양양 양수발전소 하부댐.ⓒEBN

강원도 양양군 남대천 인근 양수발전소. 겨울철 전력수급난으로 블랙아웃 위기감이 어느 때보다 높은 가운데, 지난 18일 찾은 양양 양수발전소 임직원들의 모습에서는 긴장감과 자신감이 교차했다.

전력수급 위기 상황에 따른 임무에 임하는 자세에는 긴장감이 감돌았지만, 그동안 긴급상황의 대처와 기동정지만해도 3천회에 달하는데도, 고장 한번 없었던 것이 자신감으로 비춰진 것이다.

김균섭 한국수력원자력(주) 사장은 이번 겨울 모든 양수발전소에 ‘특명’을 내렸다. 27년만에 찾아온 유례없는 한파로 연일 전력사용량 최고치를 경신하며 아슬아슬하게 전력 수급을 이어가고 있는 상황에서 양수발전소가 본연의 업무를 차질 없이 수행, 겨울철 전력 위기를 극복하라는 것이었다.

우리나라 전력 생산이 한계점에 이르고, 더 이상 수요를 감당하기 힘들 때, 양수발전소가 전력계통의 ´마지막 보루´ 역할을 담당한다.

원자력발전은 하루, 석탄발전은 5시간, 복합화력발전은 1시간30분 등의 전력 생산을 위한 준비 시간이 걸리는데, 양수발전은 불과 3분 이내, 빠르면 2분 30초만에 전력을 생산할 수 있다.

전력 수급의 위기 상황에 가장 빠르게 대처할 수 있는 것이 양수발전인 셈이다. 양수발전을 흔히 ‘3분 특공대 대기조’, ‘구원투구’라고 부르는 이유다.

이 처럼 양수발전은 돌발적인 사고나 긴급한 부하 변동으로 인해 예기치 못한 상황이 초래될 경우 신속히 대처할 수 있는 것이 가장 큰 특징이다.

또한 원전 등 대용량 발전소의 고장 등으로 전력계통이 급격히 불안정해질 경우 전압과 주파수 조절을 통해 고품질의 전력을 공급하는 역할을 담당한다.

전기는 일정한 주파수와 일정한 전압이 유지돼야만 하는데, 그렇지 않으면 반도체 및 자동차 등 대규모 공장들은 균일한 상품 생산이 불가능, 품질 경쟁력을 확보할 수 없게 된다. 가정도 비슷하다.

우리나라 전기의 평상시 주파수는 60±0.2㎐정도. 이 범위 이내로 유지해야만 고품질 전기가 생산되는 셈이다. 또 전압의 경우에도 345kV든 154kV이든, 일정 범위 이내가 유지돼야 한다.

그러나 전기 공급량과 수요량이 일치하지 않을 경우에는 주파수와 전압이 일시에 출렁이게 되고, 일정 범위를 벗어나게 되면 최악의 경우 대규모 정전사태가 발생할 수도 있다.

실제로 지난해 11월 송전선로에 연결된 외부 변전소 기기 결함이 발생해 신고리 원전 1, 2호기가 일시적으로 출력을 낮추는 자동 감발에 들어가는 일이 벌어졌다. 이때 양양양수발전소가 긴급 투입됐다. 당시 양양 양수 1호기 등 4곳의 양수발전소가 비상상황에 신속히 대응, 주파수와 전압을 정상 조절함으로써 모든 전력계통이 안정적으로 유지될 수 있었다.

양양양수발전소는 총 4기의 발전기가 100만kW의 설비용량을 갖춰 양수발전소 가운데 국내 최대 규모이며, 상부댐(진동호)과 하부댐(영덕호)의 낙차는 819m로 아시아 최대를 자랑한다.

양양 양수발전소 터널내부 발전기 상부 모습.ⓒEBN

통상 한밤중의 전기는 공급량이 수요량을 초과하는 일이 벌어진다. 이때는 기저부하를 담당하는 대형 석탄화력, 원전 등의 발전량을 줄이거나 정지시켜야 하는데, 시스템 상 용이하지 않고 많은 시간과 비효율적 요소가 발생해 한계가 있다.

원자력이든 석탄발전이든 대용량 발전소의 경우 70% 이하로 가동을 떨어뜨리면, 발전 효율이 20%로 급감하게 된다.

이때는 전기 소비를 늘려 생산과 소비의 균형을 맞춰줘야 하는데 이러한 역할을 바로 양수발전이 담당한다.

양수발전은 전력수요가 적은 심야의 잉여전력을 이용, 하부댐의 물을 퍼올려 상부댐에 저장했다 전력 수요가 급증할 때 물을 낙하시켜 전력을 생산하는 것이다. 양수발전은 타 발전원과 달리 전력을 간접 ‘저장’하는 셈이다.

만일 대규모 정전사태가 발생해 국가의 모든 전력이 상실됐을 경우에도 양수발전은 중요한 역할을 수행한다. 전체 전력이 사라졌을 경우 가장 빠르게 전기 생산이 가능한 양수발전이 ‘불쏘시개’ 역할을 담당하는 것이다. 양수발전소에서 나온 전기는 그 다음으로 빠르게 전기를 생산할 수 있는 인근 가스터빈 발전소에 전력을 공급하여 전기를 생산할 수 있도록 지원하는 역할을 담당한다.

현재 국내에는 100만kW급의 최대 양수발전 설비를 갖춘 양양양수발전소를 비롯해 청평, 삼랑진, 청송, 산청, 무주, 예천 등 7곳의 양수발전소가 있다. 이들 설비용량은 총 470만kW 정도로 원자력발전소 5기의 용량과 맞먹는 수준. 국내 전체 발전 설비용량의 5.7%를 차지하며 겨울철 피크타임 예비전력의 마지막 보루로써 양수발전소가 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

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