기후변화 대응을 위한 신재생에너지_3. 수력 발전

 

인류는 물을 이용해 에너지를 생산한 오랜 역사가 있습니다. 물레방아를 이용해 곡식을 빻거나 관개 시스템을 운영했으며, 산업혁명이 시작된 19세기 이후에는 전력 생산을 위해 수력 발전을 본격적으로 활용했습니다.

최근에는 기후변화 위기 속, 친환경 에너지원으로서 수력 발전이 주목받고 있습니다. 수력을 이용했던 오랜 역사에서 파악한 경험과 안정적으로 전력 공급이 가능하다는 점에서 여전히 활용이 높은 에너지원입니다.

 

수력 발전의 역사

 

세계 최초의 수력 발전소는 19세기 후반인 1882년 미국 위스콘신주 애플턴에서 가동되었습니다. 이후 유럽과 북미 지역에서 대규모 수력 발전소가 건설되면서 수력 발전의 확산이 이뤄졌습니다. 미국은 20세기 초반인 1936년 후버 댐을 완공했는데, 이는 수력 발전의 대규모 확장으로 이어지는 계기가 되었습니다. 당시 수력 발전은 산업화와 전력 공급의 핵심 에너지원으로 자리 잡았습니다. 

21세기에 들어 기후변화에 따른 경각심이 높아지고 기후변화 위기가 심각해지면서 수력 발전은 다시 한번 주목받게 되었습니다. 하지만 발달한 과학 기술을 바탕으로 환경친화적 기술이 많이 적용된 형태로 운영되고 있습니다. 전통적인 대형 댐 중심의 발전 방식에서 벗어나 소수력 발전, 조류 발전, 스마트 수력 발전 등의 기술이 적용되고 있습니다. 

 

기후변화 시대, 수력 발전 기술 현황

 

수력 발전은 물의 위치에너지나 운동에너지를 이용해 전기를 생산하는 방식입니다. 긴 역사를 지나면서 수력 발전은 지속해서 기술 발전을 거듭했고, 발전 효율을 높이는 여러 기술이 적용되고 있습니다. 

 

① 소수력 발전 : 소규모 하천이나 저수지, 하수처리장 등을 활용하여 비교적 작은 규모의 전력을 생산하는 방식입니다. 이러한 소수력 발전은 환경에 미치는 영향이 적고, 건설 기간과 비용이 상대적으로 낮아 선호도가 높습니다. 특히, 연간 강우량이 많고 하천이 광범위하며, 지형의 고저가 두드러진 한국에서 소수력 발전에 대한 성장 잠재력이 높게 평가되고 있습니다.

 

② 댐 없는 수력 발전 : 전통적인 댐을 건설하지 않더라도 수력 발전이 가능한 기술도 개발되고 있습니다. 가령, 하천이나 폭포의 자연적 낙차를 이용하거나, 기존 수로를 활용해 전력을 생산하는 것입니다. 이러한 기술은 환경 파괴를 최소화하면서도 안정적으로 전력을 공급할 수 있다는 장점이 있습니다.

 

③ 스마트 수력 발전 : 4차 산업혁명 시대가 되면서 디지털 기술과 통신 기술이 급속히 발달하고 있습니다. 이러한 기술 발달은 수력 발전 분야에도 영향을 미치고 있습니다. 디지털 기술과 사물인터넷(IoT)을 활용해 수력 발전의 효율성과 안정성을 높이는 것입니다. 실시간으로 데이터를 확인하는 모니터링 시스템, 자동 제어 시스템 등을 통해 발전 효율을 높이고, 유지보수 비용의 절감 효과를 거두기도 합니다. 

 

수력 발전의 세계 보급 현황

 

국제에너지기구(IEA)의 보고서에 따르면, 수력 발전은 전 세계 전력 생산량의 약 16%를 차지하고 있는 것으로 나타났으며, 신재생에너지 중 가장 큰 비중을 차지하고 있다고 확인됩니다. 이러한 결과는 수력 발전이 안정적이고 지속 가능한 에너지원으로서 충분히 역할하고 있음을 보여주는 것입니다. 

 

세계 최대 수력 발전 국가는 중국입니다. 중국의 경우 싼샤댐을 비롯한 대규모 프로젝트를 통해 전 세계 수력 발전 용량의 상당 부분을 차지하고 있습니다. 중국은 지속적인 투자와 기술 개발을 통해 수력 발전을 확대하고 있으며, 이를 통해 화석 연료 의존도를 낮추고 있습니다.

 

아마존 열대우림으로 유명한 브라질 역시 풍부한 수자원을 활용해 전체 전력 생산의 약 60%를 수력 발전으로 충당하고 있습니다. 브라질에서 수력 발전은 브라질의 전력 안정성을 안겨주며, 기후변화 시대 친환경 에너지 전환에도 크게 기여하고 있습니다. 

 

국가 전체 전력 생산의 약 59%를 수력 발전으로 확보한 캐나다 역시 수력 발전이 활발하게 운영되는 나라입니다. 특히 브리티시컬럼비아주와 퀘벡주에서 수력 발전이 활발히 운영되고 있습니다. 캐나다는 수력 발전을 통해 전력 수출국으로서의 입지도 강화하고 있습니다.

 

신재생에너지 활용에 회의적인 트럼프 정부가 재집권한 미국도 수력 발전을 통해 전체 전력 생산의 6.6%를 충당하고 있습니다. 미국에서 수력 발전은 서부 지역에서 활발하게 운영되고 이씅며, 기존 대형 댐의 현대화와 소수력 발전 확대를 통해 수력 발전 비중을 높여가고 있습니다. 

 

친환경 에너지원 사용에 적극적이며, 기후변화 위기 대응에 앞장서고 있는 유럽의 일부 국가에서도 수력 발전은 전체 전력 생산의 상당 부분을 차지하고 있습니다. 노르웨이, 스웨덴, 오스트리아 등이 대표적입니다. 이들 국가는 풍부한 수자원을 활용해 기후변화에 대응하며, 친환경 에너지 전환을 이끌고 있습니다. 

 

주요 국가들의 수력 에너지 정책

 

◇ 미국

미국은 수력 발전 정책과 관련해서 기존 대형 댐의 현대화를 추진하고, 소수력 발전 확대를 위한 정책을 시행하고 있습니다. 연방정부 차원에서 수력 발전의 탄소 배출 절감 효과를 강조하고 있으며, 관련 인프라 투자와 연구개발(R&D)을 지원하고 있습니다. 이와 함께 민간 기업과 협력을 통해 수력 발전 프로젝트 활성화를 진행하고 있습니다. 

 

◇ 중국

중국은 세계 최대 수력 발전 국가라는 명성에 맞게 대규모 프로젝트를 통해 수력 발전 용량을 지속해서 확대하는 정책을 펼치고 있습니다. 과거 발전 용량 확대에 몰두하던 중국 정부 정책도 최근에는 환경 보호를 고려한 지속 가능한 수력 발전 기술 개발에 집중하고 있습니다. 중국은 이를 통해 생태계 보전과 에너지 생산 균형을 추구하고 있으며, 발전된 기술을 바탕으로 해외 수력 발전 프로젝트에도 적극 참여하여 글로벌 에너지 시장에서 영향력을 확대하고 있습니다. 

 

◇ 유럽

유럽은 친환경 에너지 정책 일환으로 소규모 수력 발전을 확대하고 있습니다. 노후화된 수력 발전 시설의 현대화도 추진하고 있습니다. 유럽연합(EU)은 회원국 간 전력망 통합을 통해 수력 발전의 효율성을 높이는 정책을 시행하고 있으며, 이를 통해 에너지 안보와 지속 가능성을 강화하고 있습니다.

 

◇ 한국

상대적으로 수력 발전 비중이 낮은 한국의 경우, 양수 발전을 중심으로 전력 저장 및 공급 안정성을 높이는 방향으로 정책 추진이 이뤄지고 있습니다. 최근에는 친환경 소수력 발전 개발과 디지털 기술을 접목한 스마트 수력 발전 시스템 도입을 진행하고 있습니다. 

 

기후변화 대응을 위한 수력 발전의 국제 협력

 

수력 발전과 관련해 국제 사회는 기후변화 대응과 지속 가능한 발전을 목표로 활발하게 협력하고 있습니다. 세계은행(WB)과 국제재생에너지기구(IRENA)는 개발도상국의 수력 발전 인프라 구축을 지원하고 있습니다. 국가 간 기술 협력과 연구개발 프로젝트도 증가하는 추세입니다. 아울러 유럽과 아시아 지역에서는 전력망 통합을 통해 수력 발전 활용도를 높이는 노력을 하고 있습니다.

 

기후변화 시대, 수력 에너지의 전망과 과제

 

지속적인 기술 발전과 정책 지원에 힘입어 수력 발전은 기후변화 시대에서 에너지원의 한 축을 담당할 것으로 전망됩니다. 특히 최신 기술이 적용되는 스마트 수력 발전과 친환경 소수력 발전은 새로운 대안으로써 많은 국가에서 활용할 것으로 보입니다.

하지만 심각해지는 기후변화로 인해 가뭄이 잦아지는 등 환경적 영향과 지역 사회와의 갈등, 기존 생태계 훼손 같은 문제는 해결해야 할 과제로 지적되는 부분이기도 합니다.