신재생에너지 개발과 지자체의 발전 - 해양에너지의 개발과 기대

무한한 '청정 자원' 개발… '에너지 자급 국가' 꿈꾼다

◇ 해양에너지란?

바다에는 태양, 달, 지구의 상호작용과 태양에서 나오는 태양에너지에 의해 다양한 형태의 에너지가 존재한다.

태양에서 나오는 에너지는 바람, 파랑, 해류 등의 운동에너지와 대기 또는 육지, 바다 표면에 저장된 열에너지 등으로 변환된다.

열에너지는 운동에너지에 비해 2배정도 큰 반면 온도가 낮아 효율적인 이용을 하기는 어려운 것으로 알려져 있다. 반면 자연에너지 중 안정적인 에너지여서 열대해역에서는 해양온도차 발전 등을 통해 에너지를 얻기도 한다.

바다에서는 천체의 운동에 의해 밀물과 썰물 등 조석현상이 발생하며 이를 통해 얻어지는 에너지를 모두 조석에너지라고 한다.

조석현상은 천체운동에 의해 규칙적으로 발생해 정확한 장기예측이 가능하며 조석에너지는 신재생에너지 중 유일하게 정확한 장기예측이 가능하다는 장점과 특징을 갖고 있다.

해양에너지의 종류에는 조석을 동력원으로 해 해수면의 상승 및 하강운동을 이용해 전기를 생산하는 간만차를 이용하는 조력발전과 강한 조류를 이용하는 조류발전, 입사하는 파랑에너지를 터빈 등의 원동기 구동력으로 변환해 발전하는 파력발전, 해양 표면층에 있는 25~30℃의 온수와 500~1천m 의 심해에 있는 5~7℃의 냉수와의 온도차를 이용해 열에너지를 기계적에너지로 변환시켜 발전하는 온도차 발전 등을 들 수 있다.

국토해양부가 발표한 해양에너지 자원도. 25년동안 서해안과 남해안의 337개 지점의 장기 해수 유동 자료를 분석해 완성한 것이다.

◇ 국내 해양에너지 보유 및 개발 현황

경기만을 중심으로 한 서해안 중부해역은 조수간만의 차가 크고 잘 발달 돼 이미 1920년대부터 이 지역에 대한 조력발전 구상이 시작됐을 정도로 천혜의 조력에너지 자원보고로 알려져있다.

1978년에 실시된 서해안 조력부존자원조사에서는 10개소의 서해안 중부일대 조력자원개발입지에서 약 650만kW의 조력부존자원량이 확인되기도 했다.

해양에너지 개발을 위해 지난 1988년부터 2007년까지 총 57억원이 투입됐으며 이중 41억원을 정부에서 지원했다.

해양에너지 기술개발은 '신에너지 및 재생에너지개발 및 이용·보급촉진법'에 따라 정부에서 1988년부터 기본계획을 수립해 수행하고 있다.

우리나라는 해양특성평가를 위해 다양한 현장조사와 자료분석을 벌여왔으며 현재 수치모델과 수리모형 실험기술을 보유하고 있으며 첨단 IT기술과 다양한 센서를 이용해 차세대 종합해양특성조사 시스템을 수립 중이다.

또 조력, 조류력, 파력개발을 위한 기초조사와 요소기술을 개발해 우리나라 주변해역의 조력 조류력, 파력에너지 분포를 해석하고 변동특성을 분석했으며 조력과 조류력에 대한 핵심 요소기술의 실용화와 관련한 연구를 하고 있다.

조류발전과 파력발전의 실증연구를 위해 100kW 급 시험발전소 건설도 추진하고 있다.

시화호방조제에 건설 중인 시화호조력발전소 모습. 내년에 완공되면 연간 5억5천270만kW의 발전용량을 갖추게 된다.

△ 시화호 조력발전소

지난 2004년 12월말부터 경기도 안산시 대부동 시화방조제 일원에 건설 중인 시화호조력발전소는 한국수자원공사가 3천551억원을 투입해 내년 8월 완공을 목표로 하고 있다.

시화호조력발전소는 연간 86만2천배럴의 유류 수입 대체효과를 갖게 되며, 연간 31만5천t에 이르는 이산화탄소 발생저감효과를 거두게 되는 등 청정에너지 개발을 통한 에너지 자급도를 향상시키기 위해 건설된다.

또 수질악화가 우려되고 있는 시화호의 해수를 발전소 외부의 해수와 일 1억6천만㎥씩 유통시켜 외해와 같은 수준인 2.0ppm 정도의 수질을 가질 수 있도록 개선시켜 환경오염을 막기 위한 목적도 갖고 있다.

시화호조력발전소가 완공되면 10기의 수차를 통해 25만4천kW의 발전시설용량을 갖추게 되며 연간 5억5천270만kW의 발전을 하게 되는데 이는 소양감댐 발전량의 1.56배에 이른다.

이 조력발전소를 건설하는 한국수자원공사는 단순한 발전기능 뿐 아니라 육지와 섬을 연결해 장관이 펼쳐지는 만큼 많은 관광객들이 이곳을 찾을 것으로 예상하고 일부 부지를 관광부지로 개발하는 등 지역경제활성화를 위한 계획을 수립하고 있다.

한국수자원공사 시화호조력발전소 관계자는 "지난해까지 우회도로 및 유지관리도로 건설, 임시 물막이 1천672m, 구조물 기초굴착 및 콘크리트 타설, 흡출관 라이너 및 벌브케이스 설치, 지중 송전선로 공사 1·2구간 등에 대한 공사를 마쳤다"며 "올해에는 발전소 구조물과 수차발전설비 설치를 중점적으로 추진하게 될 것"이라고 밝혔다.

진도군 녹진면 앞바다인 울돌목에 설치된 조류시험발전소. 초당 13노트의 빠른 물살이 지나가면서 다른 곳보다 훨씬 큰 해양에너지를 갖고 있다.

ⓒ 김규철기자

△ 울돌목조류발전소

우리나라 최초로 전남 진도군 녹진면과 해남군 우수영을 연결하는 해협에 위치한 울돌목조류시험발전소는 지난 5월14일 준공됐다.

이 해역은 임진왜란 당시 이순신 장군이 빠른 물살을 이용해 일본 수군으로부터 대승을 거둔 명량대첩의 실제 장소로 초당 6.5m(13노트)의 빠른 속도로 해류가 이동해 다른 곳보다 큰 에너지를 갖고 있는 것으로 나타나고 있다.

지난 9일 국토해양부가 지난 25년간 백령도에서 울산에 이르는 서해안과 남해안의 337지점에서 관측한 장기 해수 유동 자료를 분석해 완성한 신재생조류에너지 자원도에서도 울돌목해역이 27.8 MWh/㎡로 우리나라 연안 중 에너지 밀도가 가장 높은 해역으로 밝혀지기도 했다.

총 공사비 125억원이 투입돼 2005년부터 개발이 추진돼 4년만에 완공된 울돌목조류발전소에는 500㎾급 발전기 2기가 설치돼 1천kW의 설비용량을 갖추고 있으며 연간 430가구에 전기를 공급할 수 있게 됐다.

이 발전소는 연간 2.4GWh의 전기를 생산하게 되는데 향후 9만kW급의 설비용량을 갖춰 오는 2013년에는 이곳에서 생산되는 전기로 4만6천가구에 공급할 수 있을 것으로 전망된다.

울돌목 조류발전소의 준공은 해당 기술이 국내 기술진의 노력에 의해 순수 국산화되었다는 점에서도 매우 큰 의미를 가지는 것으로 평가되고 있다.

이렇게 울돌목조류발전소에 대한 기대가 커지고 있는 가운데 솔루채진도 등 태양광 발전소 건립으로 지역세수확대에 효과를 본 진도군은 울돌목조류발전소의 준공으로 연간 290억원(원유 86만 배럴)의 수입대체효과가 발생할 것으로 예상하고 있다.

이와 더불어 진도군은 진도군 군내·고군지역 100만㎡에 친환경에너지허브단지를 오는 2017년까지 조성한다는 계획을 세우고 현재 공사를 진행하고 있다.

민자 2조4천억원 등 총 사업비 2조4천350억원을 들여 조성되는 친환경에너지 허브단지에는 450MW급 조류발전소와 50MW급 태양광발전소, 50MW급 풍력발전소를 비롯, 바이오메탄올과 수소연료전지분야도 유치될 예정이다.

특히 80억원을 들여 울돌목조류발전소 인근에 전시관, 안내소, 전망데크, 쉼터, 상징탑 등의 시설을 갖춘 해양에너지공원으로 조성하기로 하고 이에 대한 행정적·재정적 지원을 아끼지 않는다는 계획이다.

진도군 관계자는 "우리나라의 다른 지역에 비해 풍부한 태양광·풍력·조류발전소 등 잠재된 에너지 자원을 최대한 활용해 친환경에너지허브단지를 신재생에너지의 메카로 조성한다는 방침"이라고 밝혔다.

이 관계자는 또 "세계적인 에너지 교육장으로 활용함으로써 지역경제활성화를 도모하고 지역경제의 핵심기반산업으로 구축시킨다는 목표를 세우고 있다"고 덧붙여 친환경에너지허브단지에 대한 높은 기대를 보였다.

박준영 전남도지사도 "우리 도는 녹색성장이란 시대적 흐름을 일찍부터 인식하고 2005년부터 지역실정에 맞는 녹색성장 프로젝트를 진행해왔으며 많은 일조량을 무기로 태양광 발전산업을 육성, 전국 생산량의 45%를 차지하고 있다"며 "진도 울돌목에 전국 최초로 1MW급 시험발전소를 완공하는 등 50MW급의 조류발전소 건립을 추진 중이고 서남해안 지역을 중심으로 해상 풍력단지 조성을 추진, 2015년까지 신재생에너지 생산 비율을 전국의 40%까지 높일 계획"이라고 밝혀 신재생에너지에 대한 높은 관심을 표현했다.

△ 석모도 조력발전소와 덕적도 조류발전소

인천광역시 강화군에는 올해 말 석모도 해협에 812MW급 조력발전소를 건설하는 사업이 시작된다.

강화도와 교동도, 석모도, 서검도 등 4개의 섬을 방조제로 연결해 오는 2014년까지 조력발전소를 만드는 이 사업은 총 길이가 7천795m에 이르며 25.4MW급 수차발전기 32기가 설치된다.

본격적인 발전을 시작하면 2015년부터 40만 가구가 사용할 수 있는 연간 1천536GWh의 발전능력을 갖추게 되며 32만톤(516억원 상당)의 유류대체효과와 연간 123억원의 이산화탄소 배출권 확보가 가능할 것으로 예상되고 있다.

인천시는 또 옹진군 덕적도, 대이작·소이작도 일대 바닷속 4곳에 오는 205년까지 1MW급 발전기 200기를 설치하는 조류발전단지를 건설할 예정이다.

이 발전소가 완공되면 인천 지역 전력사용량의 3.2%인 200MWh를 생산할 수 있을 것으로 예상되고 있다.

인천시는 인천 앞바다에 널리 분포된 섬 지역을 우리나라를 대표하는 조류, 조력, 풍력, 태양열 등을 이용한 청정에너지생산과 활용의 중심지로 조성한다는 야심찬 계획을 세우고 있다.

한편 국토해양부는 에너지의 97%를 수입하고 있는 우리나라의 현실과 기후변화협약에 따른 온실가스 감축 등 어려운 대내·외 여건을 고려할 때, 무한한 친환경 해양에너지 개발은 미래의 국가성장을 위해 추진이 필요한 매우 시급한 과제라며 진도 울돌목 조류발전소 준공과 내년 하반기 준공예정인 시화 조력발전(25.4만 kw)을 계기로 세계적인 해양에너지 선진 국가로서 발돋움하게 될 것이라고 밝혀 무한한 발전 가능성을 내비쳤다.

/기획취재팀