물산업기술을 바탕으로 신흥시장을 개척한 성공사례
1. 서론
파키스탄은 동쪽으로는 인도, 서쪽으로는 아프가 니스탄과 이란, 북쪽으로는 중국과 접하고 있는 인 구 1억 9천만의 이슬람 국가이다. 면적은 한반도의 약 3배이며, 대륙성 기후로 인해 겨울에도 수도인 이슬라마바드에서 눈을 보기 힘든 국가이다. 1인당 GDP는 우리나라의 약 1/10수준이며, 세계의 지붕 인 카라코람 산맥의 영향으로 파키스탄 북부지역은 고도가 높고 하천의 평균경사가 큰 특성을 가지고 있어 수력발전에 유리한 지형을 가지고 있다. 파키 스탄은 7월부터 8월 말까지 우기인 Monsoon기간이 있으며, 이 기간 동안은 건기 평균유량의 6배가 넘 는 유량이 하천을 통해 흐른다. 파키스탄의 혹서기 는 4월부터 8월까지이며, 이기간 동안 파키스탄의 전력수급 현황이 최악에 다다른다. 매년 2,500MW 이상의 전력이 부족한 상태여서 수도인 이슬라바마 드 조차 하루에 5시간이상 계획정전을 실시하고 있
는 상태이다.
파키스탄은 현재 발전시설 부족 및 송배전 전력 손실, 도전(盜電) 등으로 발생한 만성적인 전력부족 으로 인하여 극심한 전력난에 시달리고 있으며, 이 는 GDP의 2%를 손실시키는 등 파키스탄의 경제성 장을 저해하는 요인으로 작용하고 있다. 전력부족은 현재 약 5,000MW로 추정되며, 향후 10년간 전력수 요 증가율이 매년 5%~6%에 이를 것으로 예상되므 로, 추가적인 전력 공급 시설확보가 가장 시급한 과 제이다.
파키스탄은 히말라야 산맥이 분포하고 있는 국 가중 하나로서 수력발전을 위한 유량이 풍부한 상 황이다. 현재 파키스탄 수력발전 자원의 총량은 약 60,000MW로, 이 중 약 11%인 6,720MW 만이 개 발되었고, 약 89%인 53,076MW는 미개발 상태로 남아 있다(PPIB, 2009). 이처럼 파키스탄 정부 차 원에서는 댐 및 수력발전사업을 국가 주요사업 중의 하나로 선정하는 등의 개발 의지를 보이고 있다(최 윤정 등, 2013).
이처럼 현재 파키스탄은 수력발전 개발의 필요 성과 풍부한 자원을 가지고 있지만, 국가 재정능력 부족으로 실질적인 개발이 어려운 상황이며 이런 한 상황에서 민간자본을 이용하는 IPP(Indepedent Power Producer) 형태의 수력발전 개발사업은 하 나의 해결책이 될 수 있다.
대한민국의 물산업 성장은 1973년 높이 123m의 소양강댐을 기반으로 시작하여 800MW의 예천양수 발전소와 충주댐, 안동댐, 임하댐 등의 각종 치수증 대사업의 경험을 통해 물산업의 기술력을 축적하였 으며 이를 토대로 신흥국가의 물산업 시장을 진출하 조 두 찬
대림산업 토목사업본부 토목설계팀(차장) cdc1291@daelim.co.kr
남궁 돈
대림산업 토목사업본부 토목설계팀(부장) ngdon@daelim.co.kr
여 성공적인 성과를 거둔 파키스탄 Gulpur 수력발 전 프로젝트를 소개하고자 한다.
2. 파키스탄 Gulpur 수력발전 프로젝트 2.1 사업현황
파키스탄 Gulpur 수력발전 프로젝트는 극심한 전력난을 격고 있는 파키스탄에 102MW 규모의 수 력발전소를 건설하여 30년 동안 운영 관리한 후 파 키스탄 정부로 양도하는 대표적인 IPP사업으로,
BOOT(Build-Own-Operate-Transfer) 방식의 투자사업이다. 본 프로젝트의 사업추진구도는 그 림 1과 같다. MIRA POWER LTD.는 SPC(Special PurposeCompany)로서, 남동발전, 대림산업, 롯데 건설이 출자한 자본금과, ADB, IFC, K-EXIM 등 의 Lender로부터 차입한 차입금을 재원으로 하여 소요 사업비를 조달하고 사업을 운영한다. 또한, 시 공사인 대림산업, 롯데건설은 EPC(Engineering, Procurement, Construction)를 담당하게 되며, 한 국의 발전자회사인 남동발전은 건설된 발전소의 운 영 및 유지관리 업무를 수행하여 운영수익 및 배당 수익을 확보하게 된다.
그림 1. 파키스탄 Gulpur 수력발전 사업추진구도
2.2 추진현황
파키스탄 Gulpur 수력발전의 시설용량은 102MW 로서 파키스탄 수도인 이슬라바마드 동쪽 약 167km 지점에 위치하고 있다. 인근 주요 도시로는 인구 60 만의 Kotli Town이 사업구역 상류 약 5km 지점이 위치하고 있다. 본 프로젝트를 위해 대림산업에서 는 2013년 현지답사 및 기업실사를 착수하여 수많 은 시행착오와 어려움에 봉착하는 등 1년여간의 산
고의 고통을 겪고서 2014년 기본설계 및 진입도로 설계를 완료하였으며, 2015년 최종적으로 실시설 계를 완료하여 EPC계약을 체결하였다. 이와 같이 수많은 이의 땀과 노력의 결과물인 설계를 바탕으 로 2015년 9월 정부와의 전력구매협상 PPA(Power Purchase Agreement)을 완료하였다. Lender들과 의 Financing Closing은 같은 해 10월 완료하여 11 월부터 신흥시작의 물산업 진출성공을 위한 첫삽이 시작하였다.
2.3 시설현황
파키스탄 Gulpur 수력발전의 주요구조물은 유수 전환을 위한 Diversion work 및 본구조물로 나뉘
며, 본 구조물은 댐(Weir), 수문(Radial Gate), 취수 구(Intake), 도수터널(Headrace Tunnel) 및 발전소 (Power House)로 분류된다. 세부적인 시설물인 제 원은 표 1.에 요약하였다.
그림 2. 파키스탄 Gulpur 수력발전 사업위치
표 1. 파키스탄 Gulpur 수력발전 주요구조물 제원 현황
Classification Specification
Diversion Tunnel
Length No. 1: 233.0m, No. 2: 266.0m
Diameter 10.0m
U/S Cofferdam
(Concrete Gravity Dam) Crest EL.503.0m
Weir
(Concrete Gravity Dam)
Type Concrete Gravity
Crest EL.533.5m
Spillway Crest EL.503.3m
Gate Dimension W 11.5m × H 21.7m × 6Nos.
Intake Bottom level EL.519.0m
Dimension W 12.0m × H 10.0m × L 29.7m
Waterway (Tunnel)
Dimension 160.3m × 2Nos.
Diameter 6.7m
Steel Penstock 55.0m
Powerhouse (Above Ground)
Dimension L 37.5m × W 60.3m × H 50.6m
Turbine Type 2 Units of Kaplan
Diversion 시설은 내경 10m인 2개의 터널로 계획 되었으며, Cofferdam은 Concrete 중력식으로 계획 하였다. 터널 1기의 방류능력은 약 1,250㎥/s이며, 총 2,500㎥/s의 유량을 배수할 수 있다.
댐구조물은 홍수조절을 위한 6개의 Radial Gates 가 설치될 예정이며, Gallery 및 하천유지용수 방류
를 위한 Outlet Chamber을 계획하였다.
발전소는 Operating Room 및 사무실이 계획되 어 있으며, 발전설비는 51MW의 Kaplan 형식의 수 차 2기 및 Generator 그리고 Steel Penstock을 설 치하도록 계획하였다.
그림 3. 파키스탄 Gulpur 수력발전 조감도 및 발전소 횡단면 투시도
Dry Season
그림 4. 파키스탄 건기와 우기시의 하천모습
Monsoon Season 2.4 수리분석결과
파키스탄 Gulpur 수력발전은 Poonch River상 에 위치하며, Poonch River는 Jhelum River의 지 류로서 유역면적은 3,648㎢ 이며 연평균 강우량은 1,280mm이다. 파키스탄은 건기와 우기가 구분되는
기후조건으로서 7~8월 우기의 월평균 유량이 건기 대비 6배에 달한다. 또한 2월에서 3월사이에는 기습 적인 폭우와 더불어 북쪽지역의 만년설 해빙으로 인 한 snowmelt로 인하여 월평균 유량의 증가(건기대 비 약 4배)가 매년 반복적으로 나타난다.
본 프로젝트의 설계홍수량은 500년 빈도인 17,208㎥/s이며, 201㎥/s는 발전용수로 그리고 4
㎥/s는 하천유지용수로 방류하도록 계획하였다. 이 를 위해 댐에는 Radial Gate 6문이 설치되었으며, 이를 바탕으로 파키스탄 IRI(Irrigation Research Institute)에서 수리모형실험을 수행하였다. 수리모
형실험을 통해, 개도별 방류량 및 설계홍수량의 방 류능력, 설계홍수량에서 파워하우스의 침수여부, 방류시 퇴사의 Flushing효과 등을 확인하였으며, CFD 모델과의 비교분석을 통해 결과의 신뢰도를 향 상시켰다.
General View of Model
Discharge Capacity Weir & Spill Way
Intake & U/S Coffer Dam
Discharge Capacity of Gates Power House 그림 5. 파키스탄 Gulpur 수력발전 수리모형 축조모습
3. 결론
파키스탄의 전력수요 및 공급현황, 그리고 IPP사 업에 대한 국제금융기관들의 투자수요로 인해, 향후 파키스탄의 수력발전 수요는 증가할 것으로 예상된 다. 특히 수력발전은 원전과 화력에 비해 환경위해 요소가 적은 친환경 발전방식이면서 풍력이나 태양 광 발전과 비교하여 경제성이 우수한 발전방식이다.
다만, IPP사업의 추진과정에서 신흥시장인 저개발 국가의 정치 및 경제상황에 따른 사업 Risk가 사업 비에 반영되어야 한다는 점과 이런 사업 Risk에 따 른 불안요인이 현지 정부기관과의 협상을 방해하는 장애요인으로서 저개발국가의 물산업 진출을 위한 걸림돌이 될 수도 있다는 점을 간과해서는 안된다.
파키스탄 Gulpur 수력발전 프로젝트가 준공되면
404.6GWh의 에너지를 매년 생산하여 하루 5시간 이상의 계획정전을 해야 하는 파키스탄 전력공급 어 려운 상황을 타계하는데 조금이나마 보탬이 되기 바 라며, 파키스탄 Gulpur 수력발전 프로젝트 이외에 도 현재 공사중인 Patrind 수력발전 프로젝트와 완 공된 Newbong 프로젝트를 기반으로 파키스탄 이외 의 네팔, 인도네시아 등의 신흥시장인 저개발 국가 를 대상으로 물산업 진출을 확대할 수 있는 기반이 되길 기대한다.
마지막으로 건설업계의 내수물량 축소와 해외 유 수 기업들과의 경쟁으로 인한 해외시장 진출확대의 어려움을 겪고 있는 한국 건설업체에게 신흥시장의 물산업 진출확대가 제2의 도약을 위한 원동력이 되 길 기대한다.
Flushing Test
그림 6. 파키스탄 Gulpur 수력발전 수리모형 실험모습
Flow Characteristic at Power House
