2. 국내 전력 수급 현황-(1)

  1. 국내 전력 수급 상황

1) 전력수급 현황

2007년 공급예비율이 10%이하로 떨어진 이후 2013년에는 5.5%수준으로 자칫하면 대정전(Black Out)발생위험이 있어 정부는 강력한 전력소비 대책을 시행하여 전력수요를 조정하였다. 대표적인 사례로 2011년 9월 15일 전력예비율이 0%에 근접하자 순환 정전을 실시하여 전력 예비율을 확보하였다.( http://www.hani.co.kr/arti/society/society_general/613842.html ) 이후 공공기관 및 대형건물의 실내온도 강제 규정 등이 실시되기도 하였다. 정부는 제6차 전력수급 계획 및 2차 국가에너지 기본계획에서 전력공급 능력을 확대하는 계획을 수립하여 전력수급 안정성을 확보하고자 하고 있다. 그러나, 기저전력을 담당하는 석탄화력발전 및 원자력발전을 신규로 건설하는 것이 국민정서상 어려운 상황이 계속되어 계획 달성여부는 불확실한 상황이다.

국내전력수급현황
국내전력수급현황
소스: 전력통계 정보시스템(https://epsis.kpx.or.kr/)

2) 연료별 발전 비율

우리나라의 연료별 발전 비율은 2013년 기준으로 유연탄(석탄)이 37.5%로 가장 많으며, 원자력이 26.9%, 그 뒤를 복합화력(LNG위주) 발전이 24.1%를 담당하고 있다. 신재생에너지인 대체에너지 발전은 2%에 불과하며 도서지역 등에서 주로 사용하는 중유발전은 2.7%, 수력발전은 1.6%이다.

발전원별발전비율
발전원별발전비율
소스: 전력통계 정보시스템(https://epsis.kpx.or.kr/)

3) 연료별 발전단가

발전연료별 발전단가(2014년 1월~9월)을 보면 원자력발전이 4.8원/kWh로 가장 낮으며, 유연탄이 36원/kWh로 그 뒤를 따르고 있다. 이 두 연료는 낮은 단가와 발전소를 정지하고 기동하는데 많은 시간과 에너지가 드는 연료이기 때문에 기저발전을 담당하여 24시간 발전을 계속하는 역할을 하고 있으며 총 발전량의 64.4%를 담당하고 있다. 복합화력은 주로 LNG를 사용하여 2차례의 발전을 하는 방식으로 발전단가가 높은 반면 정지와 기동이 편리한 방식이기 때문에 기저발전 보다는 필요에 따라 수요에 대응하는 방식으로 이용된다. 유류는 가장 비싼 연료이고 수요의 최첨두를 담당하여 발전하는 방식으로 운영된다. 최근 예비율이 낮아지면서 복합화력발전 운전이 80% 이상으로 나타나고 있다.(SMP결정 기준)

연료별발전단가
연료별발전단가
소스: 전력통계 정보시스템(https://epsis.kpx.or.kr/)

최근 대두되는 발전산업의 문제는 발전단가가 꾸준히 높아지는 것이다. 2001년 이후 LNG 발전단가는 2배 이상 상승하였으며, 유연탄 발전단가 역시 50%이상 상승하였다. 최근 세계경제 위축으로 연료수요가 줄어 안정세를 보이고 있으나, 발전단가는 기본적으로 상승추세를 그리고 있다. 안정적인 발전단가를 유지하는 원자력발전의 경우에는 신규 발전소에 대한 지역주민의 반대를 해결하기 위한 시간적 경제적 비용과 수명이 다한 원자력 발전소를 매몰하는 비용을 포함하면 역시 발전 비용이 꾸준히 상승하고 있다고 볼 수 있다.

발전단가시계열
발전단가시계열
 소스: 전력통계 정보시스템(https://epsis.kpx.or.kr/)

1. 발전소의 역사와 종류

1. 발전소의 역사와 종류

발전은 자연에 존재하는 여러가지 형태의 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 과정을 말하며, 발전소는 발전을 시행하는 시설을 말한다. 발전에서 가장 중요한 것은 발전기이며, 코일과 자석으로 구성되어 회전에너지는 전기에너지로 변환하는 것이 일반적이다. 다만 태양광발전의 경우에는 빛에너지를 직접 전기에너지로 바꾸는 경우도 있다.

 1)     발전소의 역사

세계 최초의 발전소는 Lord Armstrong에 의해서 1868년 영국에 건설되었다. 호수에서 끌어온 물을 이용하여 Siemens dynamos를 동작시켜 직류를 생산했다. 이후 공공에서 건설한 발전소는 Edison Electric Light Station으로 런던에 건설되어서 1882년부터 가동하였으며 스팀을 이용한 발전소이다. 미국에서는 1882년 뉴욕에 건설 된 Pearl Street Station이 최초의 발전소이며 1890년 화재로 소실될 때까지 운영되었다.

한국에서는 1887년 대한제국의 경복궁내 건청궁에 전기불을 켜기 위해서 향원정 연못가에 세워졌으며 석탄화력을 이용하였으며, 냉각수를 향원정의 물을 사용하였기 때문에 물고기가 익어서 떠오르는 경우가 있었다고 한다. 1898년에는 한성전기회사가 최초로 설립되어 국내 첫번째 전기회사로 설립되었으며, 배전시설을 설치하여 가정과 사무실 등에 전력을 공급하는 역할을 하였다.

2)     발전소의 분류

(1) 화력발전소: 화력발전은 연료를 연소하여 발생한 열을(스팀, 가스 등) 터빈에서 회전 운동에너지로 전환하고 회전운동에너지를 전기에너지로 바꾸는 방식을 말한다. 화력발전소는 다시 아래와 같이 분류가 가능하다.

  • 기력발전소: 열을 고온고압의 스팀으로 만들어 증기 터빈(Steam Turbine)을 이용하는 방식
  • 내연력발전소: 디젤엔진 등 엔진을 발전기에 직접연결하여 발전하는 방식으로 주로 벙커C유, LNG등을 사용하며, 대형빌딩의 비상발전소, 도서지역의 발전소 등이 해당한다.
  • 가스터빈발전소: 연소가 가능한 가스를 터빈 내에서 연소시켜 발전기를 구동하는 방식의 발전소이다. LNG를 주로 사용한다.

사진: 위키피디아

(2) 원자력발전소

원자력 발전소는 우라늄과 같은 방사선 동위원소가 분열할 때 발생하는 열에너지를 이용하여 고온고압의 스팀을 생산하고 이 스팀으로 터빈을 구동하여 발전하는 방식이다.

사진: 위키피디아

 (3) 수력발전소

댐을 통하여 물을 가두었다가, 방류하면서 수차를 구동하고 이를 통해 전기에너지를 생산하는 방식을 말한다. 전력사용이 적은 시간에 양수기를 이용하여 하류의 물을 댐에 채워놓았다가 전력사용이 많은 시간에 발전하는 양수발전 방식도 있다. 24시간 발전을 계속하는 원자력발전, 석탄화력발전 등에서 생산하는 여유 전력을 활용하는 방식으로 많이 사용된다.

사진: 위키피디아

 (4) 태양광발전소

빛을 받으면 광전효과에의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용하여 발전하는 방식이다. 태양광의 경우에는 계속적으로 공급되는 에너지이기 때문에 재생에너지라 불리며 환경오염 등에 대한 우려가 적은 방식이다. 단, 구름이 짙게 끼거나 야간 등 햇빛이 충분하지 않은 경우에는 발전을 하지 못하는 단점이 가장 크다.

 사진: 위키피디아 (아래쪽 검은 부분)

 (5) 태양열발전소

태양광이 가지고 있는 열에너지를 집중하여 스팀을 만들고 이를 이용하여 터빈을 구동하여 전력을 생산하는 발전 방식이다.

사진: 위키피디아 (위쪽 은색 부분)

(6) 풍력발전소

바람의 운동에너지가 풍차를 돌려 발전기를 구동시키는 방식이다. 효율성을 높이기 위해서는 풍자의 블레이드가 대형화해야 하나, 높은 기계기술이 필요한 방식이다. 다만, 발전이 가능한 규모의 바람이 있어야 발전이 가능하다

사진: 위키피디아

 (7) 지열발전소

지하에 존재하는 열을 활용하는 방식으로 낮게는 1km에서 5km까지 깊이 지하에 물을 주입하고, 지하에서 가열된 물을 이용하여 발전하는 방식으로 성공할 경우 연료비가 필요 없으며, 24시간 언제나 발전이 가능한 방식이다. 현재는 화산지역을 보유한 국가에서 상용화 되어 있다.

사진: 위키피디아

 (8) 조력/파력발전소

조력은 조석간만의 차를 이용하여 발전하는 방식으로 밀물/설물 때 발생하는 바다의 운동에너지를 전기에너지로 전환한다. 우리나라의 경우 서해와 같이 조석간만의 차가 큰 지역에서 활용이 가능한 방식으로 매일 발전이 가능한 것이 특징이다. 파력발전은 파도의 운동에너지를 이용하는 발전으로 파도의 운동에너지를 전기에너지로 바꾸는 방식이다.