군산, 스웨덴 말뫼의 눈물을 넘자 ‘원자력 바지선’으로 대역전의 기적을

박우규 건설기계기술사. 전 한국전력 해외사업기술처장
신광조 작가. 사실과 과학 시민네트워크 공동대표. 전 광주광역시 환경생태국장.
최영대 에너지 과학도시 추진 협의회 이사

Ⅰ. 군산의 지역경제 현황과 부활 준비서곡을 울리며

지난 해 가을 나(신광조)는 최영대 동지와 군산에서 제일 큰 호텔이라는 ‘라마다’에서 하룻밤을 보냈다. 피곤해 일찍 잠이 든 최 동지를 놔두고 군산시의 밤바다를 거닐었다. 호텔에 투숙객은 딱 두 팀이었다. 호텔 주변의 모든 관광업소는 불이 꺼져 있었다. ‘불 꺼진 항구’가 군산이구나. 나는 잠을 못 이루고 뒤척였다.

군산 국회의원은, 군산 시장은, 시의원은, 공무원은 편히 잠 들 수 있는가을밤일까? 군산은 나에게 사랑이었다. 내가 좋아하는 군청색의 바다, 공부보다 더 좋아했던 야구, 군산에서 영국의 리버풀의 냄새를 맡아보고 싶어 했으나 군산에서는 말뫼의 눈물이 흐르고 있었다. 이성당의 단팥빵은 골목길 식당의 무 쇠고기국은, 아구찜은, 간장게장은 나의 얼마나 허기진 배를 달래 주었던, 군산이던가. 그러나 군산 식당을 힘겹게 운영하는 아주머니도, 고사리나 시금치도 다 지쳐 있었다.

군산은 전라도 땅에서는 그래도 공업화에 앞장서고 제조업 뿌리를 내렸던 곳이다. 군산 경제의 투 탑이었던 한국GM 공장이 2년 전 폐쇄되고, 현대중공업 군산 조선소는 3년째 휴업 중에 있다. 수천 명이 일자리를 잃고 7만 명에 이르던 연관 가족들이 IMF 때보다 더 큰 시련을 겪고 있다. 2011년 연간 생산액이 6조원을 넘겨 군산 총생산액의 68%를 차지하던 두 회사가 멈추면서 지역경제는 얼어붙고 인구는 줄어들고 아파트도 상가도 빈집이 늘어나고 있다.

군산이 그렇다고 두 손을 놓고 있었던 것만은 아니다. 2018년 4월‘산업위 기 대응 특별지역’ 지역에 이어 ‘전북 군산 형 일자리 상생 협약’, 4,800억 원에 이르는 군산 상품권 등의 발행으로 회생을 위한 발버둥을 치고 있다.

그러나 최근 신종 코로나바이러스 감염증 여파 등으로 관광서비스 산업분야가 된 서리를 맞은 데다, 도내 네 번째로 큰 기업이며 태양광 등에 쓰이는 반도체용 폴리실리콘을 생산하던 OCI 군산 공장마저 중국의 저가 공세를 이기지 못하고 해외 이전을 서두르고 있다. 여기에 타타 대우자동차, 기아특수강 마저 머지않아 구조 조정에 들어갈 것이라는 등 군산지역 산업을 이끄는 주요 산업군이 경영위기로 악화일로에 있다. 코로나 바이러스 감염대응 상황이라 산업고용 위기 상황 극복은 뒷전으로 물러나 있지만, 실은 군산경제는 코로나 이전부터 다운되어 그로기 상태에 있었다.

군산이란 도시가 영원히 주저앉느냐, 기사회생하느냐는 기로에서 있다고 보아야 한다. 9회 말 투아웃, 점수는 큰 차이로 지고 있고, 마지막 타자가 들어서 있는 상황이다. 회생의 안타를 치지 못하면 군산은 지고 게임은 끝난다.

원래 나는 군산을 올 때마다 지역 미래 자원으로 만경평야와 새만금 갯벌을 주목했었다. 나는 이 곳을 울 엄니의 젖무덤으로 보았다. 목포와 함께, 내가 젖을 빨다가 포근히 잠들 수 있는 곳이다. 바다와 강이 만나는 이 곳을 생태 관광지로 만들었더라면 군산에 풍요를 가져오는데 기여했을 것이다. 그러나 중앙과 지방의 무식한 정치인 행정가 들은 자신들의 치적을 과시하려다 엉뚱 한 짓을 벌여, 이 축복받은 미래 기회의 보고를 다 메워버렸다. 군산의 불행은 바다와 갯벌을 메우면서부터 시작되었다.

그렇다고 우리의 젊은 날을 눈물로 보낼 수만은 없다. 군산상고가 1975년 황금사자기 결승에서 기적의 역전승을 일구어냈듯이 우리는 그 마음으로 용기를 내어야 한다. 군산의 미래를 밝히는 희망의 등불을 켜야 한다.

나는 앞으로 군산을 살리는 길은 제조업과 문화관광의 진흥, 쌍두마차에 있다고 본다. 그런데 문화진흥은 경제적 뒷받침이 없이는 사상누각이다. 경제와 문화관광은 경제가 선 순환해야 상호보완효과를 낼 수 있다. 경제적 하부구조가 어느 정도는 튼실해져야 문화관광은 효자 노릇을 할 수 있다는 말 이다.

도시 경제가 쇠퇴해가는 상황에서 관광산업 활성화는 이루어지지 않는다. 왜 리버풀에서 ‘비틀즈’가 탄생했을까. 술과 음악을 좋아하는 많은 이들이 리 버풀에 일을 보러 왔다가 재즈 바에 들렀기 때문이다. 군산이 살아나려면 우선은 잃어버렸던 제조업의 부활을 꿈꾸어야 한다. 산업 진흥이 하루아침에 이루어지는 것은 아니다. 역사와 전통 속에서 이루어진다.

나는 군산의 기존 자동차 산업 등 기계공업, 현대중공업으로 대변되는 조선 산업을 토대로 군산경제의 부활을 꿈꾼다. 나는 이상은 한없이 높으나 현 실 감각 없이 불가능한 이야기를 하지 않는다. 우리가 힘을 합쳐 노력하면 성공할 수 있는 일을 찾기 위해 밥 잠을 안 잔다.

그러다 신의 계시처럼 찾아온 것이, “군산을 에너지 과학 도시로 만들자”는 구상이다. 이 일은 지혜를 모으고 힘을 합치면 이루어진다. 군산은 옛날 잘살던 시절의 영화를 뛰어넘어, 대한민국 아니 세계의 빛나는 도시가 될 수 있다. 스웨덴의 말뫼라는 도시가 산업구조 개편으로 재탄생했다는 이야기를 들었을 것이다.

그림 1. 군산 및 새만금 개발계획

나는 말뫼가 조선업에서 첨단 산업과 문화산업을 조화시켜 시민들의 눈물을 닦아주었듯이, 군산도 에너지 과학도시 도시경제발전전략으로 군산에 함박 꽃 웃음을 가져올 수 있다고 본다. 군산은 말뫼를 분명 뛰어 넘을 수 있다. 군산이 살아나면서 대한민국 제조업 르네상스를 만들어내는 진원지가 될 것이다. 여러 군산 시민들께서는 군산과 군산시민을 사랑하는 마음 하나로 부르는 우리 연구단의 군산 부활의 노래,<에너지 과학도시 군산>의 희망가를 심각하게 들어주기 바란다.

Ⅱ. 지금까지 군산경제 회생전략의 문제점

■ 패스트 팔로우어(Fast Follower) 전략만으로는 안 된다.

퍼스트 무버(First Mover)가 되어야 한다. 군산의 지역 주축산업은 2인자 전략이었다. 자동차가 그랬고 조선이 그랬다. 중국이 낮은 임금을 토대로 추격해 와서 특별한 기술을 갖지 못하는 분야는 중국에 비교우위가 없다. 이제는 독자적 기술력과 시장 타이밍을 잡는 센스로 퍼스트 무버가 되고 파이널 위너로 가는 전략을 펼 칠 수밖에 없다.

■ ‘언 발에 오줌 누기’로는 안 된다.

위정자들의 치적 과시나, 땜 빵을 때우는 식의 사업추진은 곤란하다. 새만금 신재생 에너지 사업이 주요 사업의 아이템이 될 수는 없다. 신재생에너지 사업은 독자적인 국제경쟁력이 없는 전형적인 보조금 의존 사업이다. 세계 시장과 당당히 경쟁할 수 있는 사업 프로젝트를 발굴해내야 한다.

■ 전북도나 이웃 시군과의 협력으로 사업효과를 제고할 수 있는 사업 이어야 한다.

전북도는 수소경제 시대를 앞장 서 열겠다는 의지를 가지고 막대한 국·도비를 조달하여 의욕적으로 도전하고 있다. 수소경제시대를 열려면 누가 수소를 값싸게 생산할 수 있는가가 핵심이다. 수소를 생산할 수 있는 지역이 중심이 된다. 하지만, 전북도나 완주군은 수소를 경제적으로 기술적으로 생산하기 위한 구체적인 전략이 없다. 앙꼬 없는 찐빵이다. 전북도 수소경제 시대의 앙꼬역할을 우리 군산이 하자.

■ 지역의 産·學·官·言이 협력해 윈윈 할 수 있는 프로젝트를 만들 어야 한다.

우리 군산에는 자동차 산업의 기반이 있어 기계부품 생산의 생태계가 갖추 어져 있고, 조선업의 기술력과 숙련기술자가 많다. 이러한 바탕 기술과 인력 을 잘 활용해야 한다. 또 군산 지역의 고등학교나 대학을 에너지과학 학교로 특성화시켜 우수한 인력을 양성하고 지역 청년들의 일자리를 마련해야 한다. 아래 구상의 지역발전을 좌우할 거대 핵심 프로젝트를 성공시키려면 온 지역이 똘똘 뭉쳐야 한다. 중앙 정부나 정치권에도 여야를 불문하고 지원을 당당히 요구하여야 한다.

Ⅲ. 우리나라 에너지 산업의 갈 길

■ 우리나라 에너지산업의 방향

18세기 중반 산업혁명의 동력원은 석탄이었으나 이제 석탄을 인류와 환경의 적으로 지목하고 퇴출시키는 逆說이 벌어지고 있다. 원재료의 무게를 비교하면 석탄의 300만분의 1도 안되는데 같은 힘을 우라늄은 낸다. 우라늄은 그야말로 초고밀도 에너지원이다. 한때는 원자력과 방사선의 위험이 공포감을 불러일으켰으나, 확대 과장 왜곡 되었다는 것이 속속 밝혀지고 있다. 한국은 원전 건설 관리기술의 최강국이다. 당연히 원전 안전관리도 최강국이다.

정부가 추진하는 에너지전환 정책은 탈석탄·탈원전과 재생에너지 확대에 초점이 맞춰져 있다. 석탄과 원자력 발전량 감축은 재생에너지와 LNG 발전으로 대체한다고 한다. 그러나 이 정책은 많은 과학자들로부터 비웃음 대상이 다. 2050년까지 기후위기를 극복하기 위해 탄소중립을 하겠다는 정부의 선언은 새빨간 거짓말이다. 온 나라를 태양광, 풍력으로 덮어도 불가능하고, 전기요금은 2~4배 까지 오르게 된다. 원자력 발전을 50% 이상 올리지 않으면 탄소발생을 줄인다는 것은 불가능하다.

우리가 전기사용을 원시 수준으로 줄인다면 몰라도 원자력이 주축이 안 되는 에너지경제는 있을 수가 없다. 여러 도시가 수소경제시대의 프론티어가 되겠다고 하면서 수소를 어떻게 생산하겠다는 방안을 제시하지 못하고 있다. 이는 역으로 군산이 수소를 경제적으로 과학적으로 생산할 수 있다면 수소경제 시대의 승자가 되는 길이 열리고 있는 것이다.

우리나라의 에너지 경제정책은 <원자력 + 재생에너지> 가 답이다. 에너지 믹스 정책을 선택할 수밖에 없다. 4차 산업혁명에 필수적인 것이 안정적인 대용량 전력의 공급이다. 우리나라의 경우 천연 에너지자원이 부족하고, 재생에너지 자원도 우수하지는 않다. 이와 같은 여건에서 기술집약적이며 저비용 고밀도 청정에너지원인 원자력이 최적의 전력공급원이 될 수밖에 없다. 재생 에너지 확대를 위한 보조금 확보차원에서도 원자력 유지 및 확대는 필요하다. 또한 수소를 매개로 원자력과 재생에너지 간 상생을 추구하는 것도 충분히 가능하다.

소결은 아래와 같다.

첫째, 원전은 생명 손실이 매우 적었던 그 동안 18,000여년의 가동 이력으로 볼 때, 지진, 태풍 등 위험요인으로부터 안전을 입증한 청정에너지원이며, 폐기물 관리도 충분히 안전하게 할 수 있다.

둘째, 원전은 재생에너지와 비교할 때 여전히 경제적으로 탁월하다

셋째, 재생에너지 비율을 안정적으로 확대하는 과정에서 원자력이 기저전력 공급원으로서 석탄을 충분히 대체할 수 있으며, 탈탄소 측면에서도 매우 효과적이다

Ⅳ. 군산이 사는 길은 미래 지향 “에너지 과학도시”로 가는 데 있다.

정책 건의 1: 새만금 등 호남 태양광의 저주, 군산을 살리는 “원자력 바지선”으로 풀어내자

전기는 실시간으로 공급과 수요가 일치해야 한다

전력계통은 실시간으로 공급과 수요가 일치되어야 계통이 안정적으로 운영 된다. 공급이 수요에 비해 일정 수준을 초과하거나 부족해도 전력계통에 문제를 일으킨다. 전기 주파수가 표준(60±0.5㎐)에서 벗어나면 전력의 ‘품질’에 대한 문제가 발생한다. 전력의 공급이 수요보다 많이 초과되면 블랙아웃(대규모 정전)까지 일어날 수 있다. 태양광,풍력 등 간헐성이 극심한 재생에너지 발전설비가 크게 증가하면서 전력계통의 문제가 심각해지고 있다.

이에 따라 전력공급의 과잉이 예상될 때는 태양광 발전설비의 송전을 차단 하는 출력제한 제도를 도입할 예정이다. 태양광 사업자가 전력을 판매하지 못해 입은 손실에 대해 보상하겠다는 것이다. 막대한 자금을 투입하여 태양광 발전설비를 건설해 놓고, 전기를 팔 수 있는데도 버리고 있는 것이다. 이는 발전사업자의 손실비용을 최종 소비자에게 전가하겠다는 얘기이기도 하다. 이것은 전기요금 인상으로 이어져 국민의 부담을 가중시킬 것이다.

제주도의 재생에너지 출력 제한 사례

전력망을 통제하는 전력거래소가 제주도의 풍력 발전사업자에게 전화해 발전 정지를 요청했다. 이른바 ‘출력 제한 조치’다. 풍력에서 나올 전기를 그냥 갖다 버리는 것이다. 태양광·풍력이 늘면서 출력 제한 조치도 덩달아 증가했다. 2018년 17회에서 2019년엔 46회로 늘었다. 2020년엔 8월까지 벌써 지난해와 맞먹는 46회다. 이로 인해 올 상반기에만 전기 13.4 GWh가 허공으로 날아갔다. 4인 가구 약 4만5,000세대가 한 달 동안 쓸 전력량이 허무하게 사라졌다. (중앙일보, 2020.10.22.)

그림 2. 제주도 풍력발전 출력제어

제주도는 풍력에 이어 태양광도 출력제한 조치를 할 예정이이다. 또한 제주도와 육지를 연결하는 제3의 초고압직류송전(HVDC)를 건설하여 제주의 잉여전력을 육지로 송전하는 방안을 계획하고 있다. 하지만 잉여전력을 보낼 호남지역 역시 재생에너지 자원의 집중으로 계통이 이미 포화상태에 있다.

호남, 태양광 발전 포화 상태 더 이상 어려워

2018년 말 기준으로 전국에 설치된 태양광 시설은 총 7992 MW 규모이다. 이중 21%인 1671 MW가 전남에, 17%인 1375 MW는 전북에 설치되어 있다. 땅값이 상대적으로 저렴하고 일조량이 많은 호남권에 태양광 시설이 집중되고 있는 것이다. 그런데 이러한 추세는 더욱 가속화되고 있다

호남지역 편중 태양광과 우리나라 송전망

그림 3. 호남지역 태양광 및 송전망

2020년 3월 전남 해남군에 준공된 솔라시도는 사업비 3,440억원을 투입, 98 ㎿의 태양광 단지와 306 ㎿의 에너지저장장치(ESS)로 구성되어 있는 대규모 태양광 발전단지다. 출력제한 조치를 피하기 위하여 태양광에서 생산한 전기는 먼저 ESS에 저장한다. 화재를 방지하기 위해 옥외 ESS는 20개 동 으로 나누어 분산관리하고 배터리는 최대 90% 까지만 충전한다. 그러나 연간 전력생산량은 129 MWh, 이용률은 15%로써 실제 공급능력은 14 MW에 불과하다.

솔라시도 보다 더 큰 또 하나의 대규모 태양광은 2020년 11월 준공된 광백 태양광 발전단지(전남 영광군)이다. 사업비 4,000억원을 투입하여 100 ㎿급 설비에 312 MWh 용량의 태양광 연계 ESS 설비까지 설치했다. 연간 전력생산량은 139GWh 이용률은 16%로써, 공급능력은 16MW이나, 올해 장마처럼 장기간 기상이변이가 발생할 경우 공급능력을 아예 상실하거나 발전량은 더 많이 감소할 것이다.

그림 4.전남 해남군 솔라시도 태양광 발전소

이밖에도 전남 서남부 권역인 신안군 신의면, 안좌면 두 곳에서 3,900억원을 투입, 총 238 MW 규모의 태양광 발전소가 건설될 예정이며, 대기업 계열회사인 SK 이앤에스가 영암의 간척농지에 원자력 발전소 2기 용량의 초대규모 태양광 발전단지를 추진하면서 지역 주민과 갈등을 겪고 있다.

이에 질세라 전북에서도 한수원( 300MW급 새만금 수상태양광)과 SK 이앤에스(200MW급 새만금 수상태양광), 남동발전(군산 오식도에 99MW) 등이 태양광에 열을 올리고 있으며, 최종적으로 새만금 일원에 2800MW의 태양광 설치가 계획되어 있다.

호남지역은 태양광 발전이 이미 포화상태인데도, 이처럼 대규모 태양광 발전단지와 1MW 미만의 소규모 태양광이 우후죽순 늘어나면서 태양광 발전의 경고등이 가장 먼저 켜지고 있다.

태양광 발전에 추가하여 또 하나의 간헐성 전원인 대규모 풍력 발전도 호남 지역에 집중되어 있다. 현재 상업운전 중인 국내 해상풍력은 서남해 실증단지 (60 MW), 탐라(30 MW), 영광(34.5 MW) 인데, 3곳(총 124.5MW) 중 두 곳이 호남 지역에 위치해 있다. 정부가 추진하고 있는 대형 해상풍력은 전북 고창, 부안 해역의 2.4 GW, 전남 신안의 8.2 GW, 군산 인근 해역 1.2 GW 등 호남 지역에 집중적으로 건설될 예정이다.

과도한 태양광과 풍력, 전력 계통에 재앙 초래할 것

태양광과 풍력은 자연의 조건에 따라 발전하기 때문에 실시간으로 전력수요에 맞추어 운전할 수 없는 통제 불가능한 간헐성 전원이다. 야간이나 날씨가 흐린 날, 바람이 없는 날에는 전기를 만들지 못해서 매출이 떨어지고, 운전조건이 좋은 때는 전기를 많이 만들어도 팔 수 없는 이중의 괴리가 생긴다. 우리나라의 태양광 발전소의 하루 평균 발전시간은 4.02시간으로, 광주광역시 3.97시간, 전라남도 3.90시간, 전라북도 4.14시간이다. 따라서 태양광의 평균 이용률은 15% 수준에 그치고 있다.

전국 재생에너지 용량의 40%가 호남 지역에 집중되어 있으나, 자체 전력수요는 6.5%에 불과하다. 그 결과 전력 수요를 훨씬 초과하는 간헐성 전력이 지 속적으로 유입되면서 과전압이 빈번하게 발생하고 있다. 과전압은 부하(수요)보다 공급이 많을 때 나타나, 전기이용설비에 손상을 일으킨다. 이에 대응해 송전선로 개방, 모선통합, 조상설비(무효전력보상장치) 설치 등의 조치를 통해 전압의 안정화를 도모하고 있다. 그러나 매년 전압 초과 개소가 증가하는 등역부족 현상을 보임에 따라 출력제한 조치를 해야 할 단계에 와 있다. 한전과 전력거래소가 제주도에서처럼 태양광과 풍력의 출력을 감시하고 제어하여 계통사고를 사전에 방지하겠다는 것이다.

이뿐만 아니라, 재생에너지 접속대기 용량이 늘어나서 계통보강을 해야 할 여건이다. 현재까지는 배전계통 보강에 중점을 두었지만, 전라남도는 남단의 송전계통도 보강해야 할 시점에 도달한 것이다. 1MW 이하 소규모 태양광 발전소는 2016년 10월 접속보장 정책 시행 이후 8월까지 신청한 8만3천 745건 가운데 61%인 5만1천460건만 접속이 완료되었다. 전남 지역에서 1만6천527건을 접속 신청했으나 7천134건만 접속이 완료되어 접속 완료율이 43.2%로 전국에서 제일 낮았다. 다음으로 제주(46.4%), 전북(52.5%), 경북 (56.9%) 순이다. 새만금에 추진되고 있는 300MW 수상태양광 발전소는 계통연계비용만 6600억원이 소요될 것으로 추정되고 있다

또한 태양광, 풍력은 전기를 생산하지 못하는 시간이 있기 때문에, 동일한 발전량 비중을 차지하려면 실제 4배 이상의 설비용량을 설치해야 한다. 날씨에 따라 전체 설비가 완전 가동하는 일이 생기면 전력공급 초과의 문제가 생긴다. 이것을 해결하기 위해 남는 전력을 배터리 에너지저장장치(ESS)에 저장해야 한다. 그러나 ESS는 가격이 비싸고 화재발생 위험이 있기 때문에 태양광 사업자들은 피크 저장용 ESS 설치를 기피하며, 만약 설치하면 발전원가가 올라간다.

호남 지역에 전력계통에 이미 과전압이 발생하고 있는 가운데, 향후 계획된 대규모 태양광 및 풍력 발전단지가 추가로 완공되면 현재 제주도에서 발생하고 있는 태양광, 풍력 발전의 출력제한 조치는 당장 몇년내에 호남 지역에서도 일어날 수 있다. 더욱이 제주도와 전라남도 간 전력계통이 HVDC를 통해 연계가 되면, 제주도의 잉여 전력이 호남 지역으로 넘어오는 전력 때문에 계통 안정성은 더욱 악화될 것이다.

4차 산업혁명의 발전에 따라 전력수요가 증가한다고 하더라도, 태양광 풍력 발전소는 안정적으로 전력을 공급할 수 없다. 따라서 호남 지역의 대규모 태양광과 풍력 단지의 건설은 반드시 전력계통의 안정성을 확보한 후에 추진되어야 한다. 그렇지 않을 경우 향후 호남 지역의 태양광 풍력은 전력계통에 재앙에 가까운 문제를 일으키고, 기업체 유치 등 지역 경제에 결정적 걸림돌로 작용할 것이다.

그림 5. 산지 훼손, 전북 장수군 반월마을의 산
그림 6. 설비 파손 및 산사태, 전북 장수군 월곡리 야산

호남지역의 과도한 재생 에너지 집중은 위와 같은 전력 계통상의 문제뿐만 아니라 산지, 해변 등 자연 생태계 파괴, 그리고 폐기물 문제도 야기한다. 특히 태양광은 심각하다.

대략 250W당 1,500+1,000+35mm 크기에 15-20 kg 무게의 태양광 패널은 수명이 다 되면 막대한 양의 폐기물을 발생시킨다. 이미 2018년까지 호남에 설치된 3,046 MW의 태양광패널 양만 계산해도 부피 6입방미터(가로3M, 세로 2M, 높이 1M)에 무게 600 Kg 짜리 10만여개 분량에 해당한다. 앞으로 태양광과 풍력 설비의 수명이 도래하는 20-30 년 후에 이처럼 천문학적인 양 의 폐기물 발생으로 지역은 물론 국가적 논란과 엄청난 부담을 야기할 것이다 태양광, 풍력 등 재생에너지는 엄청난 양의 산업 폐기물도 발생시키지만, 장마, 태풍이 올 경우 산사태를 야기 시키고 발전설비 자체에 막대한 손실을 입힌다

원전은 온실가스 감축과 함께 전력계통도 안정시킨다

국제에너지기구(IEA)는 “원자력 발전은 여러 종류의 재생에너지를 통합하 고 전력계통 안정성을 유지하는 데 필요하다”며 “원전 비중을 축소한다고 청정에너지 전환이 불가능한 것은 아니지만, 목표 달성에 필요한 비용이 커지고 에너지 안보 위험이 커질 수밖에 없다”고 했다. 24시간 연속 안정적으로 전력을 생산하는 원전이 있어야 날씨와 계절에 따라 발전량이 들쑥날쑥한 재생에너지도 자리를 잡고, ‘탄소배출 제로’라는 기후변화 목표도 달성할 수 있다는 설명이다.

또한 IEA는 “기후변화에 대응하고 에너지 안보를 지키려면 각국이 원자력에너지에 지속적으로 투자해야 한다”고 밝혔다. 원자력 에너지가 태양광, 풍력 등 재생에너지에 밀려 퇴출되지 않도록 정부가 나서서 균형 잡힌 에너지 정책을 펼쳐야 한다는 것이다

원전은 기후변화 대응과 동시에 재생에너지의 단점을 보완해준다. 태양광,풍력 등 재생에너지는 간헐성과 변동성을 가진 에너지이다. 이와 같이 불안정한 출력을 보완하기 위해서는 기저부하와 유연성을 가진 전원, 즉 원자력이 필요하다. 대형 원전은 기저부하를 공급하고, 소형 원전은 열병합발전 모드로 운영하면서 유연성 있는 전력을 공급하여 계통을 안정시킨다. 따라서 원전과 재생에너지는 상호 대체재가 아니고 보완재이다.

지금 세계는 소형 모듈형 원자로 시대로 가고 있다.

소형 모듈형 원자로(SMR, Small Module Reactor)는 300 MW 이하의 원자로를 말한다. 소형 원자로는 가압경수로, 4세대 원자로 등 다양한 형식의 원자로 기술을 적용한다. 전력공급 없이도 자연냉각 할 수 있는 피동안전계통을 적용한다. 모듈형 공정을 적용한 작은 원자로이므로, 원자로의 안전성과 단순성이 대폭 개선된다.

최근 세계는 소규모 분산형 전원, 무탄소(CF100, Carbon Free) 전력 공급원을 확보하기 위해 소형 원자로 개발에 집중하고 있다. 이것은 안전성이 대 형 원전보다 더 강화되었으며 연료교체 주기 장기화, 열병합발전에 의한 발전소 효율의 증가로 대형 원전 대비 경제성 확보가 가능하기 때문이다.

소형 원전은 온실가스와 미세먼지를 배출하지 않는 청정에너지이므로 지구상 어디에나 필요한 전력, 지역 냉난방부하, 해수 담수화, 그리고 그린수소를 공급할 수 있기 때문이다. LNG 발전보다 월등하게 높은 경제성, 4차 산업혁명, 친환경 수송수단, 우주산업 등 미래산업에 활용되기 때문에 세계는 기술선점을 위해 치열한 경쟁을 하고 있다.

현재 유망한 소형 원자로 기술에는 가압경수로와 초고온가스로가 있다. 가압경수로는 다목적 열병합발전, 초고온가스로는 열화학 분해에 의한 수소생산의 장점이 있다.

국내에서 활용할 수 있는 가압경수로에는 한국의 스마트 원자로(SMART·System-Integrated Modular Advanced ReacTor)와 미국의 뉴스케일 파워 (NuScale Power)의 소형 원자로가 있다. 스마트 원자로는 한국원자력연 구원이 20년 전부터 독자적으로 개발한 일체형 소형 원자로이며, 1 기당 설비용량은 100 MWe 이다. 뉴스케일 원자로는 미국의 뉴스케일 파워가 개발중인 소형 원자로이며 1 기당 설비용량은 77 MWe 이다. 두산중공업이 뉴스 케일 파워에 투자를 했으며, 소형 원전 관련 기자재를 제작 공급할 예정이다

그림 7. 한국의 스마트 원자로

초고온가스로(VHTR, Very High Temperature Reactor)는 헬륨을 냉각재로 흑연을 감속재로 사용한다. 원자로 출구온도는 950℃ 이며, 수소와 전기를 동시에 생산할 수 있는 4세대 원자로이다. 한국원자력연구원이 독자적으로 개발해 왔으나, 탈원전으로 인해 국내 개발은 사실상 중단된 상태이다. 그러나 현대엔지니어링과 한국원자력연구원은 미국의 USNC(Ultra Safe Nuclear Corp.)과 컨소시엄을 구성하여 초고온가스로 개발을 계속하고 있다

미국 에너지부(DOE)는 소형 원자로의 글로벌 시장규모를 3,000억 달러(360조원)로 추정하고, 정부차원에서 전략적 수출상품으로 적극 지원하고 있다. 영국, 캐나다, 호주 등도 소형 원자로에 대한 기술개발을 국가 전략과제로 추진 중이다.

미래의 에너지는 소형 원전을 탑재한 “원자력 바지선”

원자력 바지선은 원자력 – 재생에너지 하이브리드 에너지 시스템즈(Nuclear – Renewables Hybrid Energy Systems) 방식을 적용한다. 바지선 본체에는 원자로, 상부 지붕에는 태양광을 설치하여 친환경 청정에너지를 생산한다. 원자력 바지선은 소형 원자로와 바지선(부유체 선박)의 장점을 조합하여 설계한다.

특히 소형 원자로는 매우 강화된 안전성을 확보한다. 원자력 바지선은 열병 합발전 운전모드를 적용하여 효율을 올려 경제성을 확보할 수 있으며, 해상에서도 전력, 열 에너지, 해수 담수화, 원자력그린수소 등을 생산하여 육지에 공급하거나 벙커링 서비스(Bunkering Service)를 제공한다

소형 원자로를 탑재한 원자력 추진 잠수함, 항공모함 등은 세계적으로 160대 이상이 가동 중이다. 승무원들은 원자로와 같은 공간에서 상시 생활하고있다. 방사능에 대한 두려움이나 공포는 전혀 느끼지 않을 것이다. 탈원전을 주장하는 무리들은 방사능 위험을 비과학적으로 확대하여 국민을 원전 공포에 몰아넣고 있다.

향후 원자력 추진 선박은 대형 상선으로 확대 예정이다. 원자력 추진 선박은 자체에 원자로, 증기터빈발전기, 담수설비, 냉난방설비 등을 갖추고 바다에 떠있거나 잠수해 있는 독립적 에너지시스템이다. 국제해사기구(IMO)와 로이드선급(LR)은 원자력 추진 선박에 대한 안전 규정(A Code of Safety)을 제정하여 시행중이다.

군산 원자력 바지선의 수출기지는 소형 원자로, 발전설비 및 수소생산설비 바지선을 건조하여 오대양 육대주로 수출될 것이다. 원자력 바지선은 상시 이동이 가능하므로, 우리나라는 물론 전 세계를 대상으로 전력, 열, 수소 등을 공급할 수 있다. 소형 원자로 기반 열병합발전은 매우 스마트한 에너지원이다. 현대판 거북선이라 할 수 있는 원자력 바지선이 위기의 호남 경제를 살릴 수 있을 것이며, 나아가 대한민국의 원자력 르네상스를 꽃 피울 것이다.

방치되고 있는 군산의 산업인프라를 활용

2017년 7월 현대중공업 군산 조선소의 가동중지에 이어 이듬해 GM 군산공장의 폐쇄 등으로 인하여 2018년 4월 국내 처음으로 “산업위기대응특별지역”으로 지정되었다. 가동이 중단중인 현대중공업 군산 조선소는 원자력 바지선건조, GM 군산공장은 자율주행 수소 전기차 생산 공장으로 되살아날 수있다. 현대중공업은 세계 1위의 조선능력을 보유하고 있으며, 대한민국은 세계 최고의 원전 기술을 가지고 있다. 이 두 가지를 결합할 경우, 대한민국은 세계 최고 원자력 바지선을 만들 수 있을 것이다.

현재 러시아가 세계 최초로 시베리아 동북부 춥지 반도에서 부유식 원자력 열병합발전소(Akademik Lomonosov)를 2019년 12월부터 운영하고 있으나, 대한민국이 시작하면 러시아를 추월할 수 있을 것이다. 러시아 LNG 쇄빙선도 대한민국 조선사들이 만들기 있기 때문이다. 현재 중유, LNG 추진

그림 8. 러시아 부유식 원전(Akademik Lomonosov)

쇄빙선에서 추진엔진을 소형 원전으로 교체하여 원자력 바지선으로 전환하면 될 것이다. 원자력 바지선은 견인하여 이동하기 때문에 추진 엔진을 탑재할 필요는 없다.

군산 산업단지에는 원자력 부품 제작조립, 원자력 바지선 건조, 수소전기차 생산단지 재도약의 기회를 모색한다. 새만금 내호에는 원자력 바지선의 실증플랜트를 건설하여 안전성, 성능, 신뢰성 등을 검증한다. 실증 시험을 마친 원자력 바지선은 5대양 6대주로 수출될 것이다.

정책 건의 2: 전북도의 정책 사업인 수소경제 실현의 묘판을 군산에 만들자.

원자력 그린수소 없이 수소경제는 실현될 수 없다.

현재 국내 수소는 석유화학공장에서 생산하는 부생수소를 사용하고 있다. 그러나 부생수소는 수소 생산량에 있어 한계가 있으므로, 100% 수입 LNG를 고온증기로 개질(Reforming)한 추출수소를 공급생산 할 것이다. 부생수소나 추출수소는 그린수소가 아닌 그레이 수소이다. 특히 LNG는 수소로 개질하는 공정에서 수소 1Kg 당 10Kg의 이산화탄소를 배출한다. 그린수소는 원자력과 재생에너지에서만 생산할 수 있다

재생에너지 수소는 생산단가가 높고, 안정적으로 수소를 생산할 수 없다. 한전의 전력구입단가 기준, KWh당 원자력은 60원, 태양광은 180원 수준이다. 이것은 저온 수전해를 통해 수소를 생산할 경우에도 그대로 적용되어 원전은 태양광의 1/3 수준으로 수소를 제조할 수 있다. 그러나 태양광은 간헐성과 변동성이 있는 전원으로 배터리 에너지저장장치(ESS)를 필요로 한다. 이것을 전력 또는 수소생산 원가에 반영한다면, 실제 전기 및 수소 생산원가는 더 상승할 것이다. 따라서 태양광 기반에 의한 수소는 생산원가가 높기 때문에 원전 에너지를 활용해서 값싸고 안정적으로 수소를 생산해야 한다.

원자력은 재생에너지 전기를 가지고 할 수 없는 고온증기 전해 및 열화학 분해 공정을 적용할 수 있다. 이 경우 원자력그린수소 가격은 Kg 당 3,500 원 이하로 떨어질 것이나, 재생에너지에 의한 저온 수전해 수소가격은 9,000 원 이상이 될 것이다. 향후 4세대 원전인 초고온가스로(VHTR, Very High temperature Reactor)가 상용화되면, 열화학 분해 공정으로 수소 생산단가를 Kg 당 3,000원 이하로 낮출 수 있다.

또한 재생에너지는 날씨와 계절에 따라 수시로 전력공급량이 들쭉날쭉하기 때문에 물의 전기분해에도 한계가 있다. 실제로 2019년 5월 강릉과학산업단지에서 발생한 수소탱크 폭발도 수전해 장치에서 산소가 수소탱크로 유입되어 폭발한 것으로 추정하고 있다.

전북이 시범적으로 원자력 그린수소 시대 준비를

세계 수소위원회가 2017년 공개한 ‘수소 규모 확장(Hydrogen, Scaling Up)’ 보고서에 의하면, 전 세계 수소 시장은 2050년 2조 5,000억 달러(3,000조원) 규모로 전체 에너지 수요의 18%를 차지하게 될 것이다. 화석연료 사용수소는 온실가스와 미세먼지를 배출하며, 재생에너지는 간헐성으로 인해 생산규모의 제약이 있고 생산단가가 원자력 수전해 수소보다 3배 이상 비싸다. 원자력은 온실가스와 미세먼지 배출이 없는 그린수소를 값싸고 안정적으로 대량 공급이 가능하다.

새만금 외해에 정박한 원자력 바지선에서 전력 및 그린수소를 생산하고, 전북에 원자력그린수소 클러스터를 구축한다. 국내 수소공급 후 잉여수소는 액화 수소 또는 액화 암모니아로 변환하여 해외로 수출한다. 군산과 새만금의 수소 생산 클러스터를 전주, 완주 수소시범도시, 현대차 전주공장과 연계하여 대한민국의 수소 모빌리티(Mobility)의 중심지로 육성해야 할 것이다. 군산 GM 공장은 자율주행 수소전기차를 생산하여, 새만금에서 주행시험을 할 것이다. 또한 CF100(Carbon Free, 무탄소) 구현으로 온실가스와 미세먼지가 없는 쾌적한 주거환경, 산업 및 상업단지. 그리고 4차 산업혁명의 인프라를 구축한다.

정책 건의 3: 군산의 기존 산업인 조선 산업과 자동차 산업을 에너지 경제와 융합발전 시킨다.

원자력 바지선 수출 기지로 지속가능한 발전을

군산의 원자력 바지선 수출기지화를 위한 경제특구 지정은 개발속도를 가속화시킬 것이다. 즉 현대중공업 군산 조선소는 원자력 바지선 건조, 새만금에서는 전력 및 수소 생산, 그리고 GM대우 군산공장은 자율주행 수소전기차를 제작 조립할 것이다. 원자력 바지선은 새만금에서 실증시험을 완료한 후 해외로 수출될 것이다. 또한 미래 친환경 전력 및 원자력그린수소 제조, 4차 산업혁명을 위한 데이터 센터, 미래의 먹거리 해결을 위한 스마트 팜 등 융복합 산업단지가 구축될 것이다.

향후 가압경수로 및 초고온가스로 수소병합발전소가 상용화 되면, 새만금에 전력 및 생산 인프라를 구축한다. 국내 수요용 수소공급은 물론 잉여 수소는 군산 산업단지에서 액화 수소 및 액화 암모니아로 만들어 수출할 수있다. 현대중공업 군산 조선소는 미래의 친환경 선박인 원자력 추진 쇄빙선, 컨테이너선, 액화 수소 및 암모니아 운반선도 건조하게 될 것이다.

Ⅴ.앞으로 나아가면서

지금 군산 경제는 9회 말 투아웃 4:1로 지고 있다. 절대 절명의 위기이다. 그러나 위기는 기회이다. 군산, 새만금, 완주 및 전주를 중심으로 대한민국을 대표할 그린수소 생태계를 구축하여 역전 만루 홈런을 쳐서 군산과 전북의 부활을 노래하자.

군산의 원자력 바지선의 수출기지화는 이 지역을 원자력 바지선과 수소경제의 메카로 자리 잡게 할 것이다.이것은 군산을 거점으로 호남지역의 경제를 더 한층 생육하고 번성하게 발전시킬 것이다. 궁극적으로 군산의 원자력 바지선 및 그린수소 수출기지화는 대한민국을 100% 에너지 자립국가로 만들며, 원자력 바지선 수출과 동시에 국산 수소 에너지도 수출함으로써 지속가능한 발전을 성취할 것이라고 확신하는 바이다.

정부의 비과학적 비상식적 탈원전 정책으로 인하여 원자력 르네상스로 부흥할 절호의 기회를 맞고 있는 한국 경제가 흔들리고 있는 것은 사실이다. 우리 군산이 나서, 우리 국가가 가야 할 올바른 국가 에너지 정책의 길을 가자

일은 사람이 시작해서 사람이 한다. 우리에게는 아직 12척의 사람의 배가 있다. 과학기술처 장관을 두 번이나 지낸 정근모 박사의 배를 필두로, 한수원에서 뼈가 굵은 박기철 ·한형희의 배, 한국 원자력계의 참 전문가 학자인 박상덕·주한규·정용훈의 배, 한국 행정의 참 공무원 출신 신광조·최영대·한민호의 배, 그리고 경험과 열정의 박우규 기술사의 배, 뛰어난 홍보전문가이자 지혜와 용기의 조기양 ·전영기 대기자의 배 등 12척의 배가 있다.

이 배는 오대양 육대주를 누비며 말뫼의 눈물보다 더 진한 군산의 눈물을 씻어주고, 불 꺼진 항구 군산에서 환한 햇살 가득한 웃음의 군산 항구를 만들 어 낼 것이다.

– 박우규 / 신광조 / 최영대

지구와에너지
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