□ 수력, 화력발전소를 운영하는 알픽사의 시장동향 전망 알픽(Alpiq Ltd.) Forces Motrices Hongrin-Léman SAAvenue de Chillon 16, 1820 VeytauxTel: +41 27 345 29 46www.alpiq.com / www.fmhl.ch 방문연수스위스보닝엔  ◇ 중동부 유럽 전력거래 1위, 알픽○ 스위스 로잔에 본사를 두고 있는 알픽(Alpiq)은 2009년 2개의 스위스 전력회사를 합병하여 설립된 전기 및 에너지 서비스 제공 전문기업으로 2016년 기준으로 8,517명의 직원, 순수익 6,078억 유로를 창출했다. 알픽이라는 기업명은 유럽 심장부의 알프스와 지능형 솔루션(품질)을 뜻하는 ‘iq’의 합성어이다.○ 주로 유럽시장에서 전력에너지 서비스를 공급하며 스위스 전력의 1/3을 공급하는 등 중동부 유럽에서 전력거래 1위를 차지하고 있다.스위스 이외의 유럽 16개국에 지사를 운영, 이탈리아, 프랑스, 노르웨이, 헝가리, 체코에도 발전소를 운영하고 있다. 5,940㎿ 규모의 설치용량을 보유하고 있다.따라서 자체 발전소를 통해 안정적인 공급이 가능하다는 것이 강점이며 특히, 수력발전소를 건설, 전력을 생산하는데 전문성을 가지고 있다.○ 2016년 기준으로 알픽이 보유한 발전시설 용량은 다음과 같다.발전시설 구분설치용량 (㎿)생산량 (GWh)수력발전소(중대형)2,6776,281소형 수력발전소, 풍력, 태양광308524원자력발전소7954,540화력발전소2,1605,236합계5,94016,581◇ 100년이 넘는 수력발전소 운영 실적○ 알픽은 100년이 넘는 수력발전소 운영 역사를 가지고 있으며 스위스와 이탈리아에서 많은 수력발전소를 운영하고 있다. 주요 수로식 수력발전소로 △Flumenthal 발전소 △Gösgen 발전소 △Martigny-Bourg 발전소 △Ruppoldingen 발전소 △Ryburg-Schwörstadt 발전소가 있다.○ 댐 및 양수식 발전소는 연수단이 방문한 베이토 수력발전소를 비롯하여 △Blenio △Chandoline △Cleuson-Dixence △Electra-Massa △Emosson △Engadine △Gougra △Hinterrhein △Hongrin-Léman 등이 있다.○ 수력발전소 운영 기업중 최초로 ISO55001 인증을 받기도 하였다.◇ 재생에너지 생산량의 20%를 할당받아 소형수력발전에 투자진행 중○ 그밖에 스위스, 이탈리아, 프랑스, 불가리아에서 약 30개의 소형 수력발전소를 운영하고 있는데 알픽의 자회사인 알픽 에코파워(Alpiq EcoPower Switzerland Ltd)를 통해 5,400만 스위스 프랑을 투자, 소형 수력발전 투자 프로젝트를 체결했다. 향후 알픽 에코파워는 소형 수력발전소 개발, 건설 및 운영에 2억 스위스 프랑을 투자할 계획이다.○ 이는 스위스 연방에너지법에 따라 재생에너지 연평균 생산량을 늘리기 위한 것으로 알픽은 스위스 총 재생에너지 생산량의 20%를 제공할 것을 할당받은데 따른 것이다. 같은 취지에서 풍력발전소도 운영, 프로젝트를 진행중이다.○ 알픽은 스위스에서 2번째로 큰 태양광발전시스템을 2015년 1월부터 가동하고 있다. 표면적 7,399㎡에 총 4,539개의 광전지 모듈이 설치되어 약 1,130,000 ㎾h를 생산 250여 가구에 전력을 공급한다.◇ 저공해 생산 기술과 장비를 도입한 화력발전소○ 천연가스, 석탄을 활용한 화력발전소는 스위스, 이탈리아, 헝가리, 체코에서 운영중이며 저공해 생산을 위한 감축과 모니터링 인증을 받은 기술과 장비를 도입하여 운영하고 있다.○ 원자력 발전소는 2007년에 발표된 에너지 정책에 의해 2008년에 신청된 원자력 발전소 신축(Alpiq, Axpo, B㎾ 3개 기업에서 신청)에 대해 무기한 승인 연기된 상태이다. 또한 기존의 원자력 발전소의 작동 수명과 안전평가가 진행되었다.◇ 풍부한 경험과 에너지효율화에 강점○ 알픽의 강점은 크게 4가지로 △90년간의 전력거래 경험과 유럽 26개국에서 운영되고 있는 자회사 등 풍부한 국제경험 △발전소 지속가능 전략과 시설관리, 자금조달, 에너지 데이터 관리, 운영비 절감 등 에너지효율 △수력, 풍력, 태양광 등 재생에너지에 대한 경험과 투자 △발전소 건설, 운송시스템, 전력망 설치 등 프로젝트 관리 경험이다.○ 실제로 알픽은 발전소 건설단계에서 필요한 분산 발전, 지하 배관, 핵, 용접, 전기공학, 보안, 지능형 제어 등 건축기술을 시작으로 전압, 철도, 도로, 공급, 통신 등 에너지 공급 기술, 공정자동화 등 전 분야에 걸친 서비스를 제공한다.◇ 스위스 내의 대형 수력 발전과 관계된 전력 산업 회사○ 알픽을 포함하여 스위스에는 10여개의 중대형 전력기업이 활동중이며 이 기업들을 포함, 스위스 수자원 관리협회(SWV, Schweizerischen Wasser wirtschaftsver band)에 소속돼 있는 회원사는 113개사로 해당 회원사들이 스위스 내 수력 발전량의 80% 이상을 담당한다.• Alpiq Suisse SA: 본사 로잔, 직원 8,500명• Axpo Power AG: 본사 바덴, 직원 4,500명• B㎾ Energie AG: 본사 베른, 직원 2,600명• ewz Elektrizitätswerk: 본사 취리히, 직원 1,200명• Kraftwerk Birsfelden AG: 본사 바젤• Repower AG: 본사 Brusio, 직원 670명• SIG (Services Industriels de Genève): 본사 제네바◇ 187개 수력발전소에서 수력발전의 90% 생산○ 스위스에서 큰 규모(10㎿이상)의 발전소 187개에서 생산하는 발전량은 전체 수력발전량의 90%를 차지하고 있다. 1㎿이상의 발전소까지 포함한 432개 수력발전소가 전체 수력발전량의 98%를 차지한다. 단 수력발전소의 연간 생산량은 강수량, 유수량, 저장량에 따라 ±20%의 변동이 있어 유의해야 한다.▲ 1950년대 이후 스위스 수력발전량 추이[출처=브레인파크]◇ 제네바 호수에 위치한 베이토 수력발전소 방문○ 연수단이 방문한 베이토 수력발전소(Veytaux II power plant)는 알픽사에서 운영을 맡고 있는 수력발전소로 홍린댐(Hongrin)과 제네바 호수 근처의 지하저장 양수식 수력발전소이다. 알픽사의 지분은 39.29%이다.▲ 베이토 수력발전소 전경[출처=브레인파크]○ 이 수력발전소의 에너지원인 홍린댐은 5,200㎥의 물을 수용하고 있으며 물은 8개 방향에서 유입되고 제네바 호수로 배출된다.○ 베이토 수력발전소는 1971년 각각 60㎿의 용량을 가진 4개 수력터빈을 가지고 먼저 건설되었고 당시 32㎥/sec 속도로 처리했다. 이후 에너지 수요가 늘면서 2016년 두 번째 발전소를 건설, 설비용량을 2배로 늘렸다.○ 기존 발전소 설치기간은 1965년부터 약 6년이 소요되었으며 두 번째 발전소의 경우에는 2009년부터 약 7년의 기간을 걸쳐 완공되었다.기존 발전소는 수평 형태의 2개 분사 노즐 형식이지만 신규 발전소는 수직 형태의 5개 분사 노즐 형식이며 2대의 Pelton 터빈, 2대의 펌프가 있고 용량은 각각 240㎿이고, 예비용량 60㎿이다. 연간 평균 생산량은 1,000GWh이다.○ 노즐 1개당 3톤의 힘(시속 400km/s)을 분사하여 총 15톤의 힘을 이용하여 발전기 터빈을 가동한다. 기존 설치 운영 중인 발전소의 기술축적 노하우를 통해 환경 및 기술의 최적화를 통해 신규 발전소가 설치되었다.○ 전력 생산은 최대로 이끌어 낼 경우, 240㎿까지 풀가동 시킬 수 있는 설비가 마련되어 있으며 전력량이 남는 경우에는 이 전력을 사용하여 고압 펌프를 통해 다시 수압을 만들 수 있는 위치까지 물을 이동시킨다고 한다. 이는 에너지를 저장하였다가 필요시에 수압차를 이용하여 전기를 생산하는 방식이다.□ 일일보고서◇ 단순 견학이 아닌 학습의 기회○ 알픽사에서 운영하는 대형 양수발전소 견학은 실제 발전 내부를 확인할 수 있는 시간이 되어 개인적인 견문확대에 도움이 되었다.○ 국내 양수 발전시설인 삼랑진, 청송의 경우 간단한 브리핑과 모형으로만 방문객을 응대하지만 현장 내부를 직접 확인하고 즉각적으로 궁금증 해결할 수 있었던 알픽사 양수발전소에서의 시간들은 다시 오지 못할 소중한 시간이 될 것이다.기존의 국내 양수발전소도 주변 환경을 이용해 관광객을 끌어 모으고 다양한 문화융합을 통한 지역경제 환원 및 활성화에 힘을 쏟아야 할 것이다.◇ 주변 환경과 어우러진 모습이 인상적○ 스위스의 국토환경에 맞게 발전계획을 수립하면서도 주민의 반발이나 환경문제를 크게 야기하지 않은 점이 인상적이었다.유명한 휴양지인 몽트뢰 한가운데 위치하였지만 주변에서는 전혀 인지하지 못할 정도로 환경 친화적인 건축물과 발전설비가 갖춰져 있었다.○ 관광지, 휴양지 근처에 발전소가 입지하고 있음에도 불구하고 주민들의 반대도 없고, 심지어 이 자리에 발전소가 있다는 것 자체도 잘 모르는 상황이 신기했다. 또한 퇴직인력이 우리를 내부견학까지 인도해주는 모습이 매우 인상적이었다.◇ 잉여전력 활용에 대한 엇갈린 반응○ 심야의 잉여전력을 활용하는 방안중의 하나인 양수 발전소는 기술개발로 다양한 단점들이 극복되고 있는 ESS(Energy Storage System, 에너지 저장 시스템)의 메리트를 넘어서는 것은 사실상 힘들다고 본다.○ 전기가 부족할 때는, 최대 240㎿까지 풀가동 시킬 수있는 설비가 마련되어 있으며 전력량이 남는 경우에는 이 전력을 사용하여 고압 펌프를 통해 다시 수압을 만들 수 있는 위치까지 물을 이동시킨다. 잉여전력을 활용하는 좋은 방안이다.○ 양수 발전을 통해 수량이 많은 여름철에 생산되는 잉여 전기를 재사용 할 수 있도록 함으로써 자연을 이용한 친환경 에너지 생산을 현실화한 좋은 케이스라고 생각한다.시설 자체도 환경을 파괴하지 않게 하기 위해서 막대한 자금을 시설에 투자하고 이를 수익수단이 아닌 당연한 투자로 여기는 자체가 우리가 배워야할 과제인 것 같다.

독일 프라운호퍼 제조기술/첨단재료연구소(IFAM:Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials)에 따르면 수소를 저장하는 '파워 페이스트(power paste)'를 개발했다.파워 페이스트는 고체 마그네슘 하이드라이드(solid magnesium hydride)를 기반으로 한다. 수소를 실온 및 주변 압력에서 화학적으로 저장하고 필요에 따라 재방출할 수 있다.연료 전지 자동차 및 버스에 사용되는 원통형 압력 탱크를 대체할 수 있다. 차량 자체에서는 페이스트가 카트리지에서 눌려져 필요한 전력에 따라 정확하게 측정된 양의 물과 혼합된다.이 반응을 통해 기체 수소를 생성하고 전기 모터를 위한 전기로 변환할 수 있다. 수소의 절반만 파워 페이스트에서 나오고 나머지 절반은 반응된 물에서 생산된다.파워 페이스트는 여름 햇살에 오랫동안 방치해도 문제없이 작동된다. 섭씨 250도 이상에서만 분해되기 때문이다.페이스트는 충전소에서 채울 수도 있으므로 고압 기체 수소 또는 섭씨 253도의 극저온 액체 수소를 위한 값비싼 인프라를 대체할 수 있을 것으로 평가된다.프라운호퍼 제조기술/첨단재료 연구소는 프라운호퍼 프로젝트센터(Fraunhofer Project Center for Energy Storage Systems ZESS)에 생산 시설을 건설하고 있다. 2021년 말 가동돼 연간 최대 4톤의 파워 페이스트를 생산할 수 있을 것으로 전망된다.▲ Germany-Fraunhofer-IFAM-paste▲ 프라운호퍼 제조기술/첨단재료 연구소(IFAM) 홍보자료(출처 : 홈페이지)

일본 배터리제조업체인 지에스유아사(ジーエス・ユアサ コーポレーション)에 따르면  우주궤도에서 4.0MWh 용량을 초과하는 "LSE"리튬 이온(Li-ion) 셀을 개발했다.일본의 9번째 우주정거장 공급선(HTV-9)의 발사와 리튬-이온 대체 배터리 세트 제공을 통해 달성됐다. 1998년에 처음 도입된 "LSE"Li-ion 셀은 고유한 환경과 우주 항공 응용 분야를 위해 특별히 설계됐다.새로 개발된 우주 전지는 20년 이상 중요한 상업 통신, 원격 감지, 과학, 방위 및 응용 분야에서 탁월한 성능과 가치를 제공하여 명성을 얻었다.특히 제에스유아사의 리튭 이온셀은 화학, 설계, 재료, 건축 및 제조 공정을 공유하며 엄격한 항공 우주 품질 표준에 따라 개발됐다. 이를 통해 대용량의 수명 및 성능 데이터를 제공할 수 있다.특정 전력 배터리는 고객이 전력 시스템 질량 목표를 달성하고 시작 비용을 줄일 수 있도록 한다. 특히 단일 대형 우주선에서 분산된 위성 네트워크로 전환됨에 따라 우주 전력 배터리의 중요성이 더욱 더 증가될 것으로 전망된다.▲ Japan-GSyuasaLithiumPower-Battery▲ 지에스유아사(ジーエス・ユアサ コーポレーション)의 홍보자료(출처 : 홈페이지) 

영국 에너지저장 전문기업인 하이뷰파워(Highview Power)에 따르면 북부의 폐열된 화력 발전소 현장에 유럽에서 가장 큰 극저온 저장 플랜트를 건설할 예정이다.극저온 에너지 저장 분야의 개척자로서 작년에 개최된 엔지니어 이노베이션 어워드(The Engineer Innovation Award)에서 수상한 바 있다. 저장 플랜트는 50MW/250MWh 용량의 극저온 에너지 저장시설이다.해당 플랜트는 슬라우(Slough)의 파일럿 플랜트에서 시연된 기술을 사용하고 맨체스터 시범 플랜트에서 추가로 개발할 방침이다. 하이뷰파워의 기술은 재생가능 공급원에서 생성된 에너지와 같은 초과 에너지를 사용한다.전기가 필요하고 분배될 수 있을 때까지 공기를 액화하고 액체를 저장하기 위해 재생가능한 공급원을 그리드로 즉시 보낼 수 없다. 액체 공기는 터빈을 통해 증발 및 팽창할 수 있다.여기서 증발 기화 에너지는 전류로 변환된다. 환경 친화적인 재료만 사용하고 탄소 배출이 없으며 물 사용 또는 품질에 영향을 미치지 않는다.또한 이 기술을 이용하면  몇 주 동안 에너지를 저장할 수 있다. 하이뷰파워는 10시간 200MW/2GWh 시스템에서 약 £110/MWh의 비용을 청구한다.극저온 기술은 20MW/80MWh에서 200MW/1.2GWh 이상으로 공급할 수 있으며 수명은 30-40년이다. 극저온 배터리 플랜트는 안정적인 그리드를 유지하는 데 필요한 중요한 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.▲ UK-HighViewPowerStorage-Battery▲ 하이뷰파워(Highview Power)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

중국 정부에 따르면 장기적인 전략적 과제로서 에너지 안보를 보호할 계획이다. 에너지 생산과 소비의 전환과 업그레이드를 촉진하고 사람들의 생계 향상을 위한 목적이다.석탄은 중국의 에너지 소비의 주요 부분을 차지하기 때문에 과학적인 석탄 탐사계획을 세울 방침이다. 또한 국내 석유 및 가스 탐사를 강화하고 국제 석유 및 가스 협력을 심화시키며 수력 및 풍력과 같은 재생 에너지 개발을 촉진할 계획이다.에너지 공급을 더욱 다양화하기 위한 목적이다. 또한 에너지 절약 제품의 적용을 촉진하는 등 주요 분야의 에너지 절약을 강화함으로써 에너지 절약을 촉진할 방침이다.특히 정부는 생산, 저장, 운송 및 판매를 조정해 천연가스의 공급을 보장하고, 북동부 지역의 난방을 위한 석탄 공급은 보호할 예정이다.이러한 노력을 통해 다가오는 겨울 난방 시즌의 에너지 요구를 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다. 참고로 장부는 극심한 대기오염문제를 해결하기 위해 석탄사용을 줄이고 있다.▲ China-Government-energySecurity▲ 중국 정부의 에너지 안보 홍보자료(출처 : 위키피디아)

미국 전기가스 공급업체인 내셔널그리드(National Grid)는 뉴욕 북부의 주요 지역에서 스토리지의 가치를 극대화하는 10MW의 벌크 및 전력 마케팅 서비스 제안을 요청받았다.제안요청(RFP)은 배전망의 신뢰성과 복원력을 향상시키는 에너지 저장에 대한 분배 권한을 추구한다. 또한 뉴욕주에서 분산된 탄소가 없는 재생가능 에너지 및 기후변화 목표를 달성하는 데 기여하는 것을 목표로 한다.프로젝트는 수요가 가장 많은 기간 동안 배전망의 안정성을 강화할 수 있어야 한다. 또한 뉴욕 독립시스템 운영자(NYISO) 도매 전력 시장에 참여하거나 비용을 상쇄하는 다른 수입원을 확보해야 한다.고객의 청구서를 줄여주는 것이 목표이다. 투자자 소유 유틸리티가 최소 10MW의 에너지 저장용량을 조달해야하는 뉴욕 공공서비스위원회 명령에 따라 에너지저장 요청을 수행한다.에너지 저장은 뉴욕의 청정에너지 미래를 여는 핵심요소이며, 경쟁입찰을 통해 비용 효율적인 솔루션을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.참고로 내셔널그리드는 자회사인 Niagara Mohawk Power에 의해 서비스되는 지역 내 4곳에서 프로젝트에 참여한다. 4개 지역은 Old Forge, North Lakeville, Menands 및 New York Independent System Operator – Zone F 지역이다.▲ USA-NationalGrid-energystorage▲ 내셔널그리드(National Grid)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

미국 뱅크오브아메리카(Bank of America)에 따르면 향후 7년 동안 에너지 저장 비용이 50% 감소해 전세계의 에너지 정책이 신재생에너지로 전환될 것으로 전망했다.에너지 저장 시장이 2020년에서 2031년까지 매년 16% 성장하고 2040년까지 $580억 달러로 계속 확대될 것으로 추정된다.이러한 전망은 공격적으로 보일 수 있지만 태양 에너지 비용만으로도 2010년에서 2020년까지 70% 하락할 것으로 예상된다.뱅크오브아메리카는 다가올 에너지 저장 붐의 시대에 성장 전망이 밝은 7개의 재생 에너지, 배터리 및 전기 공급 관련 회사의  주식 구매를 추천하고 있다. 주식 구매 대상인 7개의 에너지 관련 회사는 다음과 같다.Sunrun(RUN), Vivint Solar(VSLR), First Solar(FSLR), NextEra Energy(NEE), Albemarle Corp.(ALB), Atlantica Yield(AY), Clearway Energy(CWEN) 등이다.이와 같이 글로벌 국가의 에너지정책에 따라 재생 에너지 및 저장 관련 회사들의 성장에 따른 기대치와 가치는 시간이 갈수록 증가할 것으로 예상된다.▲ USA-BankofAmerica-EnergyStorage▲ 뱅크오브아메리카(Bank of America)의 전경(출처 :  위키피디아)

미국 재생에너지 기업인 아메레스코(Ameresco)에 따르면 캐나다 온타리오주 뉴마켓(Newmarket)에 "배터리 솔리드(battery solid)"에너지 저장 시스템의 4년 프로젝트를 완료했다.프로젝트에서 2개의 고체 리튬 이온 배터리 에너지 저장 시스템은 4MW의 용량으로 Newmarket-Tay 전력 분배 그리드에 연결된다.두 시스템 모두 과도한 에너지 공급 기간 동안 전력을 흡수해 에너지 수요가 높을 때 그리드로 다시 전달할 수 있다.시스템에서 배터리 저장은 전력 시스템 내 모든 자산의 이용률 향상과, 요금 지불자에게 더 나은 가치를 제공하고 탄소량 감소에 핵심적인 역할을 할 수 있을 것으로 전망된다.구축된 뉴마켓(Newmarket)지역의 시설은 미래 보조 서비스의 잠재력과 함께 타임쉬프팅(time-shiftin) 에너지 소비 및 생산의 장점을 보여주는 사례이다. ▲ USA-Ameresco-energystorage▲  아메레스코(Ameresco)의 로고(출처 : 홈페이지)

미국 인버터 브랜드(inverter brand)업체인 선그로우파워서플라이(Sungrow Power Supply Co., Ltd)에 따르면 태양광발젼(PV) 및 에너지 저장 애플리케이션을 위한 최신 제품 포트폴리오를 발표했다.북미 에너지 수요를 충족시키고 지방정부 지원 노력을 강화하기 위한 목적이다. 미국 태양에너지 전시회(Solar Power International)에서 발표된 내용이다.SG250HX-US 제품은 세계에서 가장 강력한 1500 Vdc 스트링 인버터이다. 12개의 MPPT가 장착되고 이중 모듈과 호환되는 소형 인버터이다. 또한 SG33CX-US, SG55CX-US 제품은 업계 최고의 상업용 솔루션을 제공한다.내장된 PID 복구 기능을 통해 태양광 발전소의 전례없는 수율을 유지할 수 있다. 온라인 모니터링 시스템을 통해 스마트 O&M을 보장하는 것으로 분석된다.또한 ST556kWh-250UD 제품은 뛰어난 에너지 저장 시스템 솔루션을 제공한다. 선그로우파워서플라이와 한국의 삼성SDI의 합작 투자를 통해 제공되는 올인원 솔루션이다.2019년 6월까지 미국에 300MWh 이상의 선그로우파워서플라이 에너지 저장 시스템 솔루션이 구축됐다. 향후에도 선그로우파워서플라이는 기술 혁신을 빠르게 발전시킬 방침이다. ▲ USA-Sungrow-EnergyStorage▲ 선그로우파워서플라이(Sungrow Power Supply Co., Ltd)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

독일 헬름헬츠연구소(Helmholtz Institute Ulm, 이하 HIU)에 따르면 기존 리튬-이온 배터리와 다른 새로운 유형인 칼슘 기반의 배터리를 개발했다.전세계 리튬-이온 배터리 시장은 2021년까지 $81억6500만달러로 성장할 것으로 예상된다. 그러나 리튬생산의 물리적 특성때문에 생산지역이 제한되는 문제점이 존재한다.또한 리튬 추출과정에서의 환경파괴 문제점도 발생한다. 연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 불소 함유 화합물과 칼슘 화합물을 반응시켜 새로운 유형의 칼슘 염을 생성했다.새로운 전해질은 "넓은 전기 화학창과 우수한 화학적 안정성으로 인해 고에너지 칼슘 배터리"의 길을 열어 줄 수 있을 것으로 전망된다.향후에는 솔벤트, 농도 및 첨가제와 같은 전해질 조성을 수정함으로써 효율을 더욱 개선할 수 있을 것으로 기대된다.▲ Germany-HIU-energystorage-battery▲ 헬름헬츠연구소(HIU)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)