이다. 현재 한전은 한국해상풍력 등 4개 SPC를 통해 신재생 사업을 추진하고 있다. 사업 규모는 발전용량 273MW, 총 사업비는 약 1조2000억원이다. 

태양광 사업의 경우 2015년 밀양 송전선로 주변 지역주민을 지원하기 위한 밀양 태양광 사업을 시작해 올해 7월 준공했다. 2016년에는 발전 6사와 학교 옥상 태양광사업을 개발하기 위한 특수목적법인 '햇빛새싹발전소'를 설립한 바 있다. 2020년까지 2000억원을 투입해 전국 634개 학교와 국방부, 지자체 등 공공부지에 110MW 규모의 태양광을 설치한다는 계획이다. 이와 함께 신안 안좌도 태양광 융복합 사업 추진도 검토 중이다. 

발전 환경의 변화는 디지털 변환도 촉진하고 있다. 현재 한전 디지털변환처와 전력연구원 등의 주도로 '지능형디지털발전소(IDPP)' 사업이 추진되고 있다. 전력망 노후화로 인한 효율 저하와 맞물려 재생에너지 등 분산형 전원 확대로 인한 계통 변동성 완화를 위해서는 계통 지능화가 필수라는 것이다. 

IDPP란 발전소의 주요기기인 보일러와 터빈, 발전기, 보조기기의 설계와 운전, 예방정비 등 전주기를 사물인터넷(IoT), 빅데이터 플랫폼 기술과 접목해 디지털 공간에서 형상화함으로써 운영효율을 극대화하는 기술이다. 전력그룹사 디지털발전소 공동 구축 프로젝트는 지난 5월부터 본격 추진되고 있으며 한전과 발전 5사, 한전KPS 등 총 7개사가 참여하고 있다. 사업기간은 2017년 4월부터 2023년 4월까지다. 발전분야 표준플랫폼 구축과 빅데이터, 인공지능 기술을 이용한 발전소 진단, 예측 프로그램 15종의 개발을 추진 중이다. 

◇ 제주에 '국내 최초 해상풍력' 건설한 남동발전 

남동발전은 2030년까지 재생에너지 발전비중 25% 이상(7952MW) 달성을 목표로 세웠다. 구체적으로는 △태양광 40% △풍력 47% △연료전지 4% △바이오 4% 등이다. 2022년까지 육·수상 태양광, 연료전지 중심의 사업개발과 해상풍력 및 복합단지 등 대규모 에너지원 사업을 추진하고, 2030년까지는 3GW급 대규모 해상풍력 사업을 실시한다는 계획이다. 

남동발전은 육상 재생에너지의 개발 한계를 극복하고자 해상풍력과 수상태양광에 집중하고 있다. 국내 최초 제주 탐라해상풍력(30MW) 준공 경험을 바탕으로 완도 해상풍력(600MW) 등을 추진하는 중이다. 군산 수상태양광(18.7MW) 사업의 경우 지난해 2월 착공돼 5개월 만에 발전설비를 갖추고 상업운전에 들어갔고, 전라남도 고흥군에서는 고흥호 수상태양광(60MW) 사업이 진행되고 있다.

한전-발전사 간 IDPP 공동 구축 사업에서 남동발전은 보일러 부문을 담당하고 있다. 향후 남동 스마트발전소와 연계한다는 계획이다. 발전소 데이터 수집, 저장·인출·고속처리를 위한 소프트웨어 개발 등을 통해 이상징후 감지모델 설계를 진행하고 있다. 기존 CCTV 영상에 학습기능을 적용해 이상징후를 자동인지하는 '스마트영상분석시스템'을 개발하고, 인공지능(AI) 기술로 업그레이드 한다는 계획이다. 안전사고 예방에 활용이 가능할 것으로 회사는 기대하고 있다. 

◇ '3UP' 전략 앞세운 중부발전···태양광·연료전지에 집중

중부발전은 전체 발전량의 20%를 재생에너지로 공급한다는 목표다. 사장 직속 기구인 '삶의 질 향상 위원회'를 구성해 운영하고 있으며 △Size up(대규모) △Speed up(가속화) △Share up(주민참여·수익공유)라는 '3UP' 전략을 통해 에너지전환을 이끈다는 계획이다. 

우선 태양광 발전량을 3.6GW까지 늘린다. 산림 등 환경훼손과 입지갈등 문제를 최소화하기 위해 전국의 유휴부지를 활용해 대규모 사업을 추진한다. 석문호 수상태양광(80MW), 철도·고속도로 태양광, 산업단지 지붕태양광 등이 대표적인 사례다. 사회복지시설 태양광사업으로 18개소에 165kW를 보급했고, 지역주민과 함께하는 태양광 발전사업인 '햇빛 누리사업'은 석문호 수상태양광 사업에도 적용된 바 있다. 풍력발전은 2.7GW 달성이 목표다. 

수소 등 신에너지를 활용한 연료전지 사업도 최근 늘리는 추세다. 인천·세종·서울발전본부에 총 29MW 규모 연료전지를 건설 중이며, 정부의 수소경제 로드맵에 따라 2040년까지 연료전지 설비용량을 1GW까지 늘린다는 목표다. 연료전지는 LNG를 연료로 사용해 유해물질이 상대적으로 적고, 대도시 내 설치가 가능하다는 것이 장점이다. 

IDPP 사업에서 중부발전은 조기경보와 성능감시시스템 구축을 담당하고 있다. 조기경보 구축은 잠재적 설비고장에 대한 사전 인지를 통해 손실을 저감한다는 것이 골자다. 2016년 10월부터 2021년 10월까지 발전소별 단계적으로 적용되고 있다. 지난해 3월 1차로 보령·인천·세종에 도입됐고, 올해 12월까지 제주와 신보령에, 3차로는 서울과 신서천에 순차적으로 도입한다는 계획이다. 감시시스템 개발 사업은 지난해 10월까지 진행됐으며, 우선 보령 7호기와 세종열병합 각 1개호기 개발 운영 후 올해 내 확대 적용한다. 

◇ '센서 실증 시험' 테스트베드 구축한 서부발전

서부발전은 '신·재생에너지 3025 로드맵'을 수립하고, 2030년까지 신재생에너지 발전량을 25%로 확대한다. 전국의 사업소 유휴부지와 발전소 건물, 옥내저탄장 지붕 등 기존 시설물을 활용해 육상태양광(20MW)과 수상태양광(2MW) 설비를 구축하고 있다. 특히 서부발전은 관광 융합형 신재생 신사업모델을 주력으로 수변광장, 산책길 등을 함께 조성해 지역 명소로 개발하는 모델에 주력하고 있다. 태안 이원호 태양광(45MW)과 안면도 아마데우스 태양광(300MW), 안면도 병술만 태양광(22MW) 등이 대표 사례다. 

서부발전의 풍력 사업도 해상풍력이 중심이다. 풍력 설비에 복합양식단지 개발 등 수산업과 공존하는 방향으로 추진한다는 계획이다. 연료전지 사업은 서인천, 군산발전본부 등 발전소 유휴부지와 부산 정관, 대전 학하 등 대도시 열 수요처를 중심으로 약 280MW의 연료전지 사업이 진행되고 있다. 

현재 태안화력발전소에는 IDPP 사업의 일환으로 센서 실증 시험 설비가 구축됐다. 전력연구원은 사물인터넷(IoT) 센서와 진단기술 개발을 담당하고, 서부발전은 운영기술 개발과 실증을 맡는다. 서부발전은 향후 IoT 센서 기술에 대한 원천기술을 확보하고 지난해 구축 완료된 IoT 전용망 'NB-IoT'와 결합해 국내 발전소 최초로 무선통신 기능 구현에 적용할 예정이다. 

◇ 남부발전, 정부 목표比 재생에너지 10% ↑

남부발전은 자체적으로 재생에너지 발전목표를 정부 정책보다 10% 높은 30%로 설정했다. 태양광, 풍력 등 재생에너지와 연료전지 설비를 확대해 신·재생발전 설비용량을 6GW 규모까지 끌어올린다는 방침이다. 지난해 8월 신인천발전본부 내 연료전지 발전설비 1단계 구축사업(20MW)이 완료됐으며, 내년 준공을 목표로 총 80MW 규모의 설비가 건설되고 있다. 

1단계 설비는 연간 약 15만6000MWh 전력을 생산해 수도권 약 4만3000가구에 공급할 수 있다. 발전과정에서 발생된 열은 인근에 위치한 청라국제도시에 공급한다. 신인천발전본부 건물옥상과 유휴부지를 활용한 태양광 발전설비도 운영하고 있다. 또 발전소 인근 해양 태양광 설비를 올해 내 설치해 주민 민원 등으로 인한 부지확보 문제해결에 새로운 대안을 제시한다는 계획이다. 

아울러 남부발전은 남제주 LNG복합발전소를 4차 산업기술을 접목시켜 스마트 플랜트로 변경하는 사업을 진행하고 있다. 총 52억원이 투입돼 올해 9월부터 2020년 6월까지 진행된다. 지능형 예측진단과 함께 고장 알고리즘을 적용한 원인 분석 시스템을 적용하고, 사이버발전소 입체영상을 활용해 운전할 수 있는 '디지털 트윈' 발전소 구현이 목표다. 

◇ 동·서에 대규모 해상풍력 추진하는 동서발전

동서발전은 2030년까지 재생에너지 발전 비율을 25%로 끌어올린다는 목표를 세웠다. 1.8GW 규모의 풍력발전 설비와 태양광 발전설비 1.6GW, 연료전지 500MW 등을 추진한다는 계획이다. 신·재생에너지 개발 조직을 강화하기 위해 기존 신·재생에너지팀을 태양광과 풍력사업팀으로 분리했다. 

풍력발전은 '동해안 윈드벨트(Wind Belt)'와 '서해안 윈드팜(Wind Farm)' 조성을 추진 중이다. 동해안 윈드벨트는 지난해 8월 준공된 37.5MW 규모 경주풍력을 기반으로 강원도 지역을 아우르는 모델이다. 서해안에서는 호남풍력(20MW)과 영광백수풍력(40MW), 영광지산풍력(3MW)을 운영하고 있다. 

태양광의 경우 충남 대호호 수상태양광(80MW)을 필두로 대용량 태양광 발전설비에 대한 사업개발을 추진 중이다. 앞서 동서발전은 공공기관 협력사업 모델을 제안해 농어촌공사에서 담수호 100MW 태양광 사업 공모를 시행한 바 있다. 공사가 담수호 수면을 임대해주는 방식으로 사업을 추진했고, 설비 건설 후 20MW 소유권 임대를 조건으로 사업권을 획득했다. 

동서발전도 2017년 '발전기술개발원'을 개원하고, 4차 산업기술을 접목시킨 스마트 발전소로의 변신을 꾀하고 있다. 빅데이터 플랫폼을 구축하기 위해 현재 설비 운영 데이터 등 각종 데이터를 수집·저장·분석하는 작업을 진행하고 있다. AI 기반 해수취수펌프(SLP) 운전가이드와 저탄장 자연발화 예측 지수 모델 개발이 대표적인 사례다. 특히 SLP 운전 시스템이 본격 운영될 경우 운전 피로도 감소와 인적사고 발생 가능성이 줄어들 것으로 회사는 기대하고 있다.