지난 27일 오전 찾은 시화호조력발전소. 안산시 단원구와 시흥시 오이도를 잇는 시화방조제 한가운데에 자리한 이곳은 ‘가는 날이 장날’이라는 말이 떠오르기라도 하듯 비가 우수수 떨어졌으나 평소와 다름없이 청정에너지를 생산하고 있었다.
안산시 단원구와 시흥시 오이도를 잇는 시화방조제 한가운데에 자리한 시화호조력발전소. (사진=수자원공사)
조력발전소는 기상조건이나 홍수조절 등의 이유로 가동시간이 일정치 않은 수력발전과 달리 매일 정상 가동한다. 수력발전은 가뭄이 오면 저수지 수위가 낮아져 발전량이 급감하지만, 조력발전은 조석이 태양·달·지구의 천체 운동에 의해 규칙적으로 반복되기 때문에 비나 눈, 기온 변화와 상관없이 일정한 패턴으로 발전이 가능하다는 게 한국수자원공사의 설명이다.
수자원공사가 운영하는 시화호조력발전소는 시화호와 서해를 가로지르는 연장 11.2㎞의 시화방조제에 2011년 준공돼 상업 발전을 시작했다.
조력발전소는 하루에 두 번 밀물과 썰물 때 발생하는 해수면 수위차를 이용해 수차발전기로 전기를 생산하는데, 시화호의 경우 밀물 때 바닷물을 유입하며 전력을 생산하는 단류식 ‘창조발전 방식’을 사용하고 있다. 밀물 전에 수문을 막았다가 해수면이 시화호보다 2m 정도 높아지면 수문을 열고 시화호로 물을 떨어뜨린다. 이때 수문 안에 설치된 발전기의 프로펠러가 움직이면서 전기가 만들어진다. 발전기 1기에 쏟아지는 바닷물 양은 초당 500톤(t)에 달한다.
총 발전시설용량은 254메가와트(㎿)로, 240㎿ 규모의 프랑스 랑스조력발전소를 제치고 세계 최대 규모를 자랑한다. 1990년대 심각한 환경문제로 대두된 시화호 수질개선을 위한 대안으로 건설된 이 곳이 현재는 세계적인 재생에너지 100%사용(RE100) 중심지로 자리 잡은 것이다.
이동희 수자원공사 시화조력관리단 부장은 “2021년부터는 인공지능(AI) 조력발전 운영프로그램 ‘K-TOP 4.0’을 적용해 매일 달라지는 해수면의 낙차를 읽어내 연간 552기가와트시(GWh)를 생산하고 있다”면서 “이는 안산시 인구 80%에 해당하는 약 50만명이 사용할 수 있는 전기 규모”라고 설명했다.
조력발전소 건설과 해수 유통 확대는 시화호 수질 회복에도 결정적인 전환점이 됐다. 이 부장은 “과거 17ppm까지 치솟았던 화학적산소요구량(COD)은 방조제 완공 후 배수갑문 개방, 해수 유통, 조력발전소 수문 운영을 통해 2ppm 수준으로 떨어졌다”면서 “‘죽음의 호수’로 불리던 시화호가 이제는 생태계를 살리는 ‘생명의 호수’로 탈바꿈한 것”이라고 부연했다.
시화호 조력발전시설을 운영하는 중앙제어실. (사진=수자원공사)
세계적으로 조력발전은 잠재력에 비해 설치 사례는 많지 않은 실정이다. 조수간만의 차가 크고 지형적으로 방조제를 설치하기 적합한 곳 자체가 제한적인 데다, 선진국일수록 갯벌과 해양 생태계 보전에 대한 우려가 커 대규모 조력발전 추진에 신중해서다. 랑스 발전소와 캐나다 일부 설비 등을 제외하면 대부분이 연구·실증 수준의 소규모 설비에 머물러 있다.
이 가운데 시화호의 조력발전 운영 기술력은 ‘오염된 인공호수를 자연스럽게 복원하면서 동시에 재생에너지를 생산한 성공 모델’로 평가받으며 해외의 벤치마킹 사례가 되고 있다. 실제 수자원공사는 영국 리버풀권역정부(LCRCA)의 요청으로 2022년부터 700㎿ 규모 머지강 조력발전 개발사업에 기술협력하고 있다.
뿐만 아니라 수자원공사는 지난 2024년 5월 시화호에서 생산되는 재생에너지를 삼성전자에 공급하는 10년짜리 직접전력거래계약(PPA)도 체결했다. 기업이 사용하는 전력의 100%를 재생에너지로 전환한다는 RE100 캠페인이 기후 위기 속 글로벌 공급망의 새로운 규범으로 자리를 잡은 가운데, 단비와 같은 해결책이 된 것이다.
고지훈 수자원공사 기후탄소사업처 에너지융복합사업부 부장은 “삼성전자 외에도 SK하이닉스, 네이버, 롯데케미칼, 우리은행과 PPA를 체결해 수력·조력·태양광 등에서 생산한 전기를 장기 고정가격으로 공급하고 있다”고 말했다.
최근 전기요금 인상으로 장기 고정가격 방식의 PPA 경쟁력도 높아지는 추세다. 기업 입장에서는 향후 10~20년간 전력 단가를 고정해 비용 예측 가능성을 확보할 수 있고, 수자원공사는 안정적인 수익과 재생에너지 확대라는 공익적 목표를 동시에 추구할 수 있는 셈이다.
수자원공사는 조력 발전을 포함해 수열, 수상 태양광, 수력 등 물 에너지를 2030년까지 10기가와트(GW)로 확대한다는 방침이다. 이는 원전 10기 규모에 해당한다.
이동희 부장은 “한국 경제 전체를 놓고 보면 반도체·자동차 등 수출 기업이 RE100을 달성하지 못해 글로벌 공급망에서 밀려나는 것이 더 큰 리스크”라며 “시화호 조력발전소를 비롯한 우리의 물·에너지 자산을 최대한 활용해 기업들이 RE100을 달성할 수 있도록 돕는 것이 수자원공사의 역할”이라고 강조했다.
