동서 한국동서발전 일산열병합발전처

[온니걸]

한국동서발전 일산열병합발전처

전력·난방열 동시 공급
2.4MW급 연료전지 준공

2009년 11월 25일 (수) 13:16:13

김병욱 기자 bwkim@tenews.kr

▲ 일산열병합발전처 전경.

일산신도시에 위치하고 있는 일산열병합발전처는 수도권 지역의 안정적인 전력 수급 및 지역난방열 공급을 목적으로 건설돼 지난 1993년부터 발전소를 안정적으로 운영해 오고 있다.

일산열병합발전처는 연소 안정화를 위한 각종 튜닝기술 및 운전기술 등을 보유하고 있어 설비를 안정적으로 운영하고 유지보수 비용을 획기적으로 절감하고 있다. 특히 지난 4월 착공 후 6개월 만에 2.4MW급 연료전지를 준공해 시운전을 마치고 전력 생산에 들어간 가운데 일산열병합발전처와 연료전지에 대해 조망해 본다. / 편집자주

일산열병합발전처는 서울시 인근 수도권 지역의 안정적 전력공급을 위해 건설된 발전소로 배열회수 보일러를 적용해 전기를 생산하고 남은 열을 지역난방공사에 제공해 지역주민들에게 난방열로 공급하는 고효율의 발전소다.

1복합은 100MW급 가스터빈 4기와 200MW급 스팀터빈 1기, 2복합은 100MW급 가스터빈 2기와 100MW급 스팀터빈 1기로 운영되고 있으며 총 설비용량은 900MW다.

현재는 약 30만 세대에 전력을 공급하는 한편 약 17만 세대에 난방열도 공급하고 있다.

특히 청정연료인 LNG를 사용해 황산화물이나 먼지 같은 대기오염물질 배출이 거의 없으며 저NOx 버너와 가스터빈 질소산화물저감설비(DLN-B)를 설치해 질소산화물을 50ppm 이하로 줄여 배출하고 있는 환경친화적인 발전소다.

특히 일산열병합발전처에는 미래 친환경 에너지로 각광받고 있는 연료전지가 도입됐다.

일산 2.4MW급 연료전지 발전설비는 국내에서 7번째로 가동되는 설비로 지난 4월 착공 후 6개월 만에 시운전을 마치고 전력 생산에 들어갔다.

기자재 납품은 포스코파워가, 설치와 시공은 포스콘이 담당했으며 총 공사비는 130억원이 소요됐다.

연료전지는 액화천연가스(LNG)에서 나오는 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 전기와 고온의 물을 얻는 친환경 발전시스템으로 전기효율이 47%에 달하고 함께 생산되는 열을 통해 지역난방용 온수를 공급할 수 있다.

동서발전은 일산 연료전지 발전설비를 통해 연간 1만7,000MWh의 전력 및 연간 5,212Gcal의 열을 생산해 일산신도시에 공급하게 된다.

준공식 당시 이길구 동서발전 사장은 “연료전지는 지구온난화에 따른 대체에너지로서 미래 수소 경제 사회에 대비한 신성장 동력”이라며 “발전회사와 신재생 에너지 전문기업이 함께 노력해 지속적 기술개발이 필요하다”고 밝혔다.

동서발전은 이번 연료전지 발전설비 준공에 이어 오는 12월에는 5,000kW 규모의 당진 소수력 발전설비의 준공을 앞두고 있으며 올 연말까지 총 9.85MW 규모의 신재생에너지 설비를 확보할 전망이다.

인터뷰 / 김재환 한국동서발전 일산열병합발전처 前처장

“생활에 불편함 없는 전기 공급 최선”

연료전지 분산형 발전설비 가능성 커
스택 설계·제조기술문제 성장한계 우려

최근 2.4MW급 연료전지를 준공한 일산열병합발전처에 대해 관련업계의 관심이 집중되고 있다.

이 연료전지발전설비를 통해 연간 1만7,870MWh의 전기 및 5,212G㎈의 열이 생산된다. 생산된 전력은 한전에 전량 판매돼 정부로부터 15년간 발전차액을 지원받으며 열은 지역난방공사에 판매될 예정이다.

연료전지설비를 통해 연간 1,812톤의 이산화탄소 및 47.6톤의 질소산화물 저감 효과를 기대할 수 있는 가운데 김재환 전 일산열병합발전처 처장을 만나 연료전지 발전설비에 대해 들어봤다. / 편집자주

△일산열병합발전처는 수도권 전력수급에도 큰 역할을 하고 있다. 일산열병합발전소의 장점과 생산된 전력과 열의 사용실태는

일산열병합발전소는 전기와 열을 동시에 생산할 수 있는 고효율 생산설비로써 일산신도시를 비롯해 수도권 약 17만호의 공동주택 난방열을 저렴하게 공급하고 있으며 특히 수도권 전력부하에 맞추어 신속한 부하추종을 함으로써 안정적인 전력공급에 최선을 다하고 있다.

우리 사업소의 장점으로는 계절별, 기온별, 전력부하별로 운전패턴을 변화시킴으로써 열공급과 전력공급이라는 두 가지 임무를 훌륭히 수행하고 있다는 것을 말씀드릴 수 있다.

예를 들면 최대용량 959MW의 전기생산능력을 바탕으로 전력수요가 많은 여름철 및 저녁시간대 급증하는 점등부하 시 서울 서북부권의 신속한 전력공급을 통해 수도권 주민들에게 최고의 전기품질을 유지해 생활에 전혀 불편함이 없도록 전기를 공급하고 있다. 또한 시간당 최대 827Gcal의 열생산능력을 바탕으로 저렴한 난방열을 지역주민 및 서울 일부 지역까지 난방열을 공급함으로써 주민의 삶의 질 향상에도 기여하고 있다.

△열병합발전과 신재생에너지인 연료전지 발전설비의 계통연계 방식과 효율적인 운영방법은

열병합 발전 및 연료전지 발전설비에서 생산된 전력은 승압변압기를 사용해 전력 계통에 공급하도록 돼있는 것은 동일하나 승압변압기를 사용해 승압 후 열병합 발전설비는 154kV 송전계통에 직접 연결되고 연료전지 발전설비는 22.9kV 배전선로에 연결돼 한전의 전국전력망에 공급되는 방식에서 약간의 차이가 있다.

일산열병합 연료전지 발전설비는 최첨단 기술이 적용된 2,400kW급 발전설비로써 발전시 발생하는 열은 회수해 지역난방에 활용하기 때문에 종합플랜트 효율이 80%에 달하는 고효율 열병합발전설비다.

또한 인터넷을 이용해 원격으로 설비의 사전점검뿐만 아니라 기동·정지 및 운전상태를 감시 제어할 수 있어 현장 운영인력을 최소화한 최첨단 방식으로 설비를 운영하고 있다.

△발전용 연료전지 시스템은 분산형 전원으로 가능성이 크다는 평가다. 발전용 연료전지의 향후 방향에 대한 의견은

연료전지 발전은 고효율, 환경친화성, 높은 신뢰도, 저소음 및 설치공간을 많이 차지하지 않는 등 많은 장점을 가지고 있다. 특히 소음이 적은데다 모듈화 된 설치로 설치기간이 짧고 661.1㎡(200평) 남짓한 작은 공간에도 설치가 가능해 산업시설, 상업시설 및 연구소 등 설치장소에 제약이 적어 분산형 발전설비로써도 가능성이 크다고 판단된다.

하지만 아직까지는 단위전력당 투자비가 높다는 단점이 있으며 핵심부품인 스택의 설계 및 제조기술의 국산화가 이뤄지지 않아 당분간 성장에는 한계가 있지 않을까 싶다.

투자비를 보면 일산의 경우 kW당 579만원으로 높고 스택을 5년 단위로 교체해야 성능을 유지하는 등 운전유지비용이 높은 편이다.

한편 포스코파워에서 연료전지 원천기술사인 FuelCell Energy사와 스택 제조기술 이전협약을 맺어 Cell을 제외한 대부분의 제품일 국내생산이 가능할 것으로 보여 오는 2010년말부터는 투자비용 저하에 큰 역할을 할 것으로 생각한다.

LNG 이외의 소화가스, 매립지가스 등 연료비의 변동성이 적고 가격이 상대적으로 낮은 연료를 적용해 발전할 수 있는 사업 아이템을 찾아야 할 것으로 보인다.

△동서발전은 정부의 RPA 제도에 적극적으로 참여하는 등 신재생에너지 보급에 적극적으로 나서고 있다. 향후 연료전지 분야에서의 기술개발 및 보급계획은

MCFC(용융탄산염 연료전지) 연료전지의 국산화율은 현재 약 45%정도로 판단되며 내년에 포스코파워에서 경북 포항에 연료전지의 핵심부품인 스택제조 시스템을 구축하게 되면 약 70%까지 국산화가 가능할 것으로 예상된다.

장기적으로 셀 제조 자체기술이 확보되는 오는 2012년에는 국산화율 100%를 달성할 것으로 기대된다.

동서발전은 기존의 MCFC의 기술자립은 물론, PEMFC(고분자 전해질 연료전지) 국내 도입을 위해 RPA 계획에 연료전지 보급계획을 반영, 2011년까지 20MW 수준을 추가로 건설할 예정이며 특히 폐기물자원화 사업과 연계해 상대적으로 연료가격이 저렴한 매립장 가스(LFG) 및 하수처리장 소화가스를 활용하는 연료전지 신기술 상용화를 계획하고 있다.

△일산열병합 연료전지 발전설비의 특징과 장점은

일산열병합 연료전지발전설비(용융탄산염, MCFC)는 2,400kW급 발전설비로써 국내에서 7번째로 가동되는 설비다.

가스공사로부터 액화천연가스(LNG)를 공급받아 개질을 하고 추출된 수소는 연료전지 스택 내에서 산소와 전기화학적 반응을 통해 전기와 열을 생산하는 발전설비다.

정확히 말하면 연료전지 열병합발전설비로서 전기효율이 47%로서 효율이 높고 연료전지 배기열을 활용해 온수를 생산, 신도시에 공급할 경우 전체 플랜트 효율은 최대 80%에 달하며 설비 가동율은 90%이상으로 높아 투자비 회수에 유리한 특징이 있다.