오하이오 강(Ohio River)에서 진행이 되고 있는 네 개의 수력발전소 개발 프로젝트가 존재한다: 84MW 규모의 Cannelton 프로젝트, 72MW 규모의 Smithland 프로젝트, 35MW 규모의 Willow Island 프로젝트, 끝으로 105MW 규모의 Captain Anthony Meldahl 프로젝트. 개발업체인 AMP社가 수력발전기술에 헌신을 하고 있다. 이 기업은 파이프라인(pipeline)에 두 개의 잠재적인 개발 프로젝트를 더 가지고 있다.
오하이오주(Ohio) 콜롬부스(Columbus)에 기반을 두고 있는 지자체 전력시스템에 전력을 공급하는 비영링 소매 전력공급업체인 미지자체전력공사는 수력발전분야에서 가장 많은 에너지원을 확보하고 있다. AMP社는 오하이오 강을 따라 네 개의 수력발전소 개발을 추진하고 있다. 이러한 수력발전소는 7개 주 129개 구성원 대부분을 위해 300MW 규모 이상의 전력을 공급하게 될 것이다.
AMP社 최고경영자인 Marc Gerken 회장은 수력발전기술이 대체에너지에 대한 최근 논의에서 거의 무시되어왔다고 말하였다. 그리고 그는 다음과 같은 말을 하였다. “수력발전기술은 새롭게 전망이 밝고 매력적인 기술은 아니다.” 이것은 실제로도 사실이다. 수력발전기술이 새로운 것은 아니다. 수력발전소는 1900년대 초 전체 발전량의 40% 정도를 담당하였다. 하지만, 2011년 수력발전기술은 단지 7% 밖에 차지하지 않는다. 이는 미국립수력발전협회에서 주장한 내용이다.
그럼에도 불구하고 미국 내 수력발전기술은 아직 많이 개발되지 않은 청정에너지원이다. 미에너지부에 따르면, 약 130,000개 지역에서 30,000MW 규모 이상의 발전량이 잠자고 있다고 한다. 미전력연구소에 의해 수행된 또 다른 연구는 유체동역학 에너지 및 파력에너지를 포함한 최소 23,000MW 규모 이상의 추가적인 발전량이 잠자고 있다고 주장하였다. 이는 2025년 실제 가동이 될 수 있을 것이다. 최상의 시나리오(scenario) 하에서 이 연구는 최대 발전가능량이 95,000MW 정도 될 것이라고 평가하고 있다.
Gerken 회장은 AMP社와 파트너 기업들이 수력발전원천의 신뢰성으로 인해 부분적이지만 수력발전기술로 전환될 것이라고 말하였다. 이와 관련하여 그는 다음과 같은 말을 하고 있다. “나는 내가 내일 이러한 발전설비, 즉 수력발전설비를 버리게 하는 것이 무엇인지 알고 있다. 나는 풍력에너지 또는 태양에너지를 가지고는 그것을 할 수 없을 것이다.”
현재 국내 재생에너지 발전량 중67% 정도가 수력발전소에서 발생되고 있다고 미국립수력발전협회는 주장하고 있다. 최근, 환경단체들은 새로운 댐(dam)의 건설을 필요로 하는 수력발전소 개발 프로젝트를 강하게 비판하였다. 하지만, AMP社의 모든 수력발전소 개발 프로젝트들은 이러한 비평을 피하고 있다. 왜냐하면, AMP社의 프로젝트들은 기존의 미육군공병대의 댐과 수문을 사용하고 있기 때문이다. 사실, AMP社가 수력발전설비를 설치하고 있는 장소인 미육군공병대 댐에 건설하고자 하는 일환으로써 미육군공병대의 실제 의도는 그들의 댐에 건설되어질 자연유하식발전소 프로젝트를 위한 것이었다.
AMP社의 자연유하식발전기술은 55%에서 60%의 설비이용률(일정기간 중 발전소의 평균출력을 설비용량으로 또는 변전소의 경우는 평균전력을 변압기용량으로 나누어서 이것을 백분율로 표시한 것)을 달성하였다. 이는 또 다른 형태의 재생에너지원과 비교했을 때 높은 편에 속한다. 예를 들어, 중서부 지역 풍력발전기술은 20%에서 30% 정도의 설비이용률을 가지고 있다. 그리고 태양에너지의 설비이용률은 15%에서 18% 정도라고 Gerken 회장은 주장하였다.
댐 선택
2006년, AMP社는 오하이오 강을 따라 위치해있는 10개의 댐을 연구하기 위해 MWH을 선택하여 연구를 위임하였다. 오하이오 강 주변 10개의 댐은 수력발전소 개발 프로젝트들이 개발되지 않은 곳이다. 이러한 연구의 결과를 토대로 AMP社는 세 개의 프로젝트 추진을 위해 연방에너지규제위원회로부터 승인을 획득하였다: Cannelton 수문 및 댐, Smithland 수문 및 댐, 그리고 Willow Island 수문 및 댐. AMP社는 그들의 파트너 기업과 함께 공동 승인을 가지게 되었다. 네 번째 프로젝트는 Captain Anthony Meldahl 수문 및 댐에서 이루어질 것이다.
모두 네 개의 프로젝트들이 현재 건설 중에 있으며, 아래에 좀 더 자세한 정보와 현황을 소개하고 있다. 이들 프로젝트들은 2014년 또는 2015년에 완료가 될 것이다.
Cannelton 프로젝트
켄터키주(Kentucky) Hawesville시 인근에서 개발 중인 84MW 규모의 Cannelton 프로젝트는 시작이 된 네 개의 프로젝트들 중 가장 먼저 진행되었다. 이 프로젝트는 2009년 8월5일 시작이 되었으며, 2014년 봄 설치를 완료할 예정이다.
이 지역에서 수행되고 있는 수력발전소 개발 업무는 취수구, 강화된 콘크리트(concrete) 발전소, 그리고 방수구 건설 등을 수반하고 있다. 이 발전소는 29.3MW 규모의 수평적 전구타입(type)의 터빈(turbine)과 총낙차(방수구와 취수구의 수위차) 25피트에서의 발전설비를 포함하게 될 것이다. Voith Hydro社는 4억2천만 달러의 계약 하에 Cannelton 프로젝트를 위한 터빈과 발전기 그리고 세 개의 또 다른 자연유하식 발전설비 등을 공급하고 있다. 이번 프로젝트는 연평균 458GWh의 발전량을 제공할 것으로 기대되고 있다. 1,000피트 길이의 138kV 송전선 상호연결은 중서부 독립 송전시스템 운영자(MISO: Midwest Independent Transmission System Operator)와 연결될 것이다.
Kiewit Traylor Construction社는 코퍼댐 설계-설치 및 기초공사를 위한 계약을 체결하였다. 이 프로젝트는 2010년 6월 완료가 되었다. Walsh Construction Group社는 발전소 및 부속물의 일반적인 건설(설치)을 위해 1억9천2백만 달러의 계약을 체결하였다. Walsh社는 이 지역에 힘을 집중하였으며, 안정된 운영을 위해 배처 플랜트(batch plant: 콘크리트를 만들 때 정해진 비율의 시멘트, 물, 모래, 자갈, 혼합재료를 계량하여 믹서로 보내는 계량설비) 설치를 완료하였으며, 발전소를 위해 필요한 100,000야드(91.44킬로미터) 중 1,000야드 이상이 할당을 받아왔다. 뿐만 아니라, Walsh社는 발전소를 위한 기계설비들의 사전 설치를 지속하여 왔다.
MWH社(설계 및 설치 서비스), Mueser Rutledge Consulting Engineers社(토목공사), Oregon Iron Works社(수문 및 취수설비), Iljin/Pan American Supply社(주요발전공급업체), Morgan Engineering(크레인(crane) 설비), 그리고 Vectren사(발전소 내 송전망 상호연결) 등과 또 다른 계약들이 체결되었다. 전체 프로젝트 비용은 4억1천6백만 달러 정도가 소모될 것이다.
Meldahl 프로젝트
네 개의 프로젝트 중 가장 규모가 큰 Captain Anthony Meldahl 프로젝트는 2014년 여름 완료되자마자 105MW의 발전용량을 가지게 될 것이다. 이 프로젝트는 2010년 4월 건설이 시작되었다.
이 프로젝트는 35MW 규모의 전구형 터빈 세 개를 통해 Captain Anthony Meldahl 수문 및 댐으로부터 물을 변환시킬 것이며, 연평균 239GWh 정도의 전력을 생산하게 될 것이다. 이 프로젝트의 총낙차는 30피트이다. Meldahl 수력발전소는 PJM에 상호연결될 것이며, 이는 5마일 길이의 송전선을 통해 이루어질 것이다.
5억4백만 달러 비용의 이 발전설비는 켄터키주 포스터시(Foster) 인근에 위치할 것이다. AMP社와 계약이 체결되었으며, 포스터시에서 이번 프로젝트의 51%의 지분을 유지하게 될 것이다. Angelo Iafrate Construction社는 Meldahl 코퍼댐을 위한 계약자로써 선택되어졌다. Alberici/Baker社는 이번 수력발전소를 위한 계약을 체결하였다.
Smithland 프로젝트
켄터키주 스미스랜드(Smithland) 근처에서 수행되고 있는 72MW 규모의 Smithland 프로젝트는 연평균 379GWh의 전력을 생산하기 위해 전구형 터빈 세 개를 활용하여 Smithland 수문과 댐으로부터 물을 변환시킬 것이다. 이 프로젝트의 총낙차는 22피트이다. 이번 프로젝트에는 취수구, 강화된 콘크리트 발전소, 그리고 방수구 등을 포함하게 될 것이다. 2마일 길이의 161 kV의 송전선 상호연결망이 MISO(중서부 독립 송전시스템 운영자)와 연결될 예정이다.
4억5천만 달러 비용이 들어갈 Smithland 프로젝트는 2011년 5월 건설연기를 경험하였다. 왜냐하면, 이 시기에 지속적인 비와 미시시피 강(Mississippi River)으로부터의 역류효과 등이 물을 수력발전소를 건설하기 위해 설치가 된 코퍼댐의 한계량을 능가하게 만들었다. 미시시피 강 중 그러한 부분에서의 수위 초과는 1937년 이후 처음이었다. 1937년 이후 그러한 수준에 도달한 적이 없다. 코퍼댐 내 방수구 구조는 댐에 강의 흐름을 조절하기 위해 사용되어진다. 그리고 이는 범람을 조절할 수 있게 하여준다. 이는 엄청난 일들이 발생하는 동안 코퍼댐의 구조에 심각한 위험을 주는 것을 막는 데 도움을 줄 것이다.
오하이오 간의 높은 수위로 인해, 미육군공병대는 2011년 5월 2일 코퍼댐의 범람을 AMP社에 직접 말하였다. 운 좋게 매우 작은 손해만이 댐구조 및 댐벽 또는 경사면에 발생되었다. 하지만, 이러한 범람은 건설을 40일에서 50일 정도 뒤로 연기되게 하는 원인이 된다.
이러한 범람에도 불구하고 계약자 CJ Mahan Construction社는 2011년 10월 기초공사 및 코퍼댐 건설을 완료하였다. Smithland 프로젝트는 2015년 초 완료가 될 예정이다.
Willow Island 프로젝트
플래젠트 카운티(Pleasants County)에 위치한 35MW 규모의 Willow Island 프로젝트는 2011년 6월 건설을 시작하였다. 3억 달러의 비용이 들어가는 이 프로젝트는 22MW 규모의 전구형 터빈 두 개를 통해 Willow Island 수문과 댐으로부터 물을 변화시킬 것이다. 그리고 연평균 239GWh의 전력을 생산할 것이다. 이번 프로젝트에는 취수구, 강화된 콘크리트 발전소, 그리고 방수구 등을 포함하게 될 것이다. 1.6마일 길이의 138 kV의 송전선 상호연결망이 PJM과 연결될 예정이다.
하위계약업체인 Muesser Rutledge社를 통해 Ruhlin Construction Co.社는 코퍼댐을 설계하고 있다. 이번 수력발전소 계약자는 아직 선택되지 않았다. Willow Island 프로젝트는 2015년 봄 설치가 완료될 예정이다.
기타 수력발전 프로젝트
이미 승인이 된 네 개의 프로젝트와 함께 AMP社와 오하이오주 워드워스(Wadsworth)의 파트너 기업들은 오하이오 강 인근 Robert C. Byrd 수문 및 댐에 48MW 규모의 프로젝트 개발을 위한 개발 인허가를 받기위해 노력하고 있다. 여섯 번째 오하이오 강 수력발전소 개발이 클리브랜드(Cleveland) 인근 오베를린(Oberlin) AMP社 파트너 기업과 함께 Pike Island 프로젝트가 제안되고 있다.
Gerken 회장은 이상의 두 가지 프로젝트들이 약 3년 정도에 또 다른 네 개의 프로젝트 뒤를 이을 것이라고 말하고 있다. 이와 관련하여 그는 다음과 같이 말하였다. “우리는 더 많은 인허가 작업을 추진할 필요가 있다.”
수많은 개발업체들이 인허가 획득의 어려움(인허가 시간이 오래 걸림)과 높은 자금투자로 인해 과거 수력발전소에 대한 투자를 기피하였다. 이러한 연기 및 어려움에도 불구하고 수력발전기술은 설치할 가치가 있다. 왜냐하면, 수력발전기술은 타고난 신뢰성과 함께 제로 탄소발자국을 보유하고 있기 때문이다. AMP社와 파트너 기업들을 위해 수력발전기술은 오하이오 강의 중심이 될 것이다.
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