전력수급문제와 대구경북 신규원전문제
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전력수급문제와 대구경북 신규원전문제. 2012 년 9 월 20 일 국회 녹색당 석광훈. 발제개요. 1. 전력수급위기배경과 정부정책의 맹점 2. 경북 신규원전과 초고압송전망의 문제 3. 국내외 전력수급여건의 급격한 변화 4. 경북 “ 원자력클러스터 ” 의 실상 5. 결론. 1. 전력수급위기의 배경과 맹점. 1-1. 국지적 이슈에 함몰된 정부대응 1-2. ‘915’ 정전사태의 직접적 요인 1-3. 유류와 전기의 가격역전 1-4. 가격의 효과 : 제조업 전력화 ( 電力化 ) 의 실상

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전력수급문제와 대구경북 신규원전문제

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Presentation Transcript


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전력수급문제와 대구경북 신규원전문제

2012년 9월 20일 국회

녹색당 석광훈


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발제개요

  • 1.전력수급위기배경과 정부정책의 맹점

  • 2.경북 신규원전과 초고압송전망의 문제

  • 3.국내외 전력수급여건의 급격한 변화

  • 4.경북 “원자력클러스터”의 실상

  • 5.결론


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1. 전력수급위기의 배경과 맹점

  • 1-1.국지적 이슈에 함몰된 정부대응

  • 1-2. ‘915’정전사태의 직접적 요인

  • 1-3.유류와 전기의 가격역전

  • 1-4.가격의 효과: 제조업 전력화(電力化)의 실상

  • 1-5.국내 원전 설비의 조기 노후화


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1-1. 국지적 이슈에 함몰된 대응

  • 2011년 915 정전사태 이후 국회의 첫 대응

    • 전력거래소의 수요예측 오차에 대한 질타

    • 지식경제위원회 만장일치로 “전력거래소-한전통합” 법안 통과

  • 현재 정부와 관련기관의 대응

    • EMS 등 수급비상시 차단장치

    • 단기적 전력수요예측 정확도 제고 등등 국지적인 기술논의에 매몰


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1-2. 정전사태의 직접적인 요인

  • 915정전사태는 하계부하를 추월해 급증하는 동계 부하로 인해 촉박해진 발전설비 정비기간를 조정하는 과정에서 발생

  • 2000년 동계소비량이 하계 추월, 2009년 동계부하가 하계 추월하며, 정비기간이 하계/동계 부하에 의해 ‘샌드위치’ 압박

  • 근본적인 요금개선없이 임기응변식 단기 조치들(정비기간 조정, 수요관리, 휴가 보수, 절전)만 반복되면서 문제를 심화시킴


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동계 및 하계부하의 역전현상

2009년, 동계부하가 하계부하 575만kW추월

Source: 한국전력거래소 <2011년 계통운영실적>, 2012.1.


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과거의 발전설비 정비일정(1996)

하계에 최대부하

집중


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현재의 발전설비 정비일정(2011)

915정전


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1-3. 유류와 전기요금의 역전(열량기준)

등유가격

185원/Mcal

주택용 2.7%인상

산업용 6%인상

심야전기 4.9%인상

참고:IEA Energy Prices & Taxes 2012(1Q), 한국 전력거래소 전력통계편람(2009, 2010)


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일본의 유류 및 전기요금(열량기준)

등유세제

7.4%

참고:IEA Energy Prices & Taxes 2012(1Q)


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1-4.가격효과: 제조업 에너지소비변화

18.2

(55.4%)

11.1(43.3%)

5.4(30%)

3.6

1.7

7.3

3.2

11.8(65.9%)

4.2

(12.6%)

9.3(36.2%)

참고: <에너지통계연보 2011>, 에너지경제연구원※ 석탄,원료유 제외


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제조업 설비별 전력소비량

참고: <에너지총조사 2011>, 에너지경제연구원; <광업/제조업 에너지 조사 2011>,

에너지관리공단


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제조업의 가열/건조 에너지원별 소비량

참고: <에너지총조사 2011>, 에너지경제연구원; <광업/제조업 에너지 조사 2011>,

에너지관리공단


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전력수급위기: 전부문 열수요의 전력화


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1-5. 국내 원전 설비의 조기 노후화

  • 빠듯한 수급상황으로 인해 발전설비들의 충분한 점검없이 과도한 운영이 지속

  • 원전 증기발생기 누설, 파단 사고위험증가

  • 가압경수로 사용국들(미국, 일본) 대부분 ’90년대~’00년대 문제의 인코넬600(Inconel600)증기발생기 대부분 교체

  • 국내의 경우 원전 증기발생기들이 적절한 교체없이 무리하게 운영된바 향후 집중적으로 공급지장 초래할 가능성이 높음


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국내 원전 구형 증기발생기 사례

직경 약 20mm, 두께 약 1mm

  • 고리 1,2,3,4

  • 영광 1,2,3,4,5,6

  • 울진 1,2,3,4설비재질(Inconel 600) 문제로 불시정지나장기공급중단 위험.

  • 최근 사례

  • 울진2 증기발생기 교체(2011.9.14~12.13),

  • 울진3 증기발생기

  • 보수(2012.7.~연말)

  • 울진4 증기발생기

  • 보수(2011.9.9~ 현재)

울진 4호기 세관파단(2002)

세관균열(2011)


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CE 증기발생기의 미국 현황과 배상분쟁


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세계 증기발생기 세관파단사고


Inconel600

해외의 우려, 원자로 및 각종 노즐의 Inconel600 및 변형 용접재료로 확산


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국내 전력수급위기의 근본적 원인


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비교사례: 인도 정전사태와 배경

  • 인도정전사태 개요

  • 2012.7.31.~8.1. 이틀동안 동북부지역 약 6억7천만명이 정전상황을 겪음

  • 정전사태의 직접적 요인

  • 몬순기간동안 평년과 달리 강우량이 적어 농업 용수 양수용

  • 전력소비량 급증

  • 인도 전력소비구성

  • 농업용 전력: 40% (가격보조)

  • 기타수요 : 30% (수익보장)

  • 도전(Theft): 30% (추정)

  • ※ 전기요금의 수급조절기능 상실


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1-6.정부의 대책과 맹점

  • “요금 정상화대신 원전으로 수급위기 완화”

    • 2014년에 이르면 기저발전설비가 10GW이상 증가하므로 수급위기 완화

  • 2002년 심야전기 수요폭증으로 인한 전력위기 당시에도 “2008년에 이르면 기저설비가 다수 준공되어 수급난 완화”

    • 현행 전기요금구조에 대한 근본개선 지연

    • 실제로는 전력수급위기가 2008년부터 시작


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2005년 동계부하와 기저발전

최대부하일(2월1일) 시간별 부하

참고: 2005년 동계 계통운영실적, 전력거래소


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2012년 동계부하와 기저발전

참고: 2012년 2월 계통운영실적, 전력거래소


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10대 전력다소비 공장 전력판매/손실액

참고: 한전


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국내 제조업의 매출원가대비 에너지구입비용

참고: <에너지통계연보 2011>, 에너지경제연구원


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현재의 전기요금결정구조로 인한 문제

  • 애초 산업용경부하 요금, 심야전력은 유휴 원전의 이용율 증대를 위해 설계되었으나,

    • 열량기준 유류대비 상대가격 격차가 지속되면서 각종 난방 및 열공급 용도로 수요 급증

  • 2000년대 들어서며 동계 경부하수요가 기저발전용량을 초과하며 가스복합 추가기동

    • 고가의 동계 가스연료로 발전하여 저가(경부하 요금)에 판매하면서 매년 수조원대 적자 발생

    • 2011년 1월 가스복합(13.7TWh)이 원전 발전량 (12.5TWh) 초과


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전기요금결정과 전력수급계획의 악순환

경부하요금 지속,

단기수요관리치중

주/야 고부하 지속,

가스복합추가가동

(한전 적자누적)

전력수급계획 발전소위

(기계적 해석과 대응)

지경부 전기위원회

(산업계에 영향을 주지 않는 선에서 조정)

“기저발전 설비가

절대부족, 확충필요”

심야전기 업체/수용가,

전기다소비산업체 로비

한전수요관리실 (실적 고려)

원전, 석탄발전

확대계획 수립

지식경제부

“향후 기저발전 증대되므로

경부하요금 지속필요”

비수송 유류세제

수도권/비수도권간 발전설비불균형 심화

(송전제약, 효과낮음)

기획재정부

공기업경영평가단

고부하율, 평가 최우선 기준


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현행 전기요금 결정구조 개선필요

  • 난방유류는 시장가격 + 소비세제 부과

  • 전기는 ‘물가관리’ 및 ‘제조업’ 지원수단으로 규제요금 + 연료면세 혜택을 받는 상황

  • 이처럼 전기와 유류의 비대칭적 요금부과 방식은 급속한 전력화와 수급 위기 조장

  • 지식경제부(산업지원),기획재정부(물가관리)간 협의구조가 아닌 독립적 전문규제기관의 요금결정필요


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2.경북 신규원전과 초고압송전망의 문제

2-1.후쿠시마사고와 원전의 안전인식

2-2.신규원전문제

2-2. 수도권-원전단지간 송전망의 문제


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2-1. 신규원전문제:원전사고 위험에 대한 원자력계의 인식

  • 위험 = 사고피해의 규모 × 사고확률

  • “대중은 높은 확률의 작은 피해규모를 부르는 사고보다 낮은 확률에도 불구하고 피해규모가 큰 사고에 대해 비이성적으로 거부하는 경향을 갖는다”

  • 원전의 외부 및 내부사태로 인한 사고확률이 극미하므로 사실상 사고가능성이 없다고 판단


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원자력계가 인식하는 “대중의 오해”

  • 원자력은 안전하지 않다 (후쿠시마 사고)

  • 체르노빌사고는 미국과 서유럽에서도 일어날 수 있다 (후쿠시마 사고)

  • 원전은 폭발할 수 있다 (후쿠시마 사고)

  • 원전은 노심용융위험이 크다 (후쿠시마 사고)

  • 원전은 해양을 오염시킨다 (후쿠시마 사고)

  • Source: MYTHS & FACTS ABOUT NUCLEAR ENERGY, “Synopses of Common Myths About Nuclear Energy and Corresponding Facts That Refute Them”, NUCLEAR ENERGY INSTIUTE, Oct. 2010


Tmi 1979

TMI사고(1979)이전 원자력계의 위험인식

  • 개인의 1년 중 사고종류별 치사 확률

  • 자동차사고 1/30,000

  • 열차사고 1/4,000,000

  • 비행기사고 1/9,000,000

  • 번개 1/50,000,000

  • 원전사고(100기) 1/20,000,000,000

Source: “WASH 1400”, Rasmussen 1975


Nureg 1150 1991

서구의 원전위험평가NUREG-1150 (1991)

  • 방사능재해로 인한 개인의 평균 조기 치사확률

    • 미국 핵규제위원회 안전목표: 1/50,000,000

    • 가압형 경수로: 1/200,000,000

    • 비등형 경수로: 1/500,000,000,000

  • 방사능재해로 인한 개인의 평균 잠재성 암치사 확률

    • 미국 핵규제위원회 안전목표: 1/2,000,000

    • 가압형 경수로: 1/2,000,000,000

    • 비등형 경수로: 1/40,000,000,000

  • (1 로년 기준: 원자로 1기가 1년 가동시 확률)

Source: “Severe Accident Risks: An Assessment for Five U.S. Nuclear Power Plants”, 1991, Nuclear Regulatory Commission (p.12-13)


2 3 765kv

2-3. 수도권-원전간 송전망(765kV)의 문제

  • 국내 전력수요증가는 수도권(경기)가 주도

  • 업종별로는 반도체, LCD 등 “영상음향ICT” 제조업이 급증하며 전체 수요증가주도

    • 삼성전자 용인/서수원/기흥/화성 공장, SK 하이닉스 이천 공장 , LG디스플레이 파주공장

  • 경기지역수요급증은 북상조류(北上潮流)의 심화와 막대한 추가 송배전비용 유발(765kV등)

    • 산업용, 가정용 등의 용도별 평균요금 인상분 배분 논쟁과 별도로 수도권/비수도권 불균형 반영필요


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행정구역별 전기소비증가추세


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경기도의 전력소비구성(2011)


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경기도의 용도별 전력소비현황(제조업종)


765kv

수도권-원전단지 양극화와 765kV 초고압송전

수도권: 국내 수요의 40% (최대부하)

신가평

북경기

(동두천)

삼척 신규원전단지

205km

(2005)

신안성

울진 원전단지

260km

(2019)

신서산

신울진 원전단지

178km

(2002)

당진 화전단지

신충북

영덕 신규원전단지

잠정폐기

100km

(분쟁중)

북경남

신고리 원전단지

고리 원전단지


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수도권 융통전력용 송전제약과 효율문제

  • 수도권 융통전력망은 6개 송전선로로 구성

    • 765kV: 신서산-신안성, 신태백-신가평, 345kV: 아산-화성선, 신제천-곤지암선, 신온양-서서울, 신안성-신진천

  • 그러나 송전선로 고장시 계통 전체의 충격위험으로 인해 각 송전선로에는 이용제약이 존재함

    • 2007년: 평균 17%대

    • 2010년: 신서산-신안성(765kV)33%(한계 34%),

      신태백-신가평(765kV)19%(한계 21%)

    • 2015년: 평균 29% 전망

    • 2030년: 평균 34% 전망


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한전의 구상

  • 765kV는 원전단지 대용량 전력을 수도권수송

  • 345kV는 지역간 간선계통망으로 도심지 전력공급원 역할이지만

  • 건설중인 “신고리-북경남 765kV 구간은 영남지역 전력공급용”이라고 홍보하고 있으나 실제로는 한전 내부적으로 전력수요 정점기인 2030년 목표로 신고리-북경남-신충북-신안성의 765kV 선로를 염두했던 사업


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3. 국내외 전력수급여건의변화

3-1.”원자력르네상스”와 시장현실

3-2.셰일가스의 등장과 국내외 영향


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3-1. “원자력르네상스”와 시장현실

출처: 국제에너지기구(IEA) World Energy Outlook 2011, 현행 & 450 시나리오

단위: 기가와트(GW)


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세계발전설비 전망(중국제외)

출처: 국제에너지기구(IEA) World Energy Outlook 2011, 현행 & 450 시나리오

단위: 기가와트(GW)


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출처: P. Joubert (p. 21), ALSTOM, March 24 2004; BD/MI, RDI Newgen May 03

’70년대 오일쇼크의 역설: 원전몰락, 가스부흥


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3-2. 셰일가스의 등장과 영향

출처: 미국 에너지부 EIA 2011, 한국은행 2012

단위: 1조 체적피트 (CF)


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미국에서 셰일가스의 영향

  • 미국에서는 2009년부터 셰일가스 생산량이 전통적 천연가스 생산량을 추월

  • 2009년부터 원유가격에 연동되던 가스가격이 완전히 분리(decoupling)됨 (현재 열량기준 가스가격은 원유가격의 1/3수준)

  • 2010년부터 미국 신규 석탄/핵발전 사업의 2/3가 취소되고 가스복합발전으로 대체됨.

    • 2011년 미국의 탄소배출량 전년대비 감축

  • 석유화학산업의 부활: 셰일 가스의 에탄(Ethane)을 이용한 석유화학산업이 대체

  • 각 주정부에서 가스 자동차 지원정책 제시


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셰일가스의 국내영향

  • 발전사업 영향: 개발이 본격화된 미국외에도 전통 천연가스 공급자인 러시아, 캐나다 가격하락 압박

  • 에너지다소비 산업 영향

  • 석유화학: 미국, 중국의 저가 셰일가스(ethane)기반 Ethylene생산으로 위축전망

  • 철강: 역시 미국, 중국의 저가 셰일가스 기반 전력공급으로 가격경쟁력 약화 전망

    • 상반기 한전 수요관리보조금(약 4천억원)10대 수혜자중 8개업체가 철강업체들로서 이미 중국의 저가 철강물량으로 사업장이 유휴상태에 있었음


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5. “원자력 클러스터”의 문제

  • 5-1.스마트 원자로의 실상

  • 5-2.초고온 가스원자로의 실상

  • 5-3.건식재처리의 실상

  • 5-4.경북 “원자력 클러스터”의 실상


5 1 smart

5-1.스마트(SMART)원자로

  • 1997년부터 15년간 원자력연구원이 정부예산 3,100여억원을 지원받아 러시아 핵잠수함 원자로의 역설계를 통해 개발한 소형원전개념

  • 한전조차 경제성 차원에서 부정적인 입장

    • 2010년 포스코 원자력총괄기획팀을 신설,1년만에 해체, 잔여인력 행사지원팀으로 전환

  • 세계 중소형 원전시장 부재

    • 가장 가능성 높던 틈새시장: 남아공의 중소형원전 (Pebble-bed)도 최근 셰일가스로 전환추세


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5-2.초고온 가스원자로

  • 핵분열로 발생하는 고온으로 물을 분해해 얻은 수소로 철광석에서 산소를 분리, 수소 원환제철을 한다는 개념(1965년 독일 고안)

  • 1970년대 일본정부가 이른바 “원자력 제철” 연구개발을 추진하다가 타당성부재로 폐지.

  • 2001년 미국 부시 행정부의 이른바 GEN-IV 원자로 연구개발에 포함되었던 기술이나 특별한 진전없이 사실상 종료


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5-3.건식재처리의실상: 일본의 연구

Source: Katsuda & Suzuki, 2007


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5-4.경북 “원자력클러스터”의 실상

  • 정부 연구개발 예산이 종료된 사업들과 잔여 원자력연구원 조직들의 이해관계

    • 추가적 정부지원 등

  • 전형적인 지방자치단체의 “묻지마 000 과학단지, 000 테마파크” 조성사례

  • 타당성이나 상업성이 없는 사업들로서 정부지원거부시에 정치적 약속을 못지킨 지자체의 돌출행동으로 전환될 위험이 큼

    • 사용후핵연료 집중저장시설 유치와 보조금지원

    • 경주시 <태권도공원> 유치실패후방폐장으로 전환


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참고자료

한일 산업체들의 상용 자가발전설비 용량, 발전량등 대조적인 행동유형


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한일간 상용 자가발전설비용량 비교

Source: 한국전력거래소 [2010년도 상용자가발전조사], 2011


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한일간 상용자가발전량 비교

Source: 한국전력거래소 [2010년도 상용자가발전조사], 2011


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삼성전자 서수원공장

2011년 국내 10대 전기다소비 사업장중 3위:4TWh 소비 ≒ 고리1호기 발전량


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삼성전자 용인공장

2011년 국내 10대 전기다소비 사업장 10위:2TWh 소비 ≒ 고리1호기 절반


Toyota 30

Toyota 자가발전량 30%대 상향조정

  • Toyota는 일본정부가 쥬부전력 공급지역의 기업들에게 올여름 5% 전력수요삭감 요청에 자가발전량 30% 확대 발표 (2012.5.)

  • 현재 Toyota는 11개 공장에서 (경유)열병합 발전으로 소비량의 20%를 공급하고 있음

  • 7~9월기간 동안 6개공장에 8기의 가스 열병합발전 추가설치를 통해 전력자급률을 30%로 상향할 예정임


Toyota tsutsumi

일본 Toyota자동차 Tsutsumi 공장

“Prius를57초마다 한 대씩, 하이브리드 자동차 100만여대 생산”, 가스 열병합 발전과 태양광으로 전력자급(하루 5MWh 소비), 잉여전력 타사업장공급


Tsutsumi

일본 도요타자동차 Tsutsumi 공장

2010년까지 도요타시 내의 도요타 12개사업장의 전력 자급률은 20%


Tsutsumi1

일본 도요타자동차 Tsutsumi 공장

2011년 후쿠시마 사고이후, 정부의 산업체 5%절전 요청에 따라 2012년 8월 열병합발전기 8기 추가설치, 현재 전력자급률 30%


Vs 765kv

산업용자가발전 Vs 수도권-해안 원전(765kV)


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