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해양에너지 시스템구성도 ⓒ송민근 제작

 

바다는 우리에게 정말 많은 것을 줍니다. 다양한 먹거리와 놀 거리뿐만 아니라 밀물과 썰물, 바람, 파도, 조류, 온도 차 등을 활용해 에너지를 생산할 수 있는데요. 오늘은 해양에너지의 사용 방식 가운데 하나인 조력발전을 소개해 보고자 합니다.

 

‘조력발전’은 쉽게 말해 조수 간만의 수위 차로부터 위치에너지를 운동에너지로 바꾸어 전기에너지 전환하는 발전방식입니다. 조석 발전이라고 부르기도 한답니다. 조석이 발생하는 만이나 하구에 방조제로 해수를 막아 가두고, 수차발전기를 설치해서 썰물 때 빠져나가는 물의 힘을 통해 전기에너지를 생산하는 방식이죠!

 

널리 보급되어 많이 알려진 태양광이나 풍력발전과 비교하면, 조력발전은 덜 알려졌으며 사실상 비주류에 속해있습니다. 하지만 조력발전은 해양에너지를 응용한 발전방식 중에서 가장 먼저 개발이 되었고, 중세 유럽에서는 조류로 수차를 가동해 발생하는 동력으로 제분소를 운영하여 옥수수나 밀을 빻기도 했다고 합니다. 에너지를 일으키는 매개체가 물이라는 것만 제외하면 풍력발전기와 구조가 매우 유사하다고 볼 수 있는데요. 구조는 비슷하지만, 물의 밀도가 공기보다 높아서 규모가 작은 발전기라도 발전이 쉽다는 장점이 있습니다. 또한, 바닷물의 흐름은 ‘연중무휴’이므로 자원고갈에 대한 걱정이 없는 에너지라고 할 수 있겠죠?

 

조력발전의 종류와 특징 ⓒ송민근 제작

 

조력발전으로 전기를 생산하는 발전방식은 조석의 이용 횟수에 따라 크게 단류식과 복류식으로 구별됩니다. 위 표와 같이 단류식의 경우에 이용방향에 따라 창조발전과 낙조 발전으로 구분할 수 있는데요. 창조식 발전은 낙조 때 수문을 개방하여 조지 수위를 간조 수위까지 낮춘 후 창조시에 발전을 하는 방식입니다.

 

낙조 발전은 이와 반대로 창조시에 수문을 개발하여 조지 내에 해수를 만조 수위까지 채운 후에 수문을 닫고 대기하다 낙조 때 조지와 외해조간의 높낮이 차이를 이용해 발전하는 방식입니다. 발전, 대기, 배수, 대기 사이클을 1일 2회 반복하는 방식으로 운전되는데요. 발전방식이 정말 간단하고 발전 설비의 가격도 비교적 저렴해서 실용적인 조력발전 방식으로 꼽힌답니다.

 

복류식 발전방식은 창조식과 낙조식 모두 발전이 가능한 발전방식인데요. 수차 발전기가 두 방향으로 모두 가능하므로 단류식 수차발전기 보다는 복잡한 구조로 되어 있습니다. 복류식 발전은 조차가 아주 크게 발전하는 지역에서 사용하면 유리하다고 합니다. 우리나라의 경우에는 지형의 조건상 복류식보다 단류식 발전이 더 상용화되었습니다.

 

이러한 고정식 발전기들은 바닷물이 흐를 때 발생하는 거센 압력을 견뎌야 하고, 바다 깊은 곳에 설치되어 있어 사람이 직접 수리하기가 힘든 어려움이 있는데요. 최근에는 수면에 떠 있는 ‘부유식 조력발전 시스템’을 개발하여 이러한 고정식 조력 발전의 문제점을 해결하고 있다고 합니다.

 

ⓒ클립아트코리아

 

우리나라에 세계 최대 규모의 조력발전소가 있습니다. 시화호 조력발전소입니다. 시화호 조력발전소는 ‘청정, 무한, 재생 가능한 해양에너지’의 대표적 사례로 세계 최대 규모의 설비를 자랑합니다. 조석 간만의 차가 큰 서해에 위치하고 있어서 접근성도 좋다고 하는데요. 시화호 조력발전소의 원리는 앞서 말한 방식중 하나인 ‘단류식 창조발전’을 택하고 있습니다. 연간 552만 kWh의 친환경 에너지를 생산하며 지속 가능한 친환경 성장을 대표하는 상징적인 곳이랍니다!

 

세계 최대 규모의 시화호 조력발전소 ⓒ한국수자원공사

 

국제재생에너지기구(IRENA)가 지난 1월에 발표한 <재생에너지 발전비용보고서>에 따르면, 수년간 재생에너지 발전 비용은 꾸준히 감소하고 있고 앞으로 재생에너지 산업의 규모는 커질 것이라고 내다봤습니다. 재생에너지 중에서도 특히 해양에너지 분야는 단연 성장세가 돋보이는데요. 미국 시장조사기관인 TMR의 <파력 및 조력에너지 시장> 보고서에서는 전 세계 파력 및 조류에너지 시장규모가 2014년에서 2024년까지 연평균 23.2%까지 성장할 것으로 전망하고 있습니다.

 

조력발전은 고갈될 염려가 없는 신재생에너지인데요. 특히 우리나라의 지형조건 상 자체적으로 에너지를 생산하고 사용하는 데에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대됩니다. 대용량 발전이 가능한 기술인만큼 조력 발전이 가진 장점들을 차질 없이 수행할 수 있는 날이 오기를 기대해 봅니다!

 

 

 


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