<사진. 발전소와 댐 건설계획(상)과 두 종류의 수차발전기(하)
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

북쪽 대지가 만들어 내는 수력과 수소

- 일본의 새로운 에너지 공급 기지로

광대한 토지와 자연의 혜택을 받고 있는 홋카이도에서는 태양광과 풍력의 도입이 활발하게 추진되고 있다. 단 기후에 따라 출력이 변동하는 문제와 계절 및 시간대에 따라 전력이 남을 가능성이 있다. 발전량이 안정된 수력과 바이오매스가 도내에 확대되기 시작하여 남은 전력은 수소로 전환하여 도시권에 공급한다. 홋카이도에서는 중심부에서 남쪽으로 산맥이 연결되어 있으며, 도내의 전역에 1만 5,000개의 강이 흐르고 있다. 농업용수로의 총 연장거리는 2만 5,000킬로미터에 이른다. 최근까지 홋카이도의 재생가능 에너지는 태양광과 풍력을 중심으로 개발되고 있었지만, 산악지대를 중심으로 수력발전의 도입 프로젝트가 계속 시작되었다.

중부에 펼쳐진 유바리시의 산간부에서는 ‘유바로 발전소’가 4월 1일에 가동을 시작하였다. 발전능력은 2만 8,470kW에 이르며, 연간 발전량은 8,700만 kWh이다. 일반가정의 사용량(연간 3,600kWh)으로 환산하면 2만4,000세대분에 해당한다. 유바리시 총 세대수(약 5,400세대)의 4배 이상의 전력을 공급할 수 있다.

이 일대에는 유바리시에서 흘러 나오는 유바리강이 빈번하게 홍수를 일으키기 때문에 1960년에 홍수대책으로 댐이 건설되었다. 새롭게 댐의 저수능력을 높이는 개량공사를 실시하게 되어 그것에 맞춰 유바로발전소를 건설하였다. 홋카이도청이 운영하는 8군데의 수력발전소 중 하나로 도운영 발전소 중에서는 최대 규모이다. 발전기는 두 종류를 갖추고 있다. 계절 및 기후에 따라 변동하는 대량의 물로 발전하는 1호기(2만 6,600kW)에 추가로 하류의 자연환경을 보호하기 위해 항상 방류하는 소량의 물을 이용할 수 있는 2호기(1,870kW)로 구성된다. 지역의 홍수를 댐으로 방지하면서 풍부한 수량을 최대한으로 살려 전력을 공급하는 체제이다.

대규모 수력발전소는 홋카이도의 서부에서도 건설되기 시작하였다. 유바리에서 서쪽으로 100킬로미터 이상 떨어진 요우테이산의 근처에서는 도내에서 처음으로 양수식에 의한 발전소가 2014년 10월에 운전을 개시하였다. 홋카이도전력이 13년에 걸쳐 건설을 추진한 쿄고쿠발전소이다. 요테이산 및 주변 산으로부터 흐르는 강물을 댐에 모아 상류에 건설한 조정지까지 물을 끌어 올린다. 지역의 공급력이 수요를 상회하여 전력이 남으면 그 전력을 사용하여 물을 조정지까지 끌어 올린다. 수요가 증가하는 시간대가 되면 끌어 올린 물을 산에 설치한 수차발전기까지 흘려 발전할 수 있다. 발전 후 물은 다시 댐으로 되돌려 다음 발전에 이용할 수 있다. 조정지로부터 발전기까지 수류의 낙차는 369미터이다. 이 수류를 이용하여 3대의 수차발전기로 발전한다. 1대당 발전능력은 20만 kW로 2014년 10월에 운전을 개시한 1호기에 이어 2015년 2월에 2호기가 가동한다. 남은 3호기는 2024년 이후에 운전을 개시할 예정이다.

홋카이도에서는 태양광 및 풍력에 의한 발전설비가 급속하게 확대되어 지역 및 시간대에 의해서는 전력이 남을 가능성이 있다. 앞으로는 화력과 재생가능 에너지의 잉여전력을 쿄고쿠발전소에서 수력에너지로 전환할 수 있다. 양수식 발전소는 ‘거대한 축전지’라고 하여 전력의 안정공급에 중요한 역할을 담당한다. 대규모 수력발전소와는 별도로 농업용수를 활용한 소수력발전의 개발도 추진되었다. 면적이 넓은 홋카이도에는 농업용수로가 길다. 그런데 농가의 감소에 의해 유지관리비의 부담이 커졌다. 그래서 홋카이도청은 농업용수 시설에 소수력발전을 도입하여 전력판매 수입으로 유지관리비를 경감할 방침이다.

도 내에 있는 농업용수시설 중 소수력발전이 가능한 장소를 조사한 결과, 댐, 저수지를 포함하여 200군데 이상 유망한 지점이 발견되었다. 모든 장소에 발전설비를 설치할 수 있으며 발전능력은 2만 6,000kW를 넘는다. 연간 발전량은 2,590만 kWh가 되며, 일반가정 7,200세대분의 사용량에 필적한다. 이미 소수력발전의 도입 프로젝트는 도내 각지에서 시작되고 있다. 고정가격매입제도의 도입량을 보면, 인정된 수력발전 설비가 6만 kW까지 확대되어 나가노현 다음으로 전국 2위가 되었다. 발전량이 기후에 좌우되는 태양광 및 풍력을 보조하는 형태로 출력이 안정된 수력과 바이오매스 도입량이 증가하였다.

바이오매스에서는 도 내에 펼쳐진 산림자원을 살려 목질바이오매스 발전소의 건설계획이 여러 지역에서 진행 중이다. 홋카이도의 산림 면적은 전국의 20% 이상 차지하며, 간벌재 등 미이용 목재의 배출량은 압도적으로 많다. 목질바이오매스에서는 연료가 되는 미이용 목재의 조달이 과제이지만, 홋카이도는 다른 현과 비교하여 여유가 있다. 한편 바이오가스를 연료로 이용하는 발전소의 건설계획도 추진하고 있다. 오오츠크해에 면한 동부의 베츠카이쵸에서는 이 지역 기간산업인 축산업과 연대한 발전 프로젝트가 있다. 이 지역은 인구 1만 5,000명에 대해 소가 11만 마리 있는 일본 유수의 낙농지역이다. 소의 배설물 처리에 막대한 비용이 소요된다는 점이 과제이다.

소의 배설물을 고온상태에서 발효시키면 메탄가스를 만들 수 있다. 메탄가스를 연료로 사용할 수 있는 발전설비를 건설하여 2015년 7월에 가동시킬 계획이다. 발전능력은 1.8MW를 예상하고 있다. 소의 배설물 이외에 지역에서 발생하는 음식물쓰레기도 추가하여 메탄가스 제조량을 증가시킨다. 바이오가스 발전은 남서부 무로란시에서도 추진하고 있다. 시내에 유일한 란토우 하수처리장에서는 하수처리 과정에서 발생하는 슬러지를 발효시켜 바이오가스를 제조하는 프로젝트가 시작되었다. 바이오가스를 사용하여 103kW의 전력을 공급할 수 있다. 2016년 4월에 운전을 개시할 예정이다.

무로란시는 바이오가스 발전에 앞서 2015년 2월에 ‘무로란 클린에너지 타운 구상’을 책정하였다. 앞으로는 태양광 및 풍력에 추가로 바이오가스와 수소를 확대할 예정이다. 재생가능 에너지를 자급자족할 수 있는 네트워크를 구축하여 잉여전력으로 수소도 제조한다. 연료전지차 및 연료전지 버스를 시내에 증가시켜 이산화탄소를 배출하지 않는 청정에너지를 확대하는 것이 목표이다. 장래 홋카이도가 수소공급기지로서 발전할 수 있다는 기대는 크다. 풍부한 자연을 활용하여 대량의 전력을 재생가능 에너지로 만들고 도내에서 소비할 수 없는 잉여분을 수소로 전환하여 다른 지역에 공급한다.

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