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바다가 가진 힘, 해양에너지

  • 2015.03.13.
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해양에너지

 

신재생에너지는 말 그대로 지금까지 사용되지 않고 그냥 흘려보냈던 자연의 에너지를 활용하는 것입니다.
신재생에너지에는 태양광, 바람, 수력 등의 방식이 있지만 무엇보다 지구 면적의 70% 이상을 차지하고 있는 바다를 빼놓을 수 없습니다.

바다는 그 면적만큼이나 인류에게 많은 영향을 주고 있는데요. 풍부한 식량과 해양 경로, 바다 자원 등. 또한 신화나 설화 속에도 빈번하게 등장하고, 태풍이나 해일은 바다를 두려움의 대상으로 여기게도 합니다.

바다는 단 한순간도 쉬지 않고 움직이며 자신이 가진 에너지를 분출합니다. 파도와 조류의 이동, 조석 간만 등이 그것이죠. 바다의 무한한 힘을 우리가 사용할 수 있는 에너지로 바꾼다면 그 영향은 대단할 것입니다.

지금부터 바다가 가진 에너지, 즉 해양에너지에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

◆ 바다에 숨겨진 에너지

바다의 에너지라고 하면 보통 파도나 조석 간만을 생각하기 쉽지만 이 외에도 다양한 에너지가 바다에 숨겨져 있습니다.
노르웨이는 2009년부터 해수와 민물의 염도 차이를 이용해서 삼투압 발전소를 가동하고 있습니다.

염도가 높은 바닷물은 염도를 낮추기 위해서 민물을 빨아들이게 되는데요.
삼투압 발전은 이때 발생하는 압력을 발전에 이용하게 됩니다.
그 힘은 생각보다 커서 120m 높이의 폭포에서 떨어지는 압력의 크기와 같다고 합니다.

하지만 이런 방식은 민물과 해수의 염도 차가 큰 지점이 필요하다는 제한이 있습니다.
뿐만 아니라 아직은 충분한 전력을 생산하지 못하고, 물의 오염과 염분이 발전설비를 부식시킬 우려가 있습니다.

해양 온도차를 이용한 발전도 있습니다.
우리나라 해양과학기술원에서도 꾸준히 실험하고 있는 방식으로 현재 강원도 고성에 200Kw급의 해양 온도차 발전 설비를 가동하고 있습니다.

이것은 해양 표면과 해양 심층의 온도차, 약 20~24도 정도의 온도차를 이용해서 암모니아 등의 작동 유체를 기화, 응축 시키는 과정에서 만들어지는 에너지를 이용하는 방식입니다.

우리나라의 경우에는 수심 차가 큰 동해에 적합할 텐데요.
하지만 동해와 같이 수심이 깊은 곳이 아니면 사용할 수 없는 방식이기도 합니다.

 

바다라면 어디에나 발생하는 파도의 힘을 이용하면 어떨까요?
이 기술은 세계 각국에서 끊임없이 연구를 거듭하고 대체로 부력체를 띄우고 그 아래 기다란 관과 같은 것을 설치한 후 그 안에 터빈을 넣는 방식을 생각하고 있죠.

그렇지만 아직까지는 소재 등의 문제로 인해서 두드러지는 기술이 나오지 못 했습니다.
만약 이 기술이 개발되어 상용화된다면 삼면이 바다인 우리나라는 아주 큰 이익을 볼 수 있지 않을까요?

그리고 마지막으로 조석간만의 차를 이용하는 조력발전에 대해 이야기할 차례입니다.
이 방식은 가장 현실적인 실행 방법을 가지고 있고, 생산량 또한 보장 받을 수 있습니다.

 

바다와 달

 

◆ 바다와 달의 콜라보레이션

조금 우주적인 이야기로 시작해 볼까 합니다.
태양계의 행성들은 수성과 금성을 제외하고 각자 행성의 주변을 돌고 있는 위성을 가지고 있습니다.
스피릿과 오퍼튜니티, 그리고 가장 최근의 탐사 로봇 큐리오시티까지. 가장 지구와 비슷한 행성이라고 여겨지는 화성도 포보스와 데이모스라는 작은 위성을 가지고 있습니다.

하지만 지구처럼 행성의 크기에 비해 커다란 위성을 가진 행성은 없죠. 그 위성이 바로 입니다.
달은 한 달을 주기로 모양이 바뀌기 때문에 사람들에게 많은 상상을 불러일으키는 신비스러운 존재였습니다.
그러나 아폴로 11호의 착륙을 시작으로 인류의 첫 번째 우주 밖 식민지로 개발되어 헬륨3 등의 미래 에너지원의 보고이기도 합니다.

조수간만은 달과 지구의 인력, 즉 서로 끌어당기는 힘이 만들어내는 현상입니다.
달과 지구가 서로의 중력으로 잡아당겨 달을 지구 궤도에 묶어놓는 힘을 말합니다.
지구의 중력이 더 높기 때문에 달이 지구에 묶여 있으며, 만약 지금보다 이 둘의 중력이 조금이라도 높거나 낮았다면 달이 지구에 충돌하거나 이 궤도는 유지될 수 없었을 것입니다.

이렇듯 지구와 달은 각자의 중력으로 서로를 끌어당기고 있습니다.
그리고 바로 이 중력, 즉 달이 지구에 미치는 중력의 영향 때문에 조수간만의 차가 발생하는 것이죠.

달은 약 27.3일을 주기로 지구를 일주합니다. 그리고 지구는 매일 24시간을 주기로 자전을 하죠.
다시 말하면 지구 입장에서는 달은 거의 한 달 간격으로 지구를 돌기 때문에 거의 한 곳에 고정되어 있는 것처럼 느껴지죠. 만약 여러분 곁에 손전등과 공이 있다면 손전등을 공에 비추고 공을 한 바퀴 돌려보면 이해가 빠르실 겁니다.

이때 공에 빛이 비치는 부분은 달의 중력에 의해 해수면이 높아지고 그 반대편은 해수면이 낮아지게 됩니다.
아무래도 고체가 아닌 액체 상태인 바다가 중력의 영향을 더 받기 때문에 벌어지는 현상이죠.
바로 이 현상, 즉 조수간만의 차를 이용하는 발전 방식이 지금 소개할 조력발전입니다.

 

시화호 조력발전소

 

◆ 한국에 세계 최대의 조력발전소가?

1967년 완공된 프랑스의 랑스 조력발전소는 오랫동안 세계에서 가장 큰 조력발전소로 이름을 떨쳤습니다.
이 외에도 미국, 캐나다, 러시아 등에도 조력발전소가 세워졌지만 역시 그 규모나 전력 생산에 있어서 랑스에 미치지 못 했습니다.

하지만 우리나라 시화호에 건설된 조력발전소가 건설되자 프랑스의 랑스 조력발전소는 세계 최대라는 타이틀을 내주게 됩니다.

그런데 더 놀라운 사실은 이보다 더 큰 조력발전소가 우리나라에 또 세워지고 있다는 것입니다.
바로 서산과 태안 일대를 가로지르는 가로림만 조력발전소가 그것입니다.

어째서 우리나라에 이렇게 큰 규모의 조력발전소가 생길 수 있을까요?
그것은 서해의 낮고 완만한 해저 형태 때문에 조수간만의 차가 심하고, 복잡한 지형 등 조력발전소를 건설하기 좋은 조건을 갖추고 있기 때문입니다. 덕분에 깨끗하고 무한한 에너지원을 확보할 수 있는 행운을 누리게 되었습니다.

 

지금까지 바다, 즉 해양에너지에 대해 알아봤습니다.
아직은 개발 중인 기술에서부터 적극적인 활용에 접어든 기술까지.
어쩌면 미래에는 선박들이 스스로 에너지를 생산하면서 바다를 누비지 않을까 하는 생각이 듭니다.

오래전 바람을 에너지원으로 삼아 바다를 항해했던 범선들처럼 바다의 에너지를 이용하는 선박.
여러분은 어떤 상상을 하고 계신가요? 어쩌면 여러분의 상상이 미래를 바꿀 신기술로 이어질지도 모른답니다.

 

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