지역일반

포항지열발전소 사후 처리 방향 갈림길, (상)지열발전 유지-핀란드 헬싱키

지진 모니터링 위해 추가 시추공 뚫고 지진계 설치
물 주입 조절 실시간 모니터링 규모 2.0 이상 지진 억제 성공
신호등 체계 잘 지키면 EGS 방식 지열발전 가능

핀란드 헬싱키 지열발전소 현장 사무실.
핀란드 지열발전소 현장 엔지니어 구나르 니가르드(38)씨가 시추공(생산정) 작업에 앞서 시추 설비의 크기를 측정하고 있다.
핀란드 지열발전소 현장을 안내한 노르웨이 출신 엔지니어 구나르 니가르드(38)씨.
핀란드 지열발전소 현장 시추 설비.
핀란드 헬싱키 지열발전소 전경.
2017년 11월 15일. 포항시 흥해읍에서 지진이 발생했다.

규모는 5.4, 인근 대구는 물론 전국이 흔들렸다. 강도는 2016년 9월 경주 지진(규모 5.8)에 이은 역대 두 번째다.

그런데 진원지가 얕아 피해는 경주보다 오히려 심했다. 5만6천여 곳의 시설물이 전파 또는 반파됐다.

인명 피해도 135명으로 경주지진(23명)보다 6배가량 많았다. 다음날로 예정됐던 수능 시험이 연기되기도 했다.

주택이 무너지거나 여진 공포로 호소를 찾은 이재민은 한때 2천여 명에 육박했다. 지금도 30여 명의 이재민이 구호소 생활을 이어가고 있다.

그동안 ‘지열발전소 탓이다’, ‘자연 지진이다’ 등 지진 발생 원인을 두고 학계도 대립했다.

이 같은 논란은 지진 발생 16개월이 지나서야 일단락됐다. 지난 3월 정부합동조사단이 지열발전소 가동에 따른 ‘촉발 지진’으로 결론을 내면서다.

이제 학계와 포항시민들의 관심은 자연스럽게 지열발전소 처리 문제로 옮겨가고 있다. 지역 정치권과 많은 포항시민은 즉각 폐쇄를 요구하고 있다.

하지만 최근들어 지진 관측이나 천부지열 등을 위해 유지해야 한다는 목소리도 커지고 있다.

이에 본지는 포항지진 발생 원인을 재조명하고, 지열발전소 가동 과정에서 발생한 세계 곳곳의 유발지진 현장을 직접 취재해 합리적인 지열발전소 사후 처리 방향을 모색해보고자 한다.

◆지진 모니터링 위해 추가 시추공 뚫고 지진계 설치

촉발 지진을 유발한 포항지열발전소는 ‘인공저류지열시스템(EGS)’ 방식을 사용했다.

EGS는 시추공(주입정)을 지하 4~5㎞까지 뚫어 고압으로 다량의 물을 주입해 압력을 가하면, 물이 땅속의 갈라진 틈을 따라 흘러가 160~180℃의 지열에 의해 데워진다. 이를 다른 시추공(생산정)을 뚫어 지하에서 만들어진 수증기를 회수해서 발전기를 돌리는 시스템이다.

EGS가 상업적으로 성공하기 위한 핵심은 반드시 일어날 수밖에 없는 유발 지진을 얼마나 조절할 수 있느냐다. 한국을 비롯해 스위스, 독일, 미국 등 EGS 방식을 도입한 나라 대부분은 이 문제로 골머리를 앓았다.

사람이 체감하지 못하는 미소지진을 넘어 규모 2.0 이상의 유발 지진이 지열발전 사업의 발목을 잡았다.

하지만 핀란드의 경우 EGS 방식을 이용해도 지진을 유발하지 않고 지열발전이 가능하다는 사실을 입증했다.

핀란드에서 지열발전소를 짓고 있는 ‘에스티원 딥 히트 오와이’(St1 Deep Heat Oy) 프로젝트 연구팀이 실시간 모니터링과 피드백 등 정교한 관리를 통해 규모 2.0 이상의 지진을 유발하지 않도록 통제하는 데 성공한 것이다.

지난 1일(현지시간) 오후 연구팀이 프로젝트를 진행하고 있는 헬싱키 알토대 캠퍼스를 방문했다.

알토대는 2010년 핀란드 정부 주도하에 헬싱키경제대, 헬싱키공과대, 헬싱키예술디자인대가 통합된 학교다.

핀란드 창업생태계의 중심지로, 유럽의 실리콘밸리라고 불리는 핀란드 ‘오타니에미’(Otanemi) 구역에 위치해 있다.

지난 6월 문재인 대통령이 북유럽 순방 기간에 이 학교를 방문하기도 했다.

헬싱키 반타공항에서 차로 20분 남짓 달리다 보니 멀리 캠퍼스 건물들이 보였다. 우뚝 솟아있는 원통형의 커다란 굴뚝과 핀란드 국기를 매단 시추공이 한 눈에 들어왔다.

캠퍼스는 전체적으로 조용했지만 지열발전소 현장은 분주하고 활기찼다. 시추를 위한 각종 설비를 점검하고 수치를 확인하는 직원들은 생기가 넘쳤다.

“Please wear a safety helmet(안전모를 써 주세요)”

안내 직원이 안전모를 착용해 달라고 정중하게 요청해 왔다.

보안절차를 마치고 발전소 시추 현장에 들어서자 웅장한 기계음 속에서 각종 설비가 일사불란하게 돌아가고 있었다.

발전소 관리자 켈스 루수넨(51)씨는 “시추작업이 중심이 되는 지열발전 특성상 발전소 운영은 늘 긴장의 연속”이라며 “불시에 찾아오는 긴장감이 익숙하더라도, 평소에 세심하게 관리하고 예방하는 게 중요하다”고 강조했다.

◆물 주입 조절 실시간 모니터링 규모 2.0 이상 지진 억제 성공

에스티원 딥 히트 오와이 연구팀은 지난해 2월 알토대 캠퍼스 내부에 6.1㎞ 깊이의 시추공(주입정)을 만들고 6~7월에 1만8천여㎥의 물을 주입했다.

지진 모니터링을 위해 물 주입을 위한 시추공과 별도로 모니터링용 시추공을 3.3㎞ 깊이로 하나 더 뚫었다.

이곳에 지진계 12개를 설치했다. 유발 지진을 정확히 판단하고 이에 따른 물 주입 정도를 조절하기 위해서다.

이것도 모자라 반경 6㎞ 이내 주변부에 0.3~1.15㎞ 깊이의 시추공을 여러 개 뚫고, 지진계 10여 개를 추가 설치했다.

이후 연구팀은 신호등 방식으로 규모 1.7 이상의 지진이 발생하면 물 주입을 즉각 멈추는 등의 방식으로 물 주입을 조절했다.

이런 방식으로 시추공 상단에서 60~90㎫의 압력과 분당 400~800ℓ의 유량 사이에서 주입 조건을 조절해가며 지진이 나지 않도록 했다.

발전소 현장을 안내한 엔지니어 구나르 니가르드(38)씨는 “지진의 발생 빈도와 위치, 규모 등을 고려해 물 주입 시 압력을 조절해가며 실시간으로 관리했다”며 “물 주입 과정에서 관측된 지진은 약 8천500회였지만 유발 지진의 최대 규모는 1.9로 2.0을 넘는 지진은 한 번도 일어나지 않았다”고 전했다.

앞서 핀란드 정부는 지열발전 허가 당시 규모 2.0 이상의 유발 지진이 나면 즉각적인 프로젝트 중단을 조건으로 제시했었다.

연구팀은 이처럼 세심한 관리를 통해 유발지진 억제에 성공하면서 올 초 핀란드 당국으로부터 발전을 위한 추가 시추공을 뚫는 것을 허가받았다.

추가 시추공 작업은 이달부터 시작된다. 물을 빼내게 될 두 번째 시추공(생산정)을 뚫어야 제대로 된 지열발전소의 역할을 할 수 있게 된다.

핀란드 프로젝트 운영사인 베이커휴즈GE 관계자는 “규모 1.0 이상의 유발 지진은 그 자체로 위험한 신호로 봐야 하지만 포항지열발전소는 그런 세심한 관심이 부족했던 것 같다”면서 “EGS 방식이 지진을 유발하지만 신호등 체계를 잘 지킨다면 비화산지대에서도 지열발전이 얼마든지 가능하다”고 했다.

김웅희 기자 woong@idaegu.com
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김웅희기자
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