Carbon Free Island의 첨병, 남제주화력발전소 _ 한경 · 성산풍력발전단지

제주 남단 해안 일주도로를 달리면 풍력발전기들을 심심찮게 만난다. 마치 세 갈래로 곱게 땋은 머리를 바닷바람에 나풀대며 군무를 펼치는 듯하다. 삼다三多의 섬 제주에서 바람은 예전에 천덕꾸러기로 특유한 향토 문화를 낳았지만, 지금은 귀염둥이로 전력 생산과 관광 자원으로 돈을 낳는다. 어디 그뿐인가. 지구 온난화 문제를 해결해 인류를 구원한다. 제주는 이제 삼무三無의 섬이 아니다. 도둑 없고〔盜無〕, 거지 없고〔乞無〕, 대문 없다〔大門無〕는 삼무에 무공해를 더해 사무四無의 섬으로 거듭나기 때문이다. 무공해 섬(Carbon Free Island)을 선언한 제주, 그 중심에 한국남부발전㈜ 남제주화력발전소 한경 · 성산풍력발전단지가 자리한다.

글 윤홍로 기자

남제주화력발전소(소장 정재홍)는 2001년 전력 산업 구조 개편에 따라 한국전력공사에서 한국남부발전㈜로 분사 편입했다. 우리나라 최남단발전소로 기력 · 복합 · 내연 등 다양한 발전 설비를 보유하고, 제주도 내 총 전력 설비의 45%를 담당한다. 특히 발전 6개 사를 통틀어 유일하게 국내 최대 신재생에너지 발전 설비를 보유한 사업소다. 또한, 1981년 6월 발전소 건설 이래 현재까지 재해가 한건도 없는 완벽한 안전 경영으로 전국 최고 무재해 22배수 사업소를 달성했다.
남제주화력발전소의 경영 방침은 '친환경'과 '지역 경제 동반 성장'이라는 정재홍 소장.
"남제주화력발전소는 발전 설비를 냉각하며 나온 연간 1억 2000만 톤의 바닷물(21∼35℃)을 인근 열대 과일 재배 농가에 난방용으로 공급함으로써 비닐하우스 난방비를 연평균 80% 절감하는 효과를 거두고 있습니다. 앞으로 저탄소 녹색 성장을 위해 해상풍력 등 차세대 그린에너지 개발에 역점을 두고 총력을 기울일 것입니다."
세계 각국이 화석에너지 대안으로 풍력에너지 개발에 박차를 가하지만, 경제성과 개발 조건을 갖춘 곳은 많지 않다. 한국남부발전은 이러한 한계를 극복하고 차세대 에너지원으로 급부상한 해상 풍력 개발에 본격적으로 나섰다. 여기에는 남제주화력발전소에서 풍력발전기 19기에 41㎿ 용량을 갖춘 한경 · 성산풍력단지를 건설 운영한 역량이 견인차 구실을 했다. 정 소장은 이러한 역량을 바탕으로 제주에 우수한 해상 풍력 입지 조건을 갖춘 후보지를 선정해 대단위 해상 풍력단지를 개발할 예정이라고 한다.

"제5차 전력 수급 기본 계획에 따라 2014년부터 2016년에 걸쳐 4개의 해상 풍력단지 준공을 목표로 '제주해상풍력추진단'을 발족했습니다. 이 사업을 완료하면 연평균 8.5㎧ 이상의 무한 자원인 바람을 이용해 연간 약 1165GWh의 전력을 생산함으로써 24만여 가구에 전력을 공급하고, 25만 톤의 석유를 대체해 약 1,800억 원의 외화를 절감합니다. 또한, 51만 8000톤의 CO2 배출량을 억제함으로써 제주도 선진화 방안인 'Carbon Free Island'조기 구축에도 이바지합니다."

국내 최초 공유수면에 ㎿급 풍력발전기 설치
제주는 예부터 삼다도라 불릴 만큼 바람 자원이 풍부한 곳이다. 이를 활용한 한라산의 지형적 영향이 덜한 제주 동쪽에 성산풍력단지가, 서쪽에 한경풍력단지가 있다. 한경풍력단지는 2003년 우리나라 최초의 ㎿급 대형 풍력발전기로, 그것도 공유수면에 조성했다는 점에 주목할 만하다.
풍력발전은 일반적으로 풍력단지 설계 이용률이 25%를 넘으면 경제성이 있다고 판단하는데, 한경 · 성산풍력단지는 연평균 30%를 자랑한다. 연평균 6.8∼7.0㎧ 풍속으로 입지 조건이 적합하기 때문이다. 그뿐만 아니라 유지 관리 면에서도 산악에 있
는 여타 풍력단지에 비해 유리한 점이 많다.
남제주화력발전소 이춘우 차장은 한경 · 성산풍력단지 설계에 고도의 기술을 적용했다고 한다.
"풍력단지 조성에 앞서 컴퓨터 시뮬레이션으로 후보 지역의 타당성과 최고의 효율을 구현하는 데 필요한 위치선정, 단위기기 용량선정, 기타적용기기의 등급 선정 등을 세밀하게 분석했습니다. 한국남부발전에 풍력단지 입지 선정과 단지 설계 등을 전담하는 팀이 있기에 가능했습니다. 그 결과 한경 · 성산풍력단지는 발전 가능한 시동始動풍속 4㎧에 초속 25㎧까지 전력을 생산하도록 설계했습니다."
최근 풍력발전소 건립 과정을 보면, 님비NIMBY현상이 두드러진다. 육상에서 해상으로 눈을 돌리는 까닭도 풍황 못잖은 민원 문제 때문이다. 한경 · 성산풍력단지 사업소 건립 과정도 순탄치만은 않았다. 이 차장의 설명이다.

[1] 20㎿(2.0㎿×10기)의 풍력발전 설비를 갖춘 성산풍력단지 전기실.
[2][3] 국내 최초로 공유수면에, 그것도 ㎿급 대형 풍력발전기로
조성한 한경풍력단지 전경과 전기실 내부.

"풍력발전단지는 계획부터 건립까지 모든 과정이 까다롭기에 신중을 기해야 합니다. 특히, 제주는 아름다운 자연환경과 공존하도록 조성해야 하기에 설계 단계부터 관계 당국과 긴밀히 협조했습니다. 하지만, 제일 어려운 점은 이해관계자의 동의를 구하는 일이었습니다. 환경 피해를 우려한 풍력단지 인근 주민이나 지가地價하락을 우려한 지주地主들의 반대에 부딪혀 그들을 이해시키고, 협조를 얻기까지 수 많은 대책회의와 관계자 면담을 거쳤습니다."

그린에너지, 바람을 잡아라
한경풍력단지는 4만 2423㎡(공유수면 포함) 부지에 용량 21㎿(1.5㎿×4기, 3.0㎿×5기), 성산풍력단지는 2만 3160㎡ 부지에 20㎿(2.0㎿×10기)의 풍력발전 설비를 갖췄다. 연평균 전력 생산량은 한경풍력단지가 25만 5665㎿h, 성산풍력단지가 7만 630㎿h다.

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한경 · 성산풍력단지 모두 풍력발전기 회전자의 날개는 3개다. 1, 2개 또는 그 이상도 가능하지만, 경제성과 안전성 · 소음 등을 고려할 때 3개짜리 날개가 가장 효율적이기 때문이다. 한편, 날개가 매우 느리게 돈다는 느낌을 받는데, 회전자가 17.3∼19rpm 최적의 속도로 회전하기 때문이다. 이를벗어나 회전자 끝의 속도가 초속 70∼80m를 넘으면 소음이 심해진다.
한경풍력단지의 경우 높이 62∼82m의 탑이 중량 61∼104톤(허브와 너셀 포함)을 지탱한다. 날개 길이는 35∼44m이고, 회전지름은 72∼90m다. 회전자 뒤에 박스처럼 생긴 부분인 너셀에 기어박스와 발전기가 들어 있다. 한경풍력 1단계의 경우 너셀 안에 든 기어박스는 17.3rpm으로 도는 회전자의 힘을 전달받아1200rpm으로바꿔발전기를돌린다. 그러면 전압 600V, 주파수 60㎐, 1.5㎿의 전기를 생산한다. 이를 타워 아래로 내려 각각의 타워에서 모든 전기를 현장에 있는 변압기로 2만 2900㎸까지 승압한다.
한경풍력단지는 연간 전력 생산량이 5만 5180㎿h로, 가구당 월간 전력 소비량을 300㎾h라고 가정하면 1만 5000가구에 전력을 공급한다. 또한, 연간 1만 1863TOE(석유 환산 톤)의 석유를 대체함으로써 4만 4508톤의 CO2를 감축하는 셈이다. 성산풍력단지는 연간 전력 생산량이 4만 7584㎿h로 1만 3000가구에 전력을 공급하며, 1만 230TOE의 석유를 대체해 3만 8381톤의 이산화탄소를 감축한다.
정재홍 소장은 남제주화력발전소의 풍력발전에 대해 "이를 통해 저탄소 녹색 성장 역할을 주도적으로 수행하고, 제주도 선진화 방안인 Carbon Free Island의 구현을 선도하며, 신재생에너지 의무 할당제(RPS)를 성실하게 이행한다"면서, "앞으로 청정개발 체제(CDM : Clean Development Machanism)사업 효과뿐만 아니라 주변 관광지와 연계한 관광자
원화 등도 기대한다"라고 말한다. 또한 "최신 IT 기술을 접목한 '제주풍력센터'를 착공해 올해 6월 준공할 예정이다"면서, " 센터를 완공하면 전국의 모든 신재생에너지 설비를 거리에 관계없이 이곳에서 실시간 분석하므로 신재생 허브로 자리매김할 것이다"라는 말을 덧붙인다.