저탄소 전력공급 시스템 구축 기대
| Jerry Huang
2024년 7월 15일, 중국 국가발전개혁위원회(NDRC)와 국가에너지국(NEA)은 “석탄화력발전소 저탄소 전환 및 건설 프로그램(2024-2027)”을 발표했습니다. 이 프로그램에서는 2025년까지 모든 초기 화력발전소의 저탄소 전환 사업을 착수하고 다양한 저탄소 발전 기술을 도입하여, 관련 사업의 탄소 배출량을 2023년 대비 킬로와트시당 약 20% 감축하고, 기존의 선진 석탄화력발전소보다도 훨씬 낮은 수준으로 낮춰 청정 저탄소 석탄화력발전소 전환에 대한 귀중한 경험을 축적할 것이라고 명시하고 있습니다. 기존 석탄화력발전소의 저탄소 전환과 새로운 저탄소 석탄화력발전소 건설을 조화롭게 추진함으로써, 청정, 저탄소, 안전, 고효율의 새로운 에너지 시스템 구축을 가속화하는 것을 목표로 합니다.
관련 예측에 따르면 2030년까지 석탄 화력 발전소에서 배출되는 이산화탄소량은 약 40억 톤에 달할 것으로 예상됩니다. 따라서 석탄 화력 산업의 저탄소 기술은 중국의 '2030~2060년 탄소 정점 및 탄소 중립' 목표 달성을 위한 핵심적인 지원 요소입니다. 그렇다면 석탄 화력 산업은 어떻게 탈탄소화를 이룰 수 있을까요?
01 석탄화력발전소 탈탄소화 전환 및 건설 방법
저탄소 전환 및 석탄화력발전소 건설 프로그램(2024-2027)에 따르면, 석탄화력을 저탄소화하는 구체적인 방법은 세 가지가 있습니다.
1. 바이오매스 혼합. 농림 폐기물, 폐식물, 재생에너지 작물 등의 바이오매스 자원을 활용하고, 바이오매스 자원의 지속 가능한 공급, 안전성, 유연성, 운영 효율성 및 경제적 타당성을 고려하여 석탄 화력 발전소를 바이오매스 발전과 연계해야 합니다. 전환 및 건설 후, 석탄 화력 발전소는 10% 이상의 바이오매스 연료를 혼합하여 사용할 수 있어야 하며, 이를 통해 석탄 소비량과 탄소 배출량을 크게 줄일 수 있습니다.
2. 친환경 암모니아 혼합. 석탄 화력 발전소에서 친환경 암모니아를 혼합하여 전력을 생산함으로써 석탄 사용량의 일부를 대체합니다. 석탄 화력 발전소는 개조 및 건설 후 10% 이상의 친환경 암모니아를 연소할 수 있도록 설계되어야 하며, 이를 통해 석탄 소비량과 탄소 배출량을 현저히 줄일 수 있습니다.
3. 이산화탄소 포집, 활용 및 저장. 화학적 방법, 흡착, 막 등의 기술을 활용하여 석탄화력발전소의 배기가스에서 이산화탄소를 분리 및 포집한다. 압력과 온도를 조절하여 이산화탄소를 포집, 정제 및 압축한다. 이산화탄소를 이용한 효율적인 석유 추출과 같은 지질 기술의 적용을 촉진한다. 이산화탄소와 수소를 반응시켜 메탄올을 생산하는 등의 화학 기술을 활용한다. 지역 여건에 맞는 이산화탄소 지질 저장 기술을 시행한다.
02 저탄소 석탄 발전으로의 전환 경로
수력, 풍력, 태양광을 포함한 청정에너지 확대는 저탄소 전력 공급 청사진 실현의 핵심입니다. 증가하는 전력 수요를 충족한 후에도 저탄소 전력 전환을 위해서는 기존 석탄 화력 발전을 추가적으로 대체해야 합니다. 2030년 이후에는 비화석 에너지 발전이 기존 석탄 화력 발전을 대체하여 전력 공급의 주요 부분을 차지하게 될 것이며, 2050년 이후에는 중국 전체 전력 공급에서 석탄 화력 발전 비중이 5% 미만으로 떨어질 것입니다.
중국 인민대학교의 연구에 따르면, 중국의 석탄 화력 저탄소 전환 발전 전망은 다음과 같은 세 단계로 나눌 수 있다.
1. 지금부터 2030년까지 저탄소 전환 준비 기간 동안 석탄 발전 용량은 2030년 이전까지 완만하게 증가할 것이며, 동시에 신에너지가 전력 공급 증가분의 대부분을 차지하게 될 것이고, 풍력 및 태양광 발전 설비 용량의 비중은 2030년까지 40%를 넘어설 것입니다.
2. 2030년부터 2045년까지는 급격한 전환기이며, 2030년 이후 풍력 및 태양광 발전의 비중이 석탄 발전의 비중을 빠르게 넘어서 전력 시스템의 주요 에너지원이 될 것입니다. 석탄 화력 발전소는 바이오매스 기술, CCUS(탄소 포집 및 활용) 및 기타 청정 저탄소 기술과 결합하여 탄소 배출량을 줄여야 합니다.
3. 2045년부터 2060년까지는 전력 공급 강화 및 개선 기간으로, 2050년까지 전력 수요가 포화 상태에 이르러 석탄 발전은 풍력 및 태양 에너지의 주요 전력 소비를 흡수하고 비상 및 예비 전력을 공급하는 보조 발전원으로 완전히 전환될 것입니다. 
쿠부치 사막에 건설될 예정인 발전 기지의 사례를 살펴보겠습니다. 쿠부치 발전 기지의 총 계획 용량은 1,600만 킬로와트이며, 여기에는 태양광 발전 800만 킬로와트, 풍력 발전 400만 킬로와트, 그리고 고효율 석탄 화력 발전 400만 킬로와트가 포함됩니다. 이미 건설된 태양광 발전 프로젝트는 매우 훌륭하며, 설치된 태양광 발전 용량 200만 킬로와트가 이미 가동 중입니다. 모든 프로젝트가 완전히 완료되면 연간 약 400억 킬로와트의 전력을 수백만 가구에 공급할 수 있을 것으로 추산되며, 이 중 50% 이상이 청정 에너지입니다. 이는 표준 석탄 약 600만 톤을 절약하고 연간 약 1,600만 톤의 이산화탄소 배출량을 줄이는 효과와 같습니다. 앞으로 더 많은 청정 에너지 기지가 건설될 예정입니다.
태양광 패널 최초 제작
태양광 패널 설치 1년 후
5년 후의 태양광 발전 기지
전기차 및 충전 인프라와 관련하여 통계에 따르면 2024년 5월 말 기준 중국 전역의 전기차 충전 인프라는 총 992만 개에 달해 전년 동기 대비 56% 증가했습니다. 이 중 공공 충전 시설은 305만 개, 민간 부문은 687만 개로, 전년 동기 대비 각각 46%와 61%의 성장률을 기록했습니다. 이는 중국이 세계 최대 규모의 충전 인프라 네트워크를 구축하여 가장 넓은 서비스 지역과 다양한 충전 방식을 제공하고 있음을 의미합니다.