최근 양수발전의 수요 증가에도 불구하고 주요 양수발전 기자재는 여전히 해외에 100%로 의존하고 있어 국내 기술자립 및 수력산업 생태계 조성이 필요한 상황이다. 이런 가운데 산업통상자원부가 ‘에너지스토리지(ESS) 산업 발전전략’을 통해 중형양수 국산화 추진을 결정함으로써 기술국산화가 본격 추진된다. 

한국수력원자력(주)(사장 황주호/이하 한수원)은 경제성 높은 장주가 저장장치로서 입지제약을 극복하고 건설기간 단축을 위한 중형양수 기술개발 및 보급을 추진한다. 세계적 수준인 양수설비 건설·운영 기술을 토대로 발전기·수차 등 주기기 국산화를 통한 국내 투자비 절감 및 해외 진출을 강화하고, 아울러 펌핑 출력을 조절할 수 있는 ‘가변속 양수발전’ 개발도 가속화한다는 계획이다.

한수원은 국내 7개 양수발전소 4.7GW 설비를 갖춘 국내 유일의 양수발전 운영사이며, 1.8GW 규모의 영동, 홍천, 포천 신규양수 건설을 준비하고 있다. 또한 올해 11월 발표될 2.1GW의 신규 양수발전 사업자 선정을 기다리고 있다. 

최근 재생에너지 증가에 따른 출력 변동성 및 원자력 등 경직성 전원의 효율을 대응키 위해 정부는 2036년까지 배터리와 양수 등 에너지저장장치 설비에 26GW 약 45조원을 투자하는 ‘제10차 전력수급기본계획’을 확정했다. 이를 통한 국산화로 국부 유출을 방지하고, 공급을 구축하며, 산업 생태계를 조성한다는 목표다. 

또한 ‘산업부 에너지저장스토리지TF’에서는 20.8GW 초·단주기 저장장치에 대한 에너지저장장치 믹스에 중형양수 국산화 추진을 발표했으며, 2024년 제11차 전력수급기본계획에 100MW급 WESS가 반영될 예정이어서 국가 R&D 국산화 기술개발이 진행될 것으로 보인다. 

현재 국내 기업의 기술 수준을 감안할 때 양수발전은 마이크로(3MW 이하) → 소형(3~50MW 이하) → 중형(50~100MW 이하) → 대형(100MW 이상)으로의 단계별 국산화 기술개발이 필요한 상황이다. 

이에 한수원은 자체사업으로 2023년부터 26년까지 1MW급 소형 WESS 핵심 기자재 국산화 기술개발 및 설계 국산화, 실증 플랜트 구축을 통한 마이크로양수 국산화를 추진할 계획이다. 

또 2026년부터 28년까지 50~100MW급 중형 가변속양수용 핵심 기자재 국산화를 추진할 계획이며, 출력 100MW 저장시간 8시간 이상의 ‘해수양수’ 개발도 추진을 검토하고 있다. 아울러 대형양수는 2030년부터 무주양수 등의 현대화사업 및 신규양수사업과 연계해 100% 국산화 추진 기반을 조성한다는 계획이다.  

양수발전 주기기 국산화와 함께 핵심 보조기기 국산화도 추진한다. 우선 200~400MW급 양수발전 '동기차단기(GCB)' 국산화를 추진한다. 빈번한 기동정지로 동기차단기의 노후화가 진행 중이지만 외산으로 인한 적기 유지보수 및 교체의 어려움으로 원천기술 확보가 필요한 상황이다. 이에 약 100억원의 개발비용 투입해 3년 동안 국산화 원천기술 개발(설계·제작·실증)을 추진할 계획이다. 이를 통한 국산화 개발품이 적용 가능한 국내 수화력 200MW 이상 발전기는 173기에 이른다. 

또 200MW급 양수기동장치(SFC, Static Frequency Convertor) 국산화도 추진한다. 최근 양수발전 기동 증가에 따른 노후화 및 고장이 증가했지만 핵심기술의 해외 의존으로 유지보수의 어려움이 많아 원천기술 확보가 필요한 상황이다. 이에 약 90억원 개발비용을 투입해 3년 동안 국산화 원천기술 개발(설계·제작·실증) 추진할 계획이다. 

한편 현재 소규모 WESS는  B/C가 0.5~0.7 정도로 경제성이 부족하다. 이에 산업부는 2023년부터 제주도에 ‘저탄소전원 중앙계약시장’을 개설해 배터리에너지저장장치(BESS) 입찰 및 총괄원가보상방식을 통해 BESS 경제성을 확보해주고 있다. 

내륙에도 2025년부터 ‘저탄소전원 중앙계약시장’을 운영할 예정이며, 대상은 신재생에너지, 전기저장장치, 소규모양수, 동기조상기 등 저탄소전원이다. 이에 따라 WESS는 정책적, 기술적, 경제적 타당성이 있어 국산화를 통한 기술자립이 필요한 상황이다.