태양광 발전 및 태양전지, 풍력에너지, 연료전지, 바이오에너지 등, 대체 에너지개발 및 활용현황

 

 

태양광 발전 및 태양전지, 풍력 에너지, 연료전지, 바이오에너지 등, 대체 에너지개발현황과 그 이용에 대하여..

 

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태양력

 

태양은 막대한 양의 열과 빛에너지를 생산하는 무한정의 에너지원으로 건설 및 이용 가격도 점차 싸지고 있는 중이다. 태양에너지는 집이나 회사에서 물을 데우는 데 사용될 수도 있고 태양빛으로 음식을 만들 수도 있다.

[종류]

 

태양열 집열판(solar panel)

 

태양열을 이용하는 방법으로 태양열 집열판을 지붕에 설치하여 가정에 온수를 공급하는데 것이 있다.

 

투과판(transparent cover)을 통과한 태양열은 검은 흡수판(Absorbing panel)을 통해 흡수된다. 펌프가 연결되어 있는 파이프 안으로 액체가 흐르는데 이 액체가 집열판 안을 흐르면서 가열되는데 이렇게 가열된 액체는 보일러속을 지나면서 물을 덥히게 된다.

 

이렇게 만들어진 온수를 건물 내에서 사용하게 된다. 이 태양열 집열판은 우리 주변 곳곳에서도 흔히 볼 수 있는 것으로 전 세계에 걸쳐 사용되고 있다. 특히 더운 지방이나 여름에 잘 운용되고 겨울에는 물을 데우는 것을 돕게 된다.

 

 

태양열 발전소

 

태양열 발전소는 오목 거울을 이용하여 태양 광선을 보일러에 모은다. 수 많은 오목 거울이 설치되어 있어 여기서 모아진 태양 에너지는 보일러 속의 물을 가열시키게 된다. 물이 끓으면서 증기를 만들게 되는데 그 증기가 터빈을 돌려 전기를 만들게 된다. 미국인들은 사막에 이런 발전소를 세워왔다.

 

 

태양전지 (solar cells)

 

태양 에너지를 충전할 수 있는 전지나 밧데리로 이미 전자 계산기, 손목 시계, 인공 위성의 전원으로서 이용되고 있다. 태양 전지는 태양 에너지만 존재하면 언제라도 발전이 가능한 무공해 에너지원으로 소음 및 온 배수 공해도 없다.

 

그러나 이러한 태양광 발전은 햇빛이 있어야만 발전이 가능하기 때문에 계절과 기후의 제약을 크게 받으며, 큰 발전량을 얻기 위해서는 태양 전지판이 매우 커야 하는데 이를 위해서는 넓은 땅이 필요하다는 결점이 있다. 현재 기준으로 보면 10m2당 약 1kW의 발전이 가능(30Kw 생산에 약90평 소요)한 것으로 알려져 있다.

 

이들 태양광 발전 시스템의 이용은 초기에는 주로 인공 위성 및 등대, 통신용의 전원 등으로 이용되었으나, 보급이 확대됨으로써 주택용이나 낙도 전원용, 그리고 아파트 단지 등의 전원 공급용으로도 개발되고 있다. 그러나 여전히 태양 전지의 특성을 최대로 활용할 수 있는 조건 즉, 적은 전력을 필요로 하는 외딴 지역 등에 국한되어 실용되고 있다.

 

 

우리 나라의 경우에는 전남 하화도에 25kW급, 최남단 마라도에 30kW급 시스템이 설치되어 섬 주민들에게 전원을 공급하고 있다. 그리고 제주도 한라산의 백록담 가는 길목에 있는 산장과 휴게소 등에는 이러한 태양전지를 활용한 곳(두번째 그림)이 많이 있다.

 

[장단점]

 

장점

 

* 태양 에너지의 양이 거대하여 고갈될 염려도 없고 또한 환경 오염 물질의 배출이 없다.

* 미래의 에너지 산업에서 잠재력을 갖고 있다.

* 발전용량에 신축성이 있고, 발전시설의 유동성이 있다.

* 여러 분야에 적용 가능하다.

* 에너지 안보와 전략기술, 장기간의 경제성장과 밀접한 관련이 있다.

* 무공해, 무한정한 태양에너지를 이용함으로 연료비가 들지 않는다.

* 20년 이상의 장수명, 자동화로 유지관리가 용이하다.

 

단점

 

* 태양 에너지 자원은 에너지 밀도가 아주 낮아 수집하여 이용하는데 아직까지는 많은 비용을 필요로 한다.

* 자연조건 등에 따라 출력이 변동하는 결점이 있으나 다른 에너지원과 병행하여 사용함으로써 문제를 해결할 수 있다.

* 태양에너지 자체는 무공해이나 태양전지를 만들 때 필요한 반도체의 경우 오염물질이 발생한다.

 

[가능성]

 

세계적인 현황

 

전 세계적으로 태양 에너지 연구는 주택의 난방 및 급탕 시스템, 온수기, 농·수산물 건조기, 저가 집열기 및 소규모 태양광 발전 등이 주류를 이루고 있으며, 태양열 발전에 관한 연구는 발전에 필요한 고온 획득 방법과 고온 재료 개발 등이 문제가 되어 큰 진전을 보지 못하고 있다. 그러나 지난 '80대 중반 미국에서 10MW급의 태양열 발전 시스템의 실용화가 이루어진 이후 각 국에서 집중적인 개발 투자를 계속하고 있어 2000년대에는 가장 강력한 태양 에너지 이용 방법으로 광범위하게 보급될 전망이다.

 

세계적으로 태양열 발전은 1973년경부터 연구개발에 착수하였고 82년 미국에서 1,000kW급이 실용화되었다. 현재 30만kW에 달하는 발전시설이 운전 중이며 수천 kW급 발전소가 연구개발 또는 건설 중에 있다. 한편, 태양광 발전은, 세계적으로 현재 3,000kW급까지 개발운전 중에 있으며 계속해서 실용화를 위한 효율향상과 대용량화를 위한 연구가 진행 중이다.

 

미국에서의 태양에너지 이용정책은 급속도로 빨라지고 있다. 현재 미국 태양에너지 산업은 기술, 제조능력 시장규모 면에서 세계 선두 주자로 인식되고 있다. 미국의 PV산업이 연구와 개발계획에 협력하는 이유는 어느 한 분야도 전체의 인프라를 이끌 수 있는 규모가 안 된다는 점에 있다. 그들은 협력을 통해서 다른 국가의 추월을 견제하고 시장을 선점하기 위해 노력하고 있다. 이 모든 것이 민간기업과 미국정부의 주도로 이루어지고 있다.

 

태양열 발전에 있어 가장 앞서 있는 미국은 '90년대 초부터 태양열 발전 기술 개발 계획 'Solar Thermal Electric Program'을 의욕적으로 추진하고 있으며, 여기에는 Sandia Lab., NREL 등 국립 연구 기관과 Southern California Edison, 3M 등의 기업이 참여하여 대규모 시스템 개발과 집중식 시스템에 쓰이는 반사경을 비롯한 접시형 집광 집열기 등에 관한 연구를 수행하고 있다. 이러한 개발 투자가 열매를 맺을 21세기에는 태양열 발전이 새로운 에너지원으로 각광을 받게될 것으로 보인다. 태양 추적 장치 가격이 40 $/㎡ 선에 이르면 태양열 발전 시스템의 경제성도 크게 향상되어 점차 보급이 활발해질 것으로 전망된다.

 

 

우리나라 현황

 

우리나라에서는 이러한 아직 이런 대규모 태양열 발전 시스템을 건설하는 것은 재원이라든가 소요 부지 등의 제약 요소가 많아 실현을 기대하기가 어려우나 태양열 발전은 21세기를 대비할 수 있고 실용화의 가능성이 큰 청정 에너지원이기 때문에 기초 연구 차원의 소규모 발전 시스템 개발은 국책 사업으로 추진할 필요성이 높다.

태양광 발전은 93년부터 100kW급(충남 호도)이 운전 중이며 2000년대 초에는 1,000kW급 발전시스템이 개발될 것이다.

 

 

 

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풍력

 

[풍력발전의 특징]

원리는 자연의 바람으로 풍차를 돌리고, 이것을 기구 등을 이용해 속도를 높여 발전기를 돌리는 발전방식을 말한다.

 

풍력발전은 발전기를 풍속에 관계없이 일정한 속도로 회전시킬 필요가 있기 때문에 제어를 하기 위해 풍속에 따라서 풍차날개의 기울기를 바꿔야만 한다. 다시말해 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기를 얻는 기술이다.

 

풍력 발전 지역의 전기 발전에 사용되는 중간 크기의 풍력 터빈은 주로 수평축으로 세워져 있는 2개, 또는 3개의 날을 가지고 있고, 각각 300-750kW의 전기를 발생시킨다. 풍속은 높이가 높을수록 증가하므로, 높은 탑에 세워진 터빈일수록 기능이 더 좋다.

 

 

풍력터빈은 공기 오염을 발생시키지 않는 반면에 몇 가지 결점이 있다. 터빈들은 각각 멀리 떨어져 있어야하므로 넓은 지역을 차지한다. 그리고, 풍력터빈 탑 부근은 땅 자연 상태에서 벗어나 농경지와 목축지로 사용되어져야 한다. 따라서, 이러한 에너지 시설은 농장이나 목축지에 세워지게 된다. 하지만, 일반적으로 발전 방식에 따른 소요 면적은 풍력 1,335 m2/GWh, 석탄 3,642 m2/GWh, 태양열 3,561 m2/GWh 그리고 태양광 발전 3,237 m2/GWh로서 풍력 발전이 가장 작은 면적을 필요로 한다.

 

풍력 발전은 공해 물질 저감 효과도 매우 커서 200 kW급 풍력 발전기 1대가 1년간 운전하여 400,000 kWh의 전력을 생산한다면 약 120-200 톤의 석탄을 대체하게 되며, 줄어드는 공해 물질의 배출량은 연간 SO2는 2-3.2 톤, NOx는 1.2-2.4 톤, CO2는 300-500 톤, 슬래그(slag)와 분진(ash)은 16-28 톤에 달하며, 부유 물질은 연간 약 160 - 280 kg 정도 배출이 억제되는 효과가 있다.

 

풍력 발전 시스템의 발전 단가는 설치 지역의 풍력 자원에 따라 달라지나 현재 운전되고 있는 미국의 대규모 풍력 단지들은 약 750 $/kW의 시스템 설치비와 약 5 ￠/kWh 내외의 발전 단가를 나타내 기존 발전 방식과 경쟁 가능한 수준이다. 또한 계속적인 투자와 기술 개발이 병행되면 풍력 발전은 15년 안에 3.9 ￠/kWh의 단가 목표를 달성할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

 

 

[장단점]

 

장점

 

* 풍력자원이 풍부하고 재생가능한 에너지원으로서 많은 이점을 가지고 있다.

* 공해물질 배출이 없어서 청정성, 환경친화적 특성을 지닌다.

* 풍력단지의 관광자원화가 가능하다.

* 비용면에 있어서도 현재 외국의 경우 발전단가가 4∼5￠/㎾h로 핵발전의 발전단가와 같은 수준에 와 있으며, 핵발전의 폐기물 비용을 감안한다면 보다 경제적이고 친환경적인 에너지라고 할 수 있다.

 

단점

 

* 깨끗하고 고갈된 염려가 없지만, 에너지 밀도가 낮아 바람이 안 불면 발전을 할 수가 없으므로

특별한 지점에만 설치가 가능하지만 우리나라의 경우는 삼면이 바다로 되어 있어 풍력발전에 유리하다고

할 수 있다.

* 바람이 불때만 발전을 할 수가 있으므로 지속적 발전이 곤란하여 저장장치의 설치가 필요하다.

현재 기존의 발전시설이나 태양광발전 등과 병행하여 사용하는 것으로 문제를 해결할 수 있다.

* 가장 큰 단점으로 지적되었던 소음발생문제는 최근에는 풍력발전기가 대형화되면서 소음문제를 해결했다.

 

[가능성]

 

세계 현황

 

미국풍력협회(AWEA)에 따르면, 1999년 전 세계 풍력발전기의 총 설비 규모는 13,932MW에 이르며 2007년까지 47,000MW 이상의 새로운 풍력발전시스템이 추가 설치될 것으로 전망하고 있다.

국내의 대안에너지 이용에 대한 계획은 2006년까지 국내 에너지 총 사용량의 2%를 대안 에너지로 충당하는 것을 목표로 하고 있다.

 

가. 미국

1973년 오일쇼크 후 1970년대 후반부터 정책사업으로 개발을 시작하여 지역별로 Wind Power Farm을 구축하여 발전하고 있으며 2005년까지 전체수요의 5%를 풍력발전으로 대체한다는 정책을 1999년 6월 12일 발표하였음(총 1,952MW).

- Almost Pass CA. Wind Farm : 100∼300kW 약 600대

- Bakersfield Techapi CA. Wind Farm 약 500대

- San Jose CA. Wind Farm 약 600대

 

나. 캐나다

1980년대 초부터 시작하여 풍력발전단지를 구축 중이며 2000년에는 전력수요의 상당량을 풍력발전에 의존할 계획임(총 83MW).

 

다. 유럽국가들은 2002년까지 전력수요의 10%를 풍력발전에 의존할 계획임.

 

네덜란드-365MW, 영국-334MW,

독일-2,874MW, 덴마크-1,450MW, 스페인-834MW,

스웨덴-150MW, 아일랜드-63MW, 포르투갈-60MW,

그리스-35MW, 오스트리아-30MW,

프랑스-19MW, 핀란드-17MW, 터키-9MW,

노르웨이-9MW, 벨지움-8MW, 체코-7MW.

 

라. 아시아지역 국가들도 중국, 인도, 필리핀, 인도네시아, 호주 등 풍력발전에 정책적인 배려를 하고 있음.

 

중국-224MW, 인도-968MW, 호주-17MW, 뉴질랜드 -5MW 등등.

 

마. 일본은 1976년부터 연구개발을 시작하였고 미쓰비시 중공업은 1980년대부터 풍력 발전기를 제작하여 북미, 유럽 등에 수출하는 세계 3대 풍력발전기 제조업체임. 오끼나와 및 북해도 등에 풍력발전단지를 구축하여 대안에너지개발의 주력품목의 우선순위를 태양광발전에서 풍력발전으로 하였음(1994. 4). 앞으로 시장규모는 연간 100억 엔 규모임(총 발전량 45MW).

 

바. 남미지역 국가 : 코스타리카-27MW, 아르헨티나-13MW, 브라질-7MW.

 

아. 중동지역 국가 : 이란-11MW, 이스라엘-6MW.

 

우리나라 현황

 

- 우리나라의 풍력발전기 개발추이 가. 1973년 오일쇼크로 1974년부터 국가정책사업으로 연구개발을 착수하였으나 1975년 오일쇼크 파동이 끝난 후 정책사업에서 배제되었음.

 

나. 산업자원부 산하 한국에너지 기술연구소에서 제주도 대안에너지 연구단지를 조성하여 (월령) 각종 대안에너지(태양광발전, 태양열, 풍력발전 등) 현장시험 운영 중.

(100kW 1대, 80kW 1대, 20kW 2대, 태양전지 3kW 등)

 

다. 제주도청에서 주관한 제주도 풍력단지화 계획에 따라 1997년도에 도입한 덴마크의 VESTAS회사제 600kW 2대를 도입하여 1998년 3월 1일부터 운영 중에 있고 1999년 연차증설 계획에 따라 660kW 2대를 설치 운영 중이며 2000년에까지 154억 원을 투입하여 남제주군 대정읍, 북제주군 조천읍, 구좌읍 등 3개 풍력단지를 건설할 계획임.

 

라. 경북도청에서도 울릉도 북면 현포리에 설치할 600kW 1대를 1998년 12월 28일 입찰하여 1999년 4월 8일 착공하여(관보 제14067호 '98. 11. 27) 10월 중 개통 예정.

 

마. 충남도청에서도 2000년도에 서해안 벨드에 대단위 풍력발전단지를 계획하고 있음.

 

바. 남해군에서도 1999년부터 풍력발전단지로 지정된 곳에 풍력발전기를 설치하여 도서주민의 식수공급을 위하여 노도에 60kW 풍력발전기를 이용한 해수담수기를 설치예정.

 

* 남해는 바람이 많고 일조량이 풍부하여 풍력과 태양력 등 청정에너지를 보급할 수 있는 적지로 알려져 있다. 이 같은 사실은 군내 전문가는 물론, 독일 Nord Teck 풍력발전제작회사에서도 남해를 방문해 내린 결론이다.

 

남해군은 600kw급 풍력발전기 1기를 설치하고 계속해서 보급을 확대할 예정으로 1999년 8월 현재 남해군 일대 풍력자원조사를 하고 있다. 또한 장기적으로는 해수담수화시설과 연계한 풍력발전기 설치사업으로 생활용수가 부족한 섬의 물문제도 해결할 계획이다.

 

 

지열발전

 

[특징]

지열은 지구 내부에서 표면을 거쳐 외부로 나오게 되는 열을 말한다. 지구는 중심부로 갈수록 온도가 높아져 지구 중심부의 온도는 4000℃에 달한다. 이러한 지열은 열전도에 의해서나 가스, 온수 및 화산분출 등에 의해 유출되는데, 그 양은 지역적으로 크게 다르지만 지구의 전표면에서 방출된다.

 

엄밀히 말해 지열 에너지는 재생이 불가능한 에너지원이지만 지구 자체가 가지고 있는 에너지이므로 굴착하는 깊이에 따라 잠재력은 거의 무한이라고 할 수 있다.

 

지열 에너지는 저온 열수를 직접 이용하는 온천 등의 관광 자원 또는 프랑스나 헝가리에서 전형적인 예를 찾을 수 있는 것처럼 난방 열원 등으로서는 많이 개발되었다고 할 수 있으나 에너지원으로서는 그다지 개발된 자원은 아니라고 할 수 있다. 현재 지열 에너지 이용에 가장 많이 채택되고 있는 것은 지열을 직접 이용하는 방식이나 앞으로는 지열 발전의 비중이 직접 이용 방식보다 커질 전망이다. 지열발전은 지하에 있는 고온층으로부터 증기 또는 열수(熱水)의 형태로 열을 받아들여 발전하는 방식이다.

 

지구는 하나의 거대한 보일러이며 이것을 이용한 에너지 전환 장치는 여러 가지를 생각할 수 있지만, 현재 발전에 이용되는 것은 지열로 발생한 증기를 이용하는 것이다. 빗물이 단층 등을 통해서 지하로 흘러 들어갈 떄, 그 근처에 마그마가 모여 있으면 고온의 물이 되는데 이 때 우물을 파면 물의 압력이 낮아지면서 고온의 수증기가 되어 뿜어 나오게 된다. 이 증기로 터빈을 돌리는 것이 지열 발전이다.

 

지열발전은 운전기술이 비교적 간단하고 가동률이 높으며 잉여열을 지역에너지로 이용할 수 있다는 이점이 있다. 전 세계 지열에너지의 양은 그리 크다고 할 수 없지만 하와이와 일본에서 개발 가능한 지열지대가 60군데 이상 발견되었다. 그러나 환경과의 조화, 지진에너지와의 관련 때문에 이용가능량은 전세계적으로 6,000kW정도로 여겨지고 있다.

 

어떤 지역은 증기와 뜨거운 물이 충분하여 전기를 생성하는데 지열발전은 그것을 이용한다. 땅속에 구멍을 뚫고서 소다수 속에 빨대를 꽂는 것처럼 파이프를 뜨거운 물 속에 꽂으면 뜨거운 증기나 물은 이 파이프들을 통해서 땅 아래에서 위로 나온다.

 

그림에서 발전소로부터 솟아나는 하얀 "연기"는 냉각 과정에서 생성된 증기이다. 냉각된 물은 땅으로 되돌려지고 지구에 의해서 다시 가열되어 진다. 이러한 과정으로 만들어진 전기는 발전소와 가정, 학교, 그리고 직장을 잇는 거대한 회송 전선으로 보내진다.

 

 

[장단점]

 

장점

 

* 발전 비용이 비교적 저렴하고 운전 기술이 비교적 간단하다.

* 공해물질 배출이 없다.

* 가동률이 높으며 잉여열을 지역에너지로 이용할 수 있다.

 

단점

 

* 지열 발전이 가능한 지역이 한정되어 우리나라는 적격지가 드물다.

* 다시 보충할 수 없어 재생불가능한 에너지이다

* 땅의 침전이 있을 수 있으며 지중상황 파악이 곤란하다.

 

[가능성]

 

세계 현황

 

지열 자원은 뜨거운 용융 마그마가 지표 가까이 나온 서미와 하와이 등지에서 쉽게 볼수 있다. 미국에 있는 고온의 물 저장소는 전 세계 전기 수요에 약 30-45%에 해당하는90,000-150,000MW의 전력을 공급 할 수 있다. 현재는 지열 전기 용량의 약 3,000MW만이 작동 중이고 대부분이 캘리포니아의 지저스 필드에서 나온다. 캘리포니아는 지열 자원으로부터 약 6%의 전기를 얻는다.

 

남부 캘리포니아의 San Bernardino 같은 지역에서는, 겨울 동안 건물의 난방용으로 땅밑에서 생성된 뜨거운 물을 이용한다. 뜨거운 물은 수십마일의 단열 파이프를 통해서 십여군데의 공공건물에 보내진다. 시청, 연금 생활자 센터, 그리고 그 밖의 건물들이 이런 방식으로 난방이 된다.

 

지열 에너지 자원 개발 기술에는 지하에 존재하는 고온의 암반까지 굴착하고 물을 주입하여 수증기를 발생시켜 전기를 얻는 방식인 고온 암체 발전 기술의 가능성이 가장 높은 것으로 평가되고 있다. 미국은 '70년대초부터 고온 암체 발전 기술의 개발에 착수하여 상당한 기술을 축적한 것으로 알려져 있고, 전형적인 화산 국가인 일본도 NEDO를 중심으로 고온 암체 발전 기술을 개발하고 있다.

 

고온 암체 발전과 비슷한 개념인 화산 발전 기술은 마그마의 열을 이용하는 것으로서 미국은 '70년대 중반부터 Sandia Lab.이 중심이 되어 기초 연구를 수행하고 있으며, 일본도 'Sun-Shine 계획'의 일부로 개발 연구를 추진하고 있다. 이 외에도 지열 에너지 이용 기술과 해양 온도차 발전 기술을 복합적으로 이용하는 GEOTEC(Geothermal & Ocean Thermal Energy Convesion) 기술도 개발이 시도되고 있다.

 

지열 발전 기술로는 선진 각국이 저온 비등 매체를 이용하는 방식이나 터빈 사이클과 냉동 사이클을 결합시킨 복합 사이클 방식의 개발을 경쟁적으로 추진하여 많은 기술이 축적되어 있다. 세계에서 이용 가능한 대부분의 전기 저장소는 개척되어지고 있다. 따라서, 뜨거운 물저장소와 인공저장소들은 미래 지열 계획에 중점이 될 것이다.

 

우리나라 현황

 

국내에서는 아직까지 온천으로 이용하는 것 외에는 지열 에너지를 본격적으로 이용하려는 시도가 그다지 없었으며, 지열 자원도 저온 염수가 주류를 이루고 있는 것으로 알려지고 있어 앞으로도 이런 추세는 지속될 것으로 보인다. 그러나 우리 나라의 백두산과 한라산 지역은 분화 기록이 존재하는 휴화산으로 상당한 지열 에너지 자원 부존 가능성이 있기 때문에 최소한 자원 탐사 활동은 필요하다고 할 수 있다. '90년대초 한국자원연구소에서 마산·창원 지역에 대한 지열 자원 조사를 실시한 바 있다.

 

수력, 조력

 

[특징]

천연 무공해 에너지원인 물을 이용하여 에너지를 생성할 때는 댐이나 장벽을 만들어 수위차를 이용한다. 강이나 호수에 댐을 설치하여 물을 가두었다가 수문을 열어 물을 흘려보낼 때, 터빈을 돌려 전력을 생산하는 수력 발전과 바다의 조수의 흐름을 이용하는 조력 발전이 있다.

 

수력 발전은 기동과 정지가 쉽고, 운영비가 적게 들며, 운전과 보수 유지가 간단한 것은 물론 기기 수명이 반영구적인 장점을 가지고 있다. 우리나라에는 1983년 섬진강에 수력 발전소를 건설한 이래 팔당, 청평, 충주, 합천, 보성강, 양양, 무주 등에 수력 발전소를 건설하여 무공해 에너지를 얻고 있다.

 

지구상에서 조석은 지역마다 다르게 나타나며 발생하는 조차의 범위는 최고 17m에 달한다. 우리나라의 서해안은 강한 조석이 발생하는 지역으로서 세계적으로 보기 드문 훌륭한 조력 발전 개발 여건을 갖추고 있는 것으로 알려져있다.

 

조력 발전의 방식에는 여러 가지가 있으나 오늘날 실용화된 것은 강한 조석이 발생하는 큰 하구나 만의 입구에 방조제를 만들고 수차 발전기와 수문을 설치하여 조지(해수를 저장할 수 있는 저수지)를 형성한 후 수문의 조작을 통하여 조지와 바다와의 수위차를 발생시켜 발전을 하게 하는 것이다.

 

1966년 세계 최초로 프랑스에 시설 용량 24만 kw급의 랑스 조력 발전소가 완공된 이후 소련, 중국, 캐나다에 조력 발전소가 건설되었고 우리 나라를 비롯 여러 나라에서 대규모 조력 발전을 위한 조사 연구가 활발히 진행되고 있다.

 

 

[장단점]

 

장점

 

* 대수력 발전에 비해 친환경적이다.

* 연 유지비가 투자비의 3.63%로 아주 낮다.

* 비교적 설계 및 시공기간이 짧다.

* 주위의 인력이나 자재를 이용하기가 쉽다.

* 민간 주도의 반영구적 공익 사업으로서 지역 개발의 촉진과 이로 인한 경제적 파급 효과를 극대화시킬 수 있다.

 

단점

 

* 초기 투자비용이 많다.

* 자연낙차가 큰 소수력발전 입지는 매우 제한되어 있기 때문에 저낙차이면서도 고낙차 소수력 발전소에 비하여 경제성 면에서 뒤지지 않는 저낙차용 수차의 개발이 시급하다.

 

[가능성]

 

세계 현황

 

미국은 '80년대 초에 이미 160 ㎾급의 해양 온도차 발전에 대한 실증 실험을 마친바 있으며, 하와이에는 50 ㎾급의 상용 발전소가 가동중이고(Mini OTEC) 10만 ㎾급의 대규모 발전소가 건설되고 있다. 하와이 주변해역에 해양온도차 발전소를 건설해 운영중인 미국은 2000년부터 해양온도차 발전을 통해 일부 연안지역에 전력을 공급할 계획이다.

 

일본은 일찍부터 Sun-Shine 계획의 일부로 해양 온도차 발전 기술의 개발을 추진하여 Tokushima에 50 ㎾급, Saga대학에 75 ㎾급, Toyama에 3.5 ㎾급, 국제 협력 사업으로 Nauru 섬에 100 ㎾급 시범 발전소를 건설하여 가동하고 있으며, 100 0㎾급에 대한 실증 실험을 수행하고 있으며 동남아국가에 관련기술을 수출까지 하고 있다

 

프랑스는 남태평양의 타히티 섬에 5000 ㎾급 해양 온도차 발전소 건설을 계획하고 있고, 북구의 핀란드도 스페인과 공동으로 저온도차 OTEC 시스템을 이용한 해수 담수화 장치 개발을 추진하고 있으며, 자마이카에 MW급 발전소 건설을 추진중이다. 네덜란드도 '80년대 후반부터 개발에 착수하여 인도네시아의 발리 섬에 250㎾급 발전소 건설을 추진중이며, 영국은 10㎿급 해상 발전소 건설 사업을 추진하고 있다.

 

우리나라 현황

 

우리나라의 동해 남부 해역에는 표층수와 심층수 사이에 상당한 온도차가 존재한다고 알려져 있어 해양 온도차 발전 기술의 개발에 관한 전향적인 검토가 필요하다. 그러나 계절적인 편차가 심하여 개발 착수에는 신중한 접근이 요구된다. 국내에서는 아직껏 해양 온도차 발전 기술의 개발이 본격적으로 추진된 바는 없으나 외국의 예에서 보듯이 우리의 경제적, 사회적 활동 무대를 넓히기 위한 국제 협력 사업의 하나로 추진하는 것도 고려할 필요가 있다.

 

 

바이오메스

 

[특징]

천연 무공해 에너지원인 물을 이용하여 에너지를 생성할 때는 댐이나 장벽을 만들어 수위차를 이용한다. 강이나 호수에 댐을 설치하여 물을 가두었다가 수문을 열어 물을 흘려보낼 때, 터빈을 돌려 전력을 생산하는 수력 발전과 바다의 조수의 흐름을 이용하는 조력 발전이 있다.

 

수력 발전은 기동과 정지가 쉽고, 운영비가 적게 들며, 운전과 보수 유지가 간단한 것은 물론 기기 수명이 반영구적인 장점을 가지고 있다. 우리나라에는 1983년 섬진강에 수력 발전소를 건설한 이래 팔당, 청평, 충주, 합천, 보성강, 양양, 무주 등에 수력 발전소를 건설하여 무공해 에너지를 얻고 있다.

 

지구상에서 조석은 지역마다 다르게 나타나며 발생하는 조차의 범위는 최고 17m에 달한다. 우리나라의 서해안은 강한 조석이 발생하는 지역으로서 세계적으로 보기 드문 훌륭한 조력 발전 개발 여건을 갖추고 있는 것으로 알려져있다.

 

조력 발전의 방식에는 여러 가지가 있으나 오늘날 실용화된 것은 강한 조석이 발생하는 큰 하구나 만의 입구에 방조제를 만들고 수차 발전기와 수문을 설치하여 조지(해수를 저장할 수 있는 저수지)를 형성한 후 수문의 조작을 통하여 조지와 바다와의 수위차를 발생시켜 발전을 하게 하는 것이다.

 

1966년 세계 최초로 프랑스에 시설 용량 24만 kw급의 랑스 조력 발전소가 완공된 이후 소련, 중국, 캐나다에 조력 발전소가 건설되었고 우리 나라를 비롯 여러 나라에서 대규모 조력 발전을 위한 조사 연구가 활발히 진행되고 있다.

 

[장단점]

 

장점

 

* 대수력 발전에 비해 친환경적이다.

* 연 유지비가 투자비의 3.63%로 아주 낮다.

* 비교적 설계 및 시공기간이 짧다.

* 주위의 인력이나 자재를 이용하기가 쉽다.

* 민간 주도의 반영구적 공익 사업으로서 지역 개발의 촉진과 이로 인한 경제적 파급 효과를 극대화시킬 수 있다.

 

단점

 

* 초기 투자비용이 많다.

* 자연낙차가 큰 소수력발전 입지는 매우 제한되어 있기 때문에 저낙차이면서도 고낙차 소수력 발전소에 비하여 경제성 면에서 뒤지지 않는 저낙차용 수차의 개발이 시급하다.

 

 

[가능성]

 

세계 현황

 

미국은 '80년대 초에 이미 160 ㎾급의 해양 온도차 발전에 대한 실증 실험을 마친바 있으며, 하와이에는 50 ㎾급의 상용 발전소가 가동중이고(Mini OTEC) 10만 ㎾급의 대규모 발전소가 건설되고 있다. 하와이 주변해역에 해양온도차 발전소를 건설해 운영중인 미국은 2000년부터 해양온도차 발전을 통해 일부 연안지역에 전력을 공급할 계획이다.

 

일본은 일찍부터 Sun-Shine 계획의 일부로 해양 온도차 발전 기술의 개발을 추진하여 Tokushima에 50 ㎾급, Saga대학에 75 ㎾급, Toyama에 3.5 ㎾급, 국제 협력 사업으로 Nauru 섬에 100 ㎾급 시범 발전소를 건설하여 가동하고 있으며, 100 0㎾급에 대한 실증 실험을 수행하고 있으며 동남아국가에 관련기술을 수출까지 하고 있다

 

프랑스는 남태평양의 타히티 섬에 5000 ㎾급 해양 온도차 발전소 건설을 계획하고 있고, 북구의 핀란드도 스페인과 공동으로 저온도차 OTEC 시스템을 이용한 해수 담수화 장치 개발을 추진하고 있으며, 자마이카에 MW급 발전소 건설을 추진중이다. 네덜란드도 '80년대 후반부터 개발에 착수하여 인도네시아의 발리 섬에 250㎾급 발전소 건설을 추진중이며, 영국은 10㎿급 해상 발전소 건설 사업을 추진하고 있다.

 

 

우리나라 현황

 

우리나라의 동해 남부 해역에는 표층수와 심층수 사이에 상당한 온도차가 존재한다고 알려져 있어 해양 온도차 발전 기술의 개발에 관한 전향적인 검토가 필요하다. 그러나 계절적인 편차가 심하여 개발 착수에는 신중한 접근이 요구된다. 국내에서는 아직껏 해양 온도차 발전 기술의 개발이 본격적으로 추진된 바는 없으나 외국의 예에서 보듯이 우리의 경제적, 사회적 활동 무대를 넓히기 위한 국제 협력 사업의 하나로 추진하는 것도 고려할 필요가 있다.

 

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