재생에너지 변동성 잡는 ‘물 배터리’…한수원, 양수발전 진용 확대

물 올리고 내리며 발전…재생에너지 시대 뜨는 '양수'
한수원 ‘물 배터리’ 2030년 이후로는 8400MW까지
필요할 때 3~5분 내 발전…유연성 자원으로 부상

태양광과 풍력발전 등 재생에너지 보급 확대로 전력계통의 변동성이 커지면서 대규모 전력을 저장하고 필요할 때 공급할 수 있는 유연성 자원인 양수발전이 주목받고 있다. 양수발전은 장기간 반복 운용이 가능하고 필요할 때 신속하게 발전할 수 있어 이른바 '물 배터리'로 불린다. 국내에서 일찌감치 양수발전 사업의 기반을 다져온 한국수력원자력은 재생에너지 확대에 발맞춰 양수발전 사업의 규모를 키우고 있다.

29일 업계에 따르면 현재 운용 중인 한수원의 양수발전소는 1980년에 지어진 청평부터 삼량진·무주·산청·양양·청송·예천까지 모두 7곳이다. 이들 발전소에의 합산 설비용량은 4700메가와트(㎿)에 달한다. 한수원의 양수발전 진용은 2030년 이후부터 한층 두터워질 전망이다.

충북 영동을 시작으로 강원 홍천, 경기 포천, 경남 합천, 경북 영양 등 신규 양수발전소가 순차적으로 가동 대열에 합류할 예정이다. 이들 5곳의 설비용량만 3700㎿에 달한다. 모두 계획대로 가동된다면 앞으로 10년 뒤 한수원 양수발전소는 전국 12곳. 합계 설비용량은 8400㎿로, 원자력발전소 1기에 맞멎는 규모로 확대될 예정이다. 현재 수립 중인 제12차 전력수급기본계획에 신규 양수발전이 추가로 반영될 경우 한수원의 양수발전 규모는 더 커질 수 있다.

양수발전은 상부와 하부에 각각 저수지를 두고 물을 오가게 해 전력을 저장·생산하는 방식이다. 전력이 남을 때는 하부저수지의 물을 상부저수지로 끌어올리고, 전력이 필요할 때는 상부저수지의 물을 떨어뜨려 낙차를 통해 3~5분 이내 전력을 빠르게 생산할 수 있다. 현재 운용 중인 7개 발전소의 최근 3개월 실적을 보면, 기동(발전) 횟수는 올해 6월 296회, 7월 246회, 8월 233회로 집계됐다. 같은 기간 하부저수지의 물을 상부저수지로 끌어올린 양수 운전(충전)은 각각 381회, 317회, 291회였다.

한수원 관계자는 "기존에는 심야시간에 남는 전기를 저장해 전력이 필요한 낮시간에 운영했지만 재생에너지의 비중이 늘어나면서 심야시간 뿐 아니라 낮시간에 생산되는 재생에너지를 저장하는 역할도 하고 있다"며 "전력 생산도 낮시간 위주의 전력생산에서 재생에너지가 감소하는 저녁시간 위주로 발전하고 있어 양수발전소의 기동· 정지 패턴도 과거에 비해 많아졌다"고 설명했다.

여기서 재생에너지 전력을 에너지저장장치(ESS)처럼 직접 저장하는 개념은 아니다. 재생에너지로 생산하고 남은 전력은 양수발전소가 하부저수지의 물을 상부저수지로 끌어올리는 설비의 가동 전력에 쓰인다. 양수발전이 주목 받는 데는 재생에너지 변동성을 잡을 수 있는 현실적인 대안으로 꼽히기 때문이다.

유승훈 서울과학기술대학교 미래에너지융합학과 교수는 "양수발전은 재생에너지 변동성을 완화할 가장 현실적이고 검증된 대용량 에너지 저장장치"라며 "무엇보다 배터리와 달리 반영구적이란 장점을 가지고 있고 관성 자원이라 계통 주파수를 안정화하는 역할을 함으로써 전력 공급 안정성에 기여할 수 있다"고 설명했다.

그러면서 "최소 10GW는 더 건설되어야 재생에너지의 활용도가 커지면서 국가 전체적으로 안정적인 전력 공급이 가능하다고 생각한다"며 "특히 태양광 발전이 과다한 지역에 양수발전을 필수적으로 구축해야 한다"고 덧붙였다. 다만 양수발전 확대에 맞춰 설비의 국산화 비율도 높여야 한다는 지적도 나온다. 국산화 작업을 추진해 부품의 국내 조달 체계를 갖춰야 문제가 생겼을 때 대응능력 뿐만 아니라 산업 생태계도 같이 클 수 있다는 것이 전문가들의 조언이다.