[에너지데일리 송병훈 기자] 한국수력원자력(사장 정재훈)은 원자력과 수력, 양수발전 그리고 신재생에너지를 통해 국내 전력의 약 31.5%를 생산하고 있는 국내 최대 발전회사다.
에너지 전환이라는 흐름속에서 현재 가동중인 24기의 원자력발전소를 안전하게 운영하면서, 친환경적인 수력·양수·신재생에너지를 통해 에너지 사업 전반을 컨설팅 할 수 있는, 친환경 종합에너지기업으로 거듭나겠다는 것이 한수원의 방침이다.
또한 4차 산업혁명 관련 기술 도입에도 적극 나서고 있다. 원전 운영에 4차산업 기술을 접목, 설비 신뢰도를 높이고 원전 안전성을 높이는 것은 물론, 종사자의 안전 보호에도 적극 나서겠다는 계획이다. 관련 중소기업과의 각종 시너지 효과는 물론이다.
한수원을 찾아 태양광·풍력·연료전지를 중심으로 한 신재생에너지 사업, 기술혁신에 대한 이야기를 들었다.

▲ 공공기관 최초 전기차 폐배터리 재활용 ESS 사업

2018년 말 기준 약 5만7000대가 보급된 국내 전기차 시장의 경우, 보급 7년째가 되면서 중고 배터리가 나오기 시작했다. 이와 관련 한수원은 현대자동차와 함께 이러한 전기차 폐배터리를 이용해 ESS(에너지저장장치)로 재활용하는 사업을 추진하고 있다.

공공기관 최초로 시도하는 이 사업을 통해 한수원은 전기차에서 사용한 폐배터리 처리 문제와 재생에너지의 불안정성 보완이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡는다는 계획이다. 이를 위해 양사가 공동 추진 중인 울산 현대차 태양광 사업과 연계, 올해 2MWh급 ESS 실증사업을 수행하고 사업성을 검증할 예정이다. 그리고 2021년 10MWh 상업용 모델 추가 설치를 시작으로 오는 2030년까지 3GWh 규모의 폐배터리 재활용 ESS를 보급한다는 계획이다.

전기차 배터리는 에너지밀도와 효율이 뛰어나며 각종 안전장치와 관리에 유용한 모니터링 기술이 장착돼 있다는 게 한수원의 설명이다. 또한 중고품이기 때문에 15% 가량 사업비를 줄일 수 있어 가격 경쟁력 또한 뛰어나다. 전기차 폐배터리 성능진단을 통해 신품대비 70~80% 성능 이상의 배터리만으로 ESS 시스템을 구축하고, 이후 완전히 수명을 다한 배터리는 니켈, 망간 등 금속을 회수해 재활용할 수 있다.

▲ 신재생에너지 보급 선도

한수원은 수력, 태양광 등 기존 신재생에너지 설비를 안정적으로 운영하는 동시에 독자적인 사업모델을 구축, 태양광·풍력·연료전지·바이오매스 등 신규 사업 추진에도 박차를 가하고 있다.

세계 최대 규모인 300MW 새만금 수상태양광 사업을 새만금개발청, 전라북도 등 지자체와 함께 추진하고 있으며, 신안군 비금도 염전부지를 활용한 200MW급의 태양광 사업을 지역주민과 함께 진행하고 있다. 이를 통해 주민 소득증대 및 신규 일자리 창출로 사업 수익을 공유할 예정이다.

육상풍력과 함께 원전 인근 대규모 해상풍력단지 개발을 중심으로 한 해상풍력 사업에도 총력을 기울이고 있다. 한수원은 안마도 220MW 해상풍력, 영덕 100MW 해상풍력 등을 개발할 계획이다.

뿐만 아니다. 한수원은 국내 최대 연료전지 사업을 운영하고 있기도 하다. 서울·부산·인천 등 도심지역에 연료전지 발전소를 운영·개발, 도심 속 분산에너지 보급 확대에 앞장서고 있다. 또한 서울 고덕·암사, 강릉 연료전지 사업 등 100MW 규모의 연료전지 사업도 추진중이다.

한수원은 화천, 춘천, 청평, 팔당 등 총 607MW 용량의 수력발전소를 보유하고 있다. 그리고 최근에는 노후 수력양수발전소의 현대화사업을 통한 용량 증대와 성능개선으로 더욱 안전한 고품질 전력공급 기반을 마련해가고 있다

신재생에너지 확대로 인한 전력공급의 안정성을 높이기 위해 1.85GW 규모의 신규 양수발전소를 건설한다. 지역사회 자율유치 공모 방식을 통해 부지를 선정, 영동군 500MW, 홍천군 600MW, 포천시 750MW 규모의 양수발전소가 들어설 계획이다.

한수원은 2030년까지 총 사업비 약 20조원(직접투자비 7.3조원)을 투자해 신재생에너지 설비용량을 8.4GW로 확충할 계획이며, 이를 통해 명실상부한 종합에너지기업으로 자리매김한다는 방침이다.

▲ 세계 최초 원전 자동예측진단 기술 기반 구축

한수원은 2018년 세계 최초로 원전 설비고장을 사전진단, 평가할 수 있는 ‘자동예측진단’ 기술개발을 완료했다.

한수원이 개발한 자동예측진단시스템은 발전소별로 분산 관리되고 있는 설비 감시·진단·정비 데이터를 통합해 빅데이터를 구축하는 데에서 출발한다. 이를 기반으로 인공지능(머신러닝, 딥러닝) 기술을 적용, 핵심설비를 상시 진단, 분석함으로써 설비의 미세한 이상 징후까지 감지해 고장을 예방하는 시스템이다. 현재는 딥러닝, IoT(사물인터넷) 등과 같은 신기술을 적용해 시스템을 고도화하고 진단 대상을 확대하고 있다.

기존 기술로 핵심설비를 실시간 정밀 진단할 경우 엄청난 인력과 막대한 비용이 투입될 수밖에 없었다. 하지만 자동예측진단시스템은 인력과 비용을 최소화하며 실시간 감시는 물론, 정밀 진단까지 가능한 것이다.

한수원은 2018년 12월 1단계 기술개발을 통해 시범 선정된 300대 설비에 대한 상태감시 빅데이터와 인공지능 기술 기반 자동예측진단시스템을 성공적으로 구축했다. 1단계 기술개발 시 빅데이터를 활용, 65건의 설비결함을 사전에 감지해 발전소에 제공하는 등 효과를 거두고 있다는 설명이다.

2019년 1월부터는 발전소 자동예측진단시스템을 전 원전 핵심설비 1만5000대에 확대 적용(2단계)하고 전력설비 열화상 딥러닝 기술과 무선센서(IoT)를 적용한 설비 진단 등 관련 기술을 고도화하고 있다. 또한 진단 기술의 글로벌 경쟁력 확보와 상품화를 위해 소프트웨어 품질 인증, 지적재산권 확보도 적극적으로 추진하고 있다.

▲ 로봇 활용, E-Tower 고도화

한수원은 사고위험이 높은 건설현장 안전 사각지대 최소화를 위해 작업자의 동작 및 화재패턴을 감지해 경고하는 ‘지능형 CCTV’를 국내 원전건설 사업에 최초로 적용, 신고리 5·6호기 건설 현장 28개소에 설치· 운영하고 있다.

고방사선 구역이어서 인력투입이 불가능한 연료재장전수조(IRWST, In-containment Refueling Water Storage Tank)의 수중환경 점검을 위해 연료재장전수조원격점검 수중드론(NUVIDA)을 개발, 지난해부터 활용하고 있다. 또한 해안가에 설치된 원전 특성상 발전소 가동에 따라 취수구 내부로 유입되는 뻘을 주기적으로 제거해야 하는데, 이 작업은 인명사고의 위험이 있는 작업이었으나 뻘 측정·제거용 로봇 개발·현장 활용을 통해 사고를 방지하고 있다.

한수원은 이와 함께 2013년 국내 모든 원전 운영 및 주요기기의 상태를 중앙에서 집중적으로 실시간 감시할 수 있는 온라인 모니터링 시스템 개발에 착수, 2016년 8월 발전운영종합센터(E-Tower) 구축을 완료했다. 센터에는 최고의 원전 운전 베테랑으로 구성된 감시팀이 24시간 근무하며 발전소 상태를 실시간 원격 감시하고 있다. 원전 주요기기에 고장징후 발생시 각 원전의 주제어실보다 빨리 감지해 선제적인 조치와 본사의 기술지원을 통해 고장정지를 예방하는 것이다.

한수원이 개발한 조기경보 프로그램은 주요기기의 온도, 압력 등 운전변수들에 대해 정상운전시의 운전패턴을 사전에 학습한 상태에서 실제 기기 운전시 측정된 운전변수들의 값과 실시간으로 비교해 두 값의 차이에 따라 경보가 발생하는 원리다. 

이를 통해 2016년부터 2019년까지 발전정지 예방 5건, 과도상태 확산방지 129건의 우수한 성과를 거뒀다. 특히 지난해 11월 세계 최고의 원자력 전문가들로 구성된 세계원전사업자협회(WANO) 점검단들이 실시한 전사안전점검(CPR)에서 우수사례로 선정, 세계 원자력 산업계에 국내 원전 운영 능력의 우수성을 입증한 바 있다.
 

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