해양에너지 3면이 바다인 한반도에서 장단점을 보고 이점을 살릴수있을까?

안녕하세요!

정말 오랜만에 아니 아주 오랜만에 돌아온 주나주나당입니다. 그것도 에너지 이야기로 돌아왔습니다. 오랜 공백기가 있었습니다. 시험기간이다 보니 양해 부탁드립니다. 내년에는 휴학도 하기에 시간도 더 많아지니깐 아마도 12월 이후로는 공백기 없이 글을 쓸 거 같습니다. 그럼 이제 빠르게 본론으로 돌아가겠습니다.

우리나라 대한민국은 서쪽에는 황해 동쪽에는 동해 남쪽에는 남해로 구성된 지리적 특징이 있습니다. 반도 국가죠! 맞는 표현인가? 아무튼 우리 한반도는 3면이 바다로 이루워져 있기에 주변에서 바다의 이점을 많이 봅니다. 예를 들어서 화력발전소와 같이 냉각수가 필요한 발전소는 한반도의 이점을 살려서 바닷물을 사용합니다.

인공위성 사진입니다. 양옆과 아래부분이 다 바다 맞죠??

그럼 이제 해양에너지의 장단점 및 모든것을 한번 깊게는 아니지만 가볍지 않게 알아볼까요?

해양에너지 새로운 신재생에너지의 대안인가?

해양에너지는 Marine energy 또는 marine power라고 합니다.

정의부터 보자면 해양의 파도,  조석간만의 차, 해양의 온도 차 등등 다양한 방법으로 에너지를 발생시킵니다. 

한반도를 넘어서 지구를 보더라도 엄청나게 많은 양의 바다로 이루워져있습니다.  지구의 약 70퍼센트가 바다로 이루어져 있습니다. 이렇게 많지만 아직 해양에너지는 많이 개발되지 않았기에 이러한 에너지를 개척하면 어마어마한 에너지가 나올 것이라고 예상되기에 다음 세대의 신재생에너지로 큰 기대가 됩니다.

 

해양에너지 발전 방식

삼투압  발전 : 해수와 담수 사이의 염도 차이로  발생시키는 에너지 발생 방식 삼투 압맥을 물이 통과해서 압력을 만든 에너지로 터빈을 돌리는 방식입니다. 바다에는 염분이 3% 정도로 구성된다고 볼 수 있는데  전 세계적으로 보면 2.6 TW라는 에너지를 발생시킬 수 있는 잠재력을 보유한 신재생 에너지 방식입니다. 특히 이 발전은 수력발전과 다르게 저장을 할 수 있으며 다른 발전소와 다르게 환경오염의 걱정이 없습니다. 무엇보다도 최고의 장점은 바닷물 혹은 강물만 있으면 풍력 발전소와 다르게 시간이나 날씨의 제약을 덜 받습니다.

조류 발전: 방파제를 설치하지 않고 밀물과 썰물 차이로 만든 에너지로 바닷속에 설치한 터빈을 가동합니다. 

해양 온도차 발전: 해양 표면층과 해면 밑에 수백 m 아래에 (표면층과 10~20도 차이)를 이용해 발전하는 방식입니다. 이 러한 발전 방식은 표면과 심해의 온도 차이가 큰 곳이 좋기에 적도 부근에 있는 지역이 발전하는 게 매우 유리한 방법입니다. 펌프를 사용해 해수의 따듯한 물을 끌어들여 액체 프레온을 가스로 기화시킨 후 이 프레온 가스가 압력으로 터빈을 돌리는 발전 방식입니다. 터빈을 돌리고 나온 가스는 심해로 내려가 다시 액화됩니다. 이러한 방법을 반복하면 됩니다.

조력 에너지: 조수 간만의 수위차로 위치에너지를 운동에너지로 만드는 방식 조금 더 자세히 말하자면  썰물 발전과 밀물 발전으로 구성되어있습니다. 프랑스에 있는 조력발전소를 예시하자면 밀물 때 물이 수문 안으로 들어오면 수문을 닫고 물을 내만에 채우고 썰물 때 낮아진 해면에 물을 떨어트려서 발전기를 돌립니다.

파력 에너지 : 파도가 공기를 압축시키고  그 압축시킨 공기를 이용해 발전기를 돌리는 방식입니다. 쉽게 말해서 바닷가에 놀러 가시면 밀려들어왔다가 다시 돌아가는 밀물 썰물을 관찰하실 수 있습니다. 이를 이용해 전기를 생산하는데, 이러한 방법이 매우 다양하게 있습니다. 한 가지 예시로는 파도에 의해 해면의 상승하고 하강하면 이를 이용해 공기를 돌아오게 하고 나가게 해서 터빈을 돌립니다. 이해하기 쉽게 타사이트 백과사전에서 사진을 가져왔습니다

티칭백과 출처

그림이 있으니깐 이해하기 쉽죠??

조력발전이랑 파력발전의 차이 

간단히 말해 조력발전은 조수간만의 차이로 인한 해수면의 높이 차이이고 파력발전은 바닷물의 온도와 바람으로 일어나는 파도의 힘을 이용한 것입니다.

3면이 바다로 둘러싸여 있는 한반도에서 장점을 살릴 수 있을까요?

현재 순수 해양에너지는 조력발전을 제외하고는 아직 상용화  단계에 이르지는 못했습니다.  미국 등 다른 나라들이 현재 상용화를 위해서 개발 중입니다. 그럼 우리나라는 조력 에너지와 파력에너지가 각각 6.5GW , 해수온도차로 인한 에너지는 4GW의 에너지를 발생시킬 수 있다고 평가되고 있습니다. 해상 풍력과 해상 태양광 에너지까지 포함하면 더 많은 에너지를 만들 수 있을 거 같습니다. 이건 어디까지는 기대치이고 현재 기술 능력은 조력 에너지의 기술은 어느 정도 갖추었으나 온도차 발전 파력발전 등 다른 에너지 발전 방식 기술은 다른 나라들과 많은 차이를 나타냅니다.

 

국내 해양에너지 발전 상황

조력 발전 :제일 먼저 상용화가 됐으나 안산에 있는 시화호 조력발전소를 제외하고는 허가 문제, 주민 보상 문제 등의 제약이 있습니다.

조류 발전: 진도에 있는 울돌목 조류발전소가 143억을 사용해 2009년에 완공했으나 기술 우수성도 좋고  실용화도 됐지만 경관 저해, 주민 반발 등에 의해 철거 위기에 처있습니다. 신재생에너지 산업의 큰 발걸음을 남겼지만 아직 더 발전이 있어야 할 거 같습니다.

 

 

 

 

 

파력 발전: 제주도에 파력발전소가 2003년부터 시험설비 1곳을 운영 중입니다. 현재 개발 중인 기술은 자동위치 조절장치를 개발 중입니다. 이 기술은 부력 원리를  이용해 시시각각 변하는 파도를 방향 변화에 따라 자유롭게 발전할 수 있습니다.(기존은 파도의 방향이 바뀌어 안정적으로 전기 생산은 불가했습니다)

해수온도차 발전: 현재는 20kW 발전이 유일하지만 다른 해양에너지 발전에 비해 발전이 제일 기대가 됩니다. 바다 깊은 곳에 순환계통 설치와  발전설비가 바닷물에 부식방지를 위한 최초 건설비용 등이 제약이 있지만 이것들만 해결한다면 무한동력과 같은 신재생에너지 발전을 만들 수 있습니다.

삼투압 발전: 염분차 발전으로 크게 2가지 방법으로 역전기투석 방식과 압력 지연 삼투 방식이 있지만 우리는 역전기투석 방식을 사용해  스택 내의 이온 교환막을 통해  바닷물과 민물 사이의 이온이 분리 이동할 때 전기를 생산합는 방식을 지향합니다. 우리나라 5 대강 기준으로  약 3.5 GW의 잠재에너지를 보유하고 있습니다. 이 정도면 보통 화력발전소 한 곳이 1GW 정도인 것을 감안한다면 상당한 양이라는 것을 알 수 있습니다. 2025년 이후에는 수 메가와트급의 플랜트 건설이 기대가 됩니다.

 

해양에너지 장단점 총 정리 

조력발전소: 지속 가능한 청정 에너지원으로 초기 설치비용은 많이 드나 운영비는 조금 들지만  입지조건이 까다롭습니다. 또한 방조제안에 물이 차서 생태계의 변화를 줄 수 있습니다.

조류발전소: 유속이 빠른곳에 설치를 해야 하나 유속이 빨라 설치가 어렵다 조력과 파력발전소와 다르게 생태계에 영향이 적다.

파력 발전소: 조력발전소랑 비슷합니다.

해양온도차 발전: 무한한 에너지로 고갈될 걱정 없고 이산화탄소 배출도 없고 에너지 저장도 가능 발전설비가 부식될 수 있다(현재 이러한 부식될 수 있는 재료가 없다).

삼투압 발전소: 에너지 저장 가능 시간이나 날씨 영향을 덜 받는다  하지만 아직 상용화까지는 많은 기술 발전이 필요

이렇게 정리하고 보니깐 해양에너지는 지속 가능한 청정에너지이며 기존 다른 발전소(화력, 풍력, 원자력발전소)와 다르게 저장이 가능하고 날씨에 영향을 덜 받는 방법도 있습니다. 조금만 더 기술 발전이 있으면 해양에너지가 타 발전소의 대안이 될 수도 있을 거 같습니다. 과연 해양에너지 즉 바다 강 에너지가 신재생에너지로 기름 한 방울 안 나오는 우리나라의 새로운 에너지원이 될 수 있을지 지켜봐야 할 거 같습니다.