[르포] 전력수급 최후의 보루 ‘청송양수발전소’…블랙아웃 막는다

양수발전…상부댐과 하부댐 낙차 활용해 발전
하부댐에서 유입된 물을 수차가 회전시켜 발전
28개 날개로 구성된 수차…수차 회전→발전기 회전순

청송양수발전소 상부댐 전경./제공=한국수력원자력

"청송 양수발전소는 전력계통의 필수 '비타민'이라고 말할 수 있습니다. 원자력·화력 등 기저전원을 건설할 때, 태양광·풍력 등 신재생에너지가 확대될 때 주파수 변화 등을 위해 추가로 같이 건설되어야 하는 대용량 유연성 전원입니다."

6일 오전 직접 찾은 경북 청송군 파천면·안덕면 부근에 위치한 한국수력원자력 청송양수발전소에서 안내를 맡은 임형빈 한수원 수력기술부 부장은 양수발전의 역할에 대해 이 같이 강조했다. 양수발전소는 원자력이나 화력발전소가 하지 못하는 중요한 기능인 '전력계통의 안정화 기능'을 수행한다. 즉 블랙아웃 위기가 초래하거나 원전을 중지해야 할 때 양수발전소를 가동시켜 전력계통에 안정화를 꾀하는 것이다.

임 부장은 "2016년 경주에 지진이 발생했을 때 월성원전 1~4호기를 순차적으로 정지하기 전에 양수발전기를 가동했으며 또 올해 3월 울진·삼척 산불 시 한울원전 1~5호기를 출력 감발할 때 양수발전소 5개소를 순차적으로 운전했다"고 설명했다.

총 600㎿(300㎿ 2대)급 청송양수발전소는 347m의 상부댐과 하부댐의 낙차를 활용해 전력을 생산한다. 청송호의 물을 상부댐인 노래호로 끌어올렸다가 전력거래소에서 급전 지시가 내려지면 상부댐의 물을 떨어트려 전력을 만든다. 낙폭만큼 발생하는 위치에너지가 커 발전 효율이 좋다. 발전기를 시계방향(오른쪽)으로 돌리면 발전, 반시계방향(왼쪽)으로 돌리면 양수(揚水)가 된다.

양수발전소는 전력수요가 적은 야간이나 태양광 등 재생에너지 발전량이 많은 시간의 남는 전기를 이용해 하부 댐에 있던 물을 상부 댐으로 끌어올린다. 그리고 전력수요가 급증하는 시간에 상부 댐의 물을 떨어뜨려 전력을 생산한다.

청송양수발전소 하부댐 전경./제공=한국수력원자력

발전소는 지하에 있다. 발전소 입구에서 버스를 타고 약 0.6㎞의 긴 터널을 통해 내려가자 약 54만평 규모의 지하발전소와 함께 2기의 육중한 발전기가 나타났다. 그 중 2호기에서 원통 모양의 수차축(수차 발전기)을 볼 수 있었다. 수차축은 발전기와 수차 펌프를 연결하는 기기를 말한다. 10m 길이로, 지름은 1080π다.

수차축이 발전기와 수차 펌프를 연결하고 나면 각종 펌프 밸브가 가동된다. 하부댐으로 발전용수(물)가 유입되면 수차와 발전기 터빈이 회전한다. 여기서 수차는 선풍기 날개처럼 생긴 28개의 날개를 가진 기기로, 물 안에 들어가 있다. 물 안 속에서 수차가 회전하면서 터빈을 회전시키는 것이다. 수차는 분당 300회씩 회전하고 있다. 이 과정을 거쳐 전력 생산을 시작한다. 이 과정에 이르기까지 3분이 채 걸리지 않는다.

하경철 한수원 기술부장은 "하부댐에는 1020만톤의 물이 저장돼 있다. 여기서 50만~60만톤의 물이 왔다 갔다 하면서 전력을 생산하고 있다"면서 "시간당 6000㎿의 전력을 생산하고 있다. 이는 1500가구 정도로, 청송양수발전소는 우리나라 전체 발전용량에서 4.4㎿를 차지하고 있다"고 설명했다.

우리나라 전체 양수발전소는 한수원이 운영, 관리하고 있다. 한수원에 따르면 국내에는 청송양수발전소를 비롯해 양양·청평 등 총 7곳에 16기가 운영 중이다. 총 용량은 4700㎿로, 최신 노형 원전인 APR1400 3기 수준, 국내 전체 발전 설비용량의 약 4%를 차지하고 있다.

한수원은 정부의 제9차 전력수급기본계획에 따라, 재생에너지 백업 설비로 1.8GW 규모, 3개소의 신규 양수발전소 건설을 △영동(500㎿) △홍천(600㎿) △포천(700㎿) 지역에 추진하고 있다. 이들 지역은 양수발전소 건설 최초로, 지자체 자율유치공모를 통해 선정된 곳이다. 현재 공공기관 예비타당성조사 및 발전사업허가 취득을 완료하고, 기반시설공사 및 발전소 상세설계를 준비 중에 있으며, 한수원은 영동양수 2030년, 홍천양수 2032년, 포천양수를 2034년에 각각 준공해 전력계통 안정화에 기여한다는 방침이다.