세계 최대규모의 신재생에너지 발전소가 한국에?


최근 에너지산업에 대한 이야기가 많이 오갑니다. 작년에는 일본의 원전 사태 이후, 일본 정부가 신재생에너지 육성에 직접 나서며 에너지 보급률을 2050년까지 50%까지 끌어올릴 목표를 세웠습니다. 일본에는 이미 태양광 발전이 상업화 및 보급화가 되었고 화산 지대와 온천이라는 지리적 특성을 이용한 지열을 통해 에너지 보급률을 높이려고 노력하고 있습니다. 중국 등 이미 다른 나라들은 신재생에너지에 대해 정부가 직접 일부 세금을 감면해주는 혜택을 제공하고 있습니다.

 우리나라도 현재 주 에너지원인 화력, 원자력이 아닌 폐기물, 수력, 바이오 에너지 등 신재생에너지 보급률을 2030년 정도에 11%로 올리고자 하는 것을 목표로 하고 있습니다. 한국 정부의 녹색성장 정책에 따라 우리나라의 신재생에너지 기업도 많이 늘어났고, 이 기술을 수출도 하고 있습니다. 우리나라도 여러 신재생에너지 발전이 이루어지고 있는데요, 대표적으로 제주도나 강원도 태백산맥 지역의 높은 고도를 이용한 풍력 발전, 풍부한 일조량을 이용한 호남지역의 태양광 발전, 빠른 조류를 이용한 울돌목 조류발전 등이 있습니다. 그 중 오늘은 조력발전에 대해 알아보겠습니다.

시화호 조력발전소 조감도

 신재생에너지에는 태양광, 태양열, 풍력, 연료전지, 수소, 바이오, 폐기물, 지열, 수력, 해양에너지 등 종류가 다양합니다. 이 중 해양에너지에 속하는 것이 바로 조류발전입니다. 해양에너지란, 해양의 조수나 파도, 해류, 온도차 등을 변환시켜 전기나 열을 생산하는 기술입니다. 파랑, 조석, 수온, 해류, 바람, 염도와 같은 해양에너지를 1차 변환(OWC열교환댐)하여 생성된 기계에너지를 2차 변환(터빈 저낙차 발전)을 통하여 전기와 열을 생산합니다.

 해양에너지에는 파력발전, 온도차발전, 조류발전 그리고 조력발전이 해당됩니다. 파력발전은 연안 또는 심해의 파랑(=파도)에너지를 이용하여 전기를 생산하는 기술이며, 온도차 발전은 해양 표면층의 온수와 심해의 냉수와의 온도차를 이용하여 열에너지를 기계에너지로 변환시켜 발전하는 기술이고, 조류발전은 해수의 움직임에 의한 운동에너지를 이용하여 전기를 생산하는 기술입니다.

그렇다면 조력발전은 무엇일까요?
조력발전은 조석간만의 차(밀물과 썰물의 차)를 동력원으로 해수면의 상승하강운동을 이용하여 전기를 생산하는 기술로, 바다에 저수공간을 만들어 바닷물을 가두었다가 댐의 수문을 여는 방식입니다. 조력발전소의 종류에는 단류식과 복류식이 있는데요, 단류식이란, 시화방조제로 들어오는 밀물을 이용해 발전을 하는 것이고, 복류식은 밀물과 썰물 모두를 이용하는 방식입니다. 조력발전은 특히 입지조건이 까다로운데요, 평균조차가 3m 이상이 되어야 하며, 폐쇄된 만의 형태여야 하고 해저의 지반이 강고해야 합니다. 또한 에너지 수요처와도 가까워야 합니다.
하지만 현재 복류식으로 가동되고 있는 발전소는 없다고 합니다. 시화조력발전소 역시 밀물 때의 낙차를 이용한 단류식으로 가동되고 있습니다. 시화방조제를 사이에 두고 외해(바다)와 내해(시화호)는 7~9미터 가량의 물높이 차이가 나는데 이 물 높이를 이용해 발전을 하는 것이죠.

밀물 때의 모습

썰물 때의 모습


 작년(2011년)에 완공된 시화 조력발전소경기도 안산 대부동 시화방조제에 있으며 국내 최대 조력발전소이기도 합니다. 2004년 착공하여 7년 만에 가동에 성공하였습니다. 황해의 밀물썰물의 차가 최고 9.16m로 유리한 조건을 갖고 있으며, 규모도 축구장 12개의 크기로 어마어마합니다. 시설용량 기준 세계 최대를 자랑하는 곳이죠.

조력발전소는 프랑스의 랑스 조력발전소가 1966년 세계 최초로 건설되었으며, 시설용량은 240MW으로 연간 5억4천만kWH의 전력을 생산합니다. 이는 50만 도시에 전력 공급이 가능한 양이라고 하네요. 또한 연간 관광객이 40~50만 명에 이르러 에너지산업뿐만 아니라 관광 산업으로도 명성을 떨치고 있습니다. 하지만 시화 조력발전소는 이 랑스 조력발전소의 시설용량수준을 뛰어넘는 254MW급입니다. 또한 충남 태안과 서산 사이의 가로림만에 조력발전소를 계획 중이며 이 조력발전소의 용량은 520MW으로 기존의 최대 조력발전소인 랑스 조력발전소의 2배에 달하는 규모입니다.

건설 당시의 시화호 조력발전소 모습

 조력발전소의 이점은 다양합니다. 1억kWH당 15만6천 배럴, 연간 200억 원의 유류대체효과가 발생될 것으로 예측하고 있습니다. 또한 휴게시설과 전망대 등을 갖춘 조력문화관도 같이 건립하여 관광자원으로 이용하여 관광산업의 발전도 가능합니다. 시화 조력발전소는 수륙양용버스가 운행될 예정이며 수상 비행장도 조성하여 해양레저관광의 메카로 구상중입니다. 게다가 수문을 통한 해수의 순환으로 시화호의 수질도 개선될 것이라는 예측도 있습니다.

겨울 테마공원의 모습

 하지만 조력발전소는 생태계에 영향을 끼치기도 합니다. 랑스 조력발전소의 경우 주변 생태계의 생물다양성은 크게 감소하였습니다. 20년이라는 긴 시간이 지나서야 생태계가 안정화 단계에 이르렀습니다. 즉, 주변 환경에 대해선 앞으로 지속적으로 관심을 가져야 합니다. 시화 조력발전소도 이러한 위험 가능성이 존재합니다. 유속이 감소함에 따라 해양생물 개체수가 감소될 수 있습니다. 해양생물 개체수가 줄어들면 철새의 서식지인 갯벌에도 악영향을 끼칠 수 있습니다. 이런 부분을 보완할 수 있는 기술과 방안도 함께 마련되어야 할 것 같습니다.

 또한 핵심기술이 대부분 수입산 이란 것도 문제입니다. 조력발전소의 핵심인 수차발전기의 기술은 대부분 오스트리아나 중국에서 기술을 수입한 것입니다. 수차발전기란 물의 에너지를 전력으로 변환시키는 중요한 설비입니다. 수리비나 유지비만 따져도 매년 몇 십억에 달하는 비용이 들게 됩니다.

수차발전기의 모형

수차발전기의 실제 모습

 따라서, 조력발전소의 핵심 기술을 국산화하여 발전에 따르는 비용을 최소화하여 에너지를 생산하는데 효율성을 증가시킬 필요가 있습니다. 또한 주변 생태계의 변화를 매년 감시하고 보호하여 생태계의 교란을 방지하고 안정화하는데 집중해야 합니다. 세계적인 조력발전소인 만큼 관광지로서의 역할도 톡톡히 해내 다른 방면의 부가가치 창출 또한 기대할 수 있습니다. 그렇게 되면 우리나라도 신재생에너지 분야에서 특히, 조력발전소 부문은 에너지 선진국, 강대국의 대열에 한 발 앞설 수 있을 것입니다.
 
 우리나라에도 지리적 특성을 이용한 신재생에너지가 가능하며 그 규모도 세계 최대라고 하니 무척 놀랍습니다. 이제 조력발전에 대해 어느 정도 이해를 하셨는지요? 다음 기사에서는 또 다른 신재생에너지의 분야 중 하나인 풍력에너지에 대해 소개해드리겠습니다.


참고자료 
에너지관리공단 신재생에너지분야센터 http://www.knrec.or.kr/knrec/11/KNREC111100.asp
녹색성장 홈페이지 http://green.korea.kr/

사진출처
시화호 조력발전소 블로그(http://blog.naver.com/t_light)


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