중국 초고압의 과거와 현재를 독점 공개(전반부)

전 세계적으로 "표준도, 경험도, 장비도 없는" 상황 속에서도 중국의 초고압 전력망은 "무(無)에서 시작"에서 "중요 장비를 갖춘 대국"으로, "중국에서 창조"에서 "중국이 선도"로, "중국 내 장비"에서 "장비 세계"로 성공적으로 탈바꿈했습니다. 초고압 전력망 구축은 우리나라 전력 발전 역사상 가장 어렵고 혁신적이며 도전적인 주요 성과라고 할 수 있으며, 중국과 세계 전력 산업 발전의 중요한 이정표이기도 합니다.

탄소 정점 달성 및 탄소 중립이라는 맥락에서, 초고압 전력망은 "서쪽에서 동쪽으로, 북쪽에서 남쪽으로, 물과 불이 서로 보완하고, 풍력과 태양열이 서로 보완하는" 중국의 에너지 수송 "대동맥"이 되어 에너지와 전력 발전의 틀을 깼습니다. 이러한 뿌리 깊은 모순은 에너지의 국지적 균형에서 대규모 배분으로의 근본적인 전환을 이루었고, 청정 저탄소 전환을 효과적으로 촉진했습니다.

2020년 말 현재 중국은 총 35개의 초고압(UHV) 프로젝트를 완료했으며, 이 중 "초고압(UHV) 노선 14개, 초고압(UHV) 노선 16개"와 "초고압(UHV) 노선 2개, 초고압(UHV) 노선 3개"가 건설 중입니다. 운영 중이거나 건설 중인 초고압(UHV) 노선의 총 길이는 48,000km입니다.

"UHV 사업이 성공하자 사람들은 저를 'UHV의 아버지'라고 부릅니다. 저는 'UHV의 손실', 승자냐 패자냐를 따져야 한다고 생각합니다. 지난 몇 년간 UHV 사업을 고집하다 보니 많은 상처를 입었습니다. 누가 이런 말을 할 수 있겠습니까?" 중국 국가전력망공사 전 회장이자 글로벌에너지인터넷개발협력기구 회장인 류전야는 감정에 북받쳐 말했다.

앞으로 초고압 풍력(UHV)을 백본 네트워크로 하는 글로벌 에너지 인터넷 구축은 전 세계 청정 에너지 기반 구축, 다양한 대륙과 국가의 전력망 상호 연결, 에너지 네트워크, 교통 네트워크, 정보 네트워크의 "3대 네트워크" 통합 발전을 촉진하고, 자원 제약과 환경 문제에 대한 해결책을 제시할 것입니다. 오염, 기후 변화, 빈곤, 질병과 같은 전 지구적 과제를 해결하기 위해 우리는 새로운 길을 개척하고 인류 사회의 지속 가능한 발전에 기여할 것입니다.

2004년 말, 중국 국가전력망공사를 두 달 동안 이끌었던 류전야(劉振亞)와 당시 국가발전개혁위원회 주요 간부들이 싼샤-광둥 직류 송전 프로젝트 승인 요약 회의에 참석했습니다. 질주하는 미니버스 안에서 류전야는 중국의 전력 부족 상황을 깊이 우려했습니다. 국내 전력 공급이 "경제 발전을 심각하게 저해하고 있다"는 것입니다.

대규모 장거리 석탄 수송은 예로부터 중국의 에너지 자원 배분의 주요 방식이었습니다. 신규 철도 수송 용량의 70% 이상이 석탄 수송에 사용됩니다. 금세기 초, 우리나라는 장강을 따라 30km마다 발전소가 있었습니다. 장강 삼각주 지역의 연간 이산화황 배출량은 평방킬로미터당 45톤에 달했는데, 이는 전국 평균의 20배에 달합니다. 이는 중국의 자원 부존량과 부하의 역분배와 불가분의 관계에 있습니다. 중국의 석탄 76%, 풍력 80%, 태양열 90%가 서부와 북부에 분포되어 있고, 수력 80%가 남서부에 분포되어 있으며, 전력 소비량 70% 이상이 동부와 중부 지역에 집중되어 있습니다. 에너지가 풍부한 지역은 동부와 중부 지역에서 멀리 떨어져 있습니다. 수요 중심지는 약 1,000~4,000km 떨어져 있습니다.

국가발전개혁위원회 주요 간부들이 해결책을 묻는 질문에, 스스로를 '전기계급 지도자'라 칭하는 류진야는 '영리한 아이디어'를 내놓았습니다. 바로 '전기 고속도로', 즉 초고압 전력망을 건설하여 석탄 수송 능력에 의해 제약받는 중국의 전력 개발이라는 장기적 문제를 완전히 뒤집는 것입니다.

초고압(UHV)은 1000kV 교류 및 ±800kV 직류 송전 기술을 의미합니다. 장거리 송전, 대용량 송전, 고효율, 저손실, 낮은 단가, 공간 절약 등 여러 장점을 가지고 있으며, 에너지 공급 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 안전, 기존 전력망의 불안정성, 생태 환경의 불안정성 등 다양한 문제를 해결할 수 있습니다.

제한된 화석 에너지 자원과 급속한 수요 증가, 긴축된 석탄 및 전기 수송과 불충분한 에너지 자원 배분 역량, 그리고 청정 에너지 개발 및 소비의 어려움이라는 모순을 근본적으로 해결하는 방법은 무엇일까요?

류전야는 초고압송전(UHV) 아이디어의 형성 과정을 다음과 같이 설명했습니다. "2000년 이전에는 산둥성에서 근무했습니다. 당시 발전소는 전력이 부족한 곳이라면 어디든 건설되었습니다. 전력망에는 전혀 신경을 쓰지 않았고, 석탄의 존재 여부나 수송 용량의 충분성 여부도 거의 고려하지 않았습니다. 2000년, 베이징에 와서 우리나라의 에너지 자원과 전력 수급 상황을 더 높은 차원에서 살펴보았을 때, 지역 균형 전력 발전 모델이 우리나라의 장기적인 석탄 및 전력 수송 부족과 주기적, 계절적 전력 부족의 근본 원인임을 깨달았습니다. 이 문제를 근본적으로 해결하려면 송전 용량이 더 크고, 송전 거리가 더 길며, 전압이 더 높은 전력망을 구축하고, 전력망의 '수송 용량'을 개선하여 언젠가 전국적으로 전력을 공급할 수 있어야 합니다."

실제로 중국 국가전력망공사(State Grid Corporation of China)의 수장에 취임한 류전야(Liu Zhenya)는 제1차 당대회 주재 당시 초고압(UHV) 개발을 제안했습니다. 회의 후, 중국 국가전력망공사는 초고압(UHV) 개발에 관한 문서를 국가에 제출했습니다. 이로써 중국 초고압 발전의 막이 공식적으로 시작되었습니다.

더 거슬러 올라가 보면, 류진야의 자신감은 중국이 더 높은 전압을 필요로 한다는 사실이 그의 대학원 논문에서 이미 다루어졌다는 사실에서 비롯됩니다.

류전야가 오랫동안 품어온 초고압 송전의 "스마트 아이디어"는 모두에게 깊은 인상을 남겼습니다. 그날 열린 삼협-광둥 직류 송전 프로젝트 승인 요약 회의에서 그들은 초고압 송전이 "에너지 문제를 해결하는 좋은 아이디어이자 방법"이며, "전력 계획에서 연구하고 고려해야 한다"고 밝혔습니다.

2005년 춘절(春節) 이후 중국 국가전력망공사(State Grid Corporation of China)는 타당성 조사에 착수했습니다. 2월 16일, 국가발전개혁위원회는 문건(국가발전개혁실 에너지국 [2005] 282호)을 발표하여 "중국의 백만 볼트 교류 및 ±80만 볼트 직류 초고압 송전 기술에 대한 예비 연구 작업을 시작"할 것을 제안했습니다. 3월 21일, 국무원 지도부가 회의를 주재했고, 류전야(劉振亞)가 보고했습니다. 이 회의록(국월 [2005] 21호)은 초고압 전력망을 개발하고 국가 주요 설비 계획에 초고압 송전 기술을 통합하기로 명확히 합의했습니다.

수년간의 계획 끝에 UHV 건설은 "가속 버튼"을 눌렀습니다. 그러나 국무원 지도부의 UHV 개발 승인 이후 얼마 지나지 않아 반대 목소리도 제기되었습니다.

2005년 5월, "초고압 전력망 개발에 관한 문제점 및 건의"라는 제목의 보고서가 국무원에 제출되었습니다. 이 보고서는 기존 500킬로볼트 전력망에 1,000킬로볼트 전력망을 추가로 구축하는 것이 필요하고 안전한지 여부를 제시합니다.

3일 후, 국무원은 국가발전개혁위원회에 전문가 토론회를 개최해 줄 것을 요청했습니다. 장기화된 UHV "논쟁"이 시작되었습니다.

2005년 6월 21일부터 23일까지 국가발전개혁위원회는 베이다이허에서 초고압 송전 기술 세미나를 개최했습니다. 행사장에 설치된 시연 자료는 두께 0.5미터에 달했습니다. "전기 전문가와 전력 설비 전문가를 포함하여 200명이 넘는 사람들이 참석했습니다."

전문가들이 제기한 질문은 주로 석탄과 전력 전송의 비교, 초고압 전기 경제성, 안전성, 전자파 환경 영향 등 4가지 측면에 초점을 맞추고 있습니다.

실제로 500kV 초고압 교류 송전에 비해 1000kV 초고압 교류 송전 거리는 2~3배, 송전 용량은 4~5배 증가하고, 송전 손실은 1/3에 불과하며, 회랑 폭도 1/3에 불과하고, 단가는 70%에 불과합니다.

±500kV UHV DC 송전에 비해 ±800kV와 ±1100kV UHV DC의 송전 거리는 각각 2~3배, 5~6배 증가하고, 송전 용량은 2~3배, 4~5배 증가했으며, 송전 손실은 1/2, 1/4 이하로 낮아졌고, 단위 용량 복도 폭은 65%, 55%에 불과하며, 단가는 65%, 40%에 불과합니다.

석탄 수송과 비교했을 때, 서부 북부의 대규모 석탄 발전소에서 생산된 전력은 초고압 송전망을 통해 동부 및 중부의 부하 센터로 수송되며, 송전망 전기 가격은 현지 석탄 발전 벤치마크 송전 전기 가격보다 0.06~0.13위안/kWh 낮습니다.

또한, 초고압 송전 프로젝트의 전자파 환경 지표는 모두 국가 기준을 충족하며, 소음 수준도 500kV 송전 프로젝트에 비해 현저히 낮습니다.

2009년 우리나라 최초의 초고압(UHV) 프로젝트가 시작된 이후 현재까지 우리나라는 30건의 초고압 교류 및 직류 프로젝트를 성공적으로 완공하여 초고압의 안전성을 완벽하게 검증했습니다. 초고압 전력망의 든든한 지원 덕분에 우리나라의 전력망은 현재 전 세계에서 유일하게 대규모 정전을 경험하지 않은 초대형 전력망입니다.

회의에서 대부분의 참석자는 UHV 구현에 찬성했습니다. 일부 참석자는 개선이나 주의가 필요한 문제를 제기했지만, 전반적으로 동의했습니다. 중국 국가전력망공사는 "시험 시범 사업 건설을 위한 조건은 이미 마련되어 있으며, 시험 시범 사업이 가능한 한 빨리 승인될 것을 권고한다"고 밝혔습니다.

2005년 9월 말, 동남산시-난양-징먼 1000kV AC UHV 시험 시범 프로젝트의 타당성 보고서가 국가 승인을 성공적으로 통과했습니다.

베이다이허 회의 이후, 초고진공(UHV)의 발전은 순조롭게 진행되지 않았으며, 일부 기관과 인사들은 다시 한번 이견을 제기했습니다.

2005년 10월 31일, 국가발전개혁위원회는 두 번째 시범회의를 열고 UHV에 반대하는 사람들을 특별히 초대했습니다.

회의에는 석대전(石大鎭) 전 전력부 장관, 루옌창(陸延昌) 전 전력부 부부장 등 원로 지도자들이 참석했습니다. 참석 전문가들은 서면 의견서를 작성하고 서명했습니다.

두 차례의 회의 후에도 여전히 UHV의 안전성, 경제성, 신뢰성, 특히 교류 UHV 기술의 적용과 이로 인한 교류 동기식 전력망 및 대규모 전력망 보안 문제에 대한 반대 의견이 제기되었습니다. 다양한 의견이 제시되었습니다. 2006년 춘절 이후, 일부에서는 UHV 기술 개발을 다시 한번 신중하게 검토할 것을 제안했습니다.

UHV는 한때 민감한 주제가 되었고, "전문가 청원 - 중국 국가전력망공사 보고서 - 정부 시범 - 전문가 청원 다시 - 중국 국가전력망공사 보고서 다시 - 정부 시범 다시"의 "이상한 순환"에 빠지기 시작했습니다.

이후 국가발전개혁위원회 전 부주임이자 국가에너지국 전 국장인 장궈바오는 저서 『푸른 실』에서 “분쟁이 너무 많아 초고압 진공(UHV) 건설이 지연되었다”고 회고했습니다. “류전야 얘기는 그만하고, 우리 같은 사람들은 육체적, 정신적으로 지쳐 있습니다. 사실 논쟁하는 것 자체는 나쁘지 않지만, 결정을 내리지 않고 논쟁만 하는 것은 문제가 있습니다.”

2006년 11월 27일, 중국 국가전력망공사(State Grid Corporation of China)는 초고압 송전 기술에 관한 국제 세미나를 개최했습니다. 당시 국제 대전력망 회의(International Conference on Large Power Grids) 사무총장이었던 코발(Koval)은 이 회의에서 초고압 송전 기술 개발에 기술적 타당성 문제가 없다고 판단했습니다. 당시 초고압 기술 개발 여부에 대한 의견은 비교적 일치했습니다.

그러나 첫 번째 UHV 프로젝트가 5년 이상 안전하게 운영되어 왔고, 이후 많은 UHV 프로젝트가 완료되어 안전하게 운영되고 있다는 사실에도 불구하고, 일부 사람들은 여전히 이에 대해 의문을 제기합니다.

이를 위해 2014년 3월 중국인민정치협상회의(정협) 전국위원회는 특별 조사를 실시했습니다. 5월 15일, 중국인민정치협상회의(정협) 전국위원회는 격주로 초고압(UHV) 발전 관련 주요 현안을 논의하는 자문 심포지엄을 개최했습니다. 이 회의에서 중국 국가전력망공사(State Grid Corporation of China)는 초고압 기술 개발 필요성, "삼중(三中)" 동기 전력망 구축 필요성, 초고압 전력망이 교류(AC)와 직류(DC) 발전을 조화롭게 발전시켜야 하는 이유 등 주요 현안에 대한 포괄적이고 체계적인 보고서를 발표했습니다. 이 회의는 초고압 발전의 발전을 크게 촉진했지만, 초기 반대 세력은 여전히 반대 입장을 고수했습니다.

어쨌든 중국인민정치협상회의, 베이다이허회의, 국가발전개혁위원회 회의, 초고진공국제회의는 모두 중국 초고진공 발전사에서 피할 수 없는 이념적 논쟁입니다.

"이념 해방"의 딜레마. 초고진공 발전 과정에서 가장 큰 문제는 무엇보다도 이념적 문제입니다.

중국의 전력 산업은 수십 년 동안 유럽과 미국의 선진국들을 따라가는 데 익숙해져 왔습니다. 어떤 사람들은 고정관념에 사로잡혀 외국인은 할 수 없고, 중국인도 할 수 없다고 생각합니다.

하지만 초고압(UHV)이 아무리 고도로 발전하더라도 잠든 척하는 사람들을 깨울 수는 없는 듯합니다. 따라서 초고압 발전의 여러 단계에서 항상 다른 목소리가 등장합니다. 초기에는 일부 사람들이 우리나라에 초고압이 필요 없으며 기존 전압 레벨이 요구 사항을 충족할 수 있다고 주장했습니다. 나중에는 초고압의 핵심 기술을 중국이 해결할 수 없고 핵심 장비를 생산할 수 없다는 지적도 있었습니다. 프로젝트 건설 단계에서는 전자파 환경 문제를 해결할 수 없다는 지적이 있었습니다. 가동 후에는 장비 신뢰성이 낮고 전력망이 안전하지 않고 비경제적이라는 지적이 있었습니다. 여러 프로젝트가 수년간 안전하고 안정적으로 운영된 후에는 초고압 교류(UHV AC)는 필요 없고 초고압 직류(UHV DC)만 필요하다는 주장도 제기되었습니다. 논쟁은 더욱 격화되었습니다. 전 전력부 장관 스다전(石大鎭)은 "낡은 관점을 고수하면 아무도 발전할 수 없습니다. 다만 일부 사람들이 일찍 깨어나기를 바랍니다."라고 말했습니다.

2006년 새해를 이틀 앞두고, 초고압(UHV) 송전 기술이 "국가 중장기 과학기술 발전 계획(2006-2020)"에 공식적으로 포함되었습니다. 그러나 일부에서는 계획 개요에 전압 수준이 명시되지 않았고, 초고압이라는 명확한 규정도 없다는 점을 지적했습니다.

이와 관련하여 장궈바오는 다음과 같이 회상했습니다. "어떤 사람들은 '개요'에 전압 수준이 명시되어 있지 않고 초고압도 명시되어 있지 않다고 말했습니다. 나중에 다시 살펴보니 분명히 적혀 있었습니다. 직류는 ±800킬로볼트, 교류는 1,000킬로볼트입니다. 초고압 개발은 여전히 대다수 과학기술 종사자들의 공통된 의견이라고 생각합니다."

중국 국가전력망공사는 적극적인 대응을 위해 국무원에 여러 차례 보고하고 여러 건의 보고 자료를 작성하여 전력망의 전압 수준 및 규모와 안전 사이에는 필연적인 연관성이 없다고 설명했습니다. 전력망 안전을 보장하는 핵심은 전력망 구조와 기술 수단의 고도화, 적용성 및 운영 관리 수준입니다.

UHV 개발을 완전히 이해하기 위해 중국 국가전력망공사는 일본, 러시아 및 기타 국가에서 전문가를 조직하여 현장 검사를 실시했습니다.2005년 일본에서 검사하는 동안 Liu Zhenya는 UHV 선로의 소음을 듣기 위해 잠시 멈춰서 산에 오르기도 했습니다.당시 일본은 UHV 송전선을 건설했지만 항상 500kV의 감압 전압으로 운영되었습니다.히타치, 도시바, 미쓰비시가 제조한 UHV 시험소의 시험용 단상 변압기 3개는 항상 시운전을 위해 전력을 공급받았습니다.러시아에서 검사하는 동안 구소련 시대에 개발된 UHV 스위치에는 균열이 12개나 있는 것을 보았습니다(중국의 UHV 스위치는 일반적으로 균열이 2개입니다).이러한 균열은 크고 거칠었습니다.이는 당시의 기술과 재료에 의해서도 제한되었습니다.

검사 결과, 해외 UHV 개발은 아직 연구 단계에 있거나, 기술적, 경제적 이유로 상업적으로 운영되지 않고 있습니다.

"당시 일본과 러시아의 초고진공(UHV) 프로젝트가 모두 실패로 끝나는 것을 목격했습니다. 엄청난 압박감에 시달렸죠. 하지만 국가 발전을 위해 아무리 큰 위험이 따르더라도 UHV 프로젝트를 성공시켜야 했습니다." 오랜 세월이 흐른 후, 류전야는 "두려움"이라는 두 단어를 사용했습니다. 이 여정을 묘사할 단어는 단 하나뿐입니다.

이념 해방의 과정은 험난하지만, 해방 없이는 초고속 전력(UHV)의 혁신적인 발전을 촉진할 수 없습니다. 논란을 잠재우는 가장 좋은 방법은 분명히 사실로 증명하는 것입니다. 2015년 전 전력부 장관 스다전(石大鎭)이 말했듯이, 초고속 전력(UHV)에 대한 국내 논쟁은 아직 끝나지 않았지만, 지난 10년간의 실제 성과는 의견 차이가 있더라도 초고속 전력(UHV)은 반드시 가야 할 길임을 증명했습니다.

아직 끝나지 않았어요! 후반부도 꼭 읽어주세요. 감사합니다!