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해양 에너지는 해류, 조력, 염분 및

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해양 에너지는 해류, 조력, 염분 및 해양 온도 차이에 의해 운반되는 에너지를 지칭한다.

전지구적 차원에서 볼 때, 해양에서 물의 움직임은 운동 에너지 또는 에너지의 광대한 저장 공간을 만든다. 이 에너지 중 일부를 가정, 운송 및 산업에 전력을 공급하기 위한 전기에너지로 변환하고자 하는 노력도 진행 중이다.

해양 에너지라는 용어는 파도의 표면파로 얻어지는 파력 (wave power)과 많은 양의 물이 실질적으로 움직이는 상황에서 얻어지는 조력 (tidal power)을 포괄한다. 해상 풍력은 풍력 터빈이 바다 위에 배치되더라도 바람에 의해 파생되는 에너지로 이는 해양에너지로 분류되지는 않는다.

대양은 엄청난 양의 에너지를 가지고 있으며 많은 사람들에게 직간접적인 영향을 미치고 있다. 해양 에너지는 전세계적으로 상당한 양의 신재생 에너지를 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 즉, 해양은 표면파, 유체 흐름, 염분 변화도 및 열 형태의 에너지원을 인간이 쓸 수 있는 에너지 형태로 변환할 수 있는 광대하지만 개발되지 아니한 에너지 광산이라 여겨지고 있다. 그러나 해양에너지를 활용하려는 시도는 갯벌 매립이나 해양생태계 교란 등의 환경문제를 일으킬 수 있어서 개발에 점점 더 다양한 측면을 고려해야하는 실정이다.

그럼에도 불구하고 해양에너지를 전기에너지로 변환하려는 시도가 계속해서 발전하고 있으며 대표적인 시도들로는 파도가 많은 연안 해안 지역의 파력 변환기, 해안 및 강어귀 지역에 위치한 조력 터빈, 빠르게 움직이는 강에 있는 스트림 터빈, 해양 해류가 강한 지역의 해류 터빈, 깊은 열대 바다에서 해양 열에너지 변환기 등을 들 수 있다. 그림 1은 시화호에 설치된 조력발전소를 보여준다.

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해양 에너지는 해류, 조력, 염분 및 해양 온도 차이에 의해 운반되는 에너지를 지칭한다.

전지구적 차원에서 볼 때, 해양에서 물의 움직임은 운동 에너지 또는 에너지의 광대한 저장 공간을 만든다. 이 에너지 중 일부를 가정, 운송 및 산업에 전력을 공급하기 위한 전기에너지로 변환하고자 하는 노력도 진행 중이다.

해양 에너지라는 용어는 파도의 표면파로 얻어지는 파력 (wave power)과 많은 양의 물이 실질적으로 움직이는 상황에서 얻어지는 조력 (tidal power)을 포괄한다. 해상 풍력은 풍력 터빈이 바다 위에 배치되더라도 바람에 의해 파생되는 에너지로 이는 해양에너지로 분류되지는 않는다.

대양은 엄청난 양의 에너지를 가지고 있으며 많은 사람들에게 직간접적인 영향을 미치고 있다. 해양 에너지는 전세계적으로 상당한 양의 신재생 에너지를 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 즉, 해양은 표면파, 유체 흐름, 염분 변화도 및 열 형태의 에너지원을 인간이 쓸 수 있는 에너지 형태로 변환할 수 있는 광대하지만 개발되지 아니한 에너지 광산이라 여겨지고 있다. 그러나 해양에너지를 활용하려는 시도는 갯벌 매립이나 해양생태계 교란 등의 환경문제를 일으킬 수 있어서 개발에 점점 더 다양한 측면을 고려해야하는 실정이다.

그럼에도 불구하고 해양에너지를 전기에너지로 변환하려는 시도가 계속해서 발전하고 있으며 대표적인 시도들로는 파도가 많은 연안 해안 지역의 파력 변환기, 해안 및 강어귀 지역에 위치한 조력 터빈, 빠르게 움직이는 강에 있는 스트림 터빈, 해양 해류가 강한 지역의 해류 터빈, 깊은 열대 바다에서 해양 열에너지 변환기 등을 들 수 있다. 그림 1은 시화호에 설치된 조력발전소를 보여준다.

전세계적으로 해양 온도, 염분 함량, 조수, 흐름, 파도와 너울의 변화에 의해 시간당 약 2만 - 8만 테라 와트의 전기를 개발할 잠재성을 가지고 있다. 해양에너지의 각 부문별 에너지 잠재성은 조력 에너지: 300 테라와트 이상, 해류 에너지: 800 테라와트 이상, 염분 농도에 따른 삼투력 2000 테라와트 이상, 해양 온도 변화에 따른 에너지: 1만 테라와트 이상, 파도 에너지: 8천-8만 테라와트 이상으로 추정된다.

삼투력과 관련해서는 담수가 소금물과 섞여있는 하천 입구에서는 염분 구배와 관련된 에너지를 역삼투법과 관련 전환 기술을 사용하여 활용할 수 있다. 또 다른 시스템은 바닷물에 담겨진 터빈을 통해 민물 인력을 사용하는 것을 기반으로 하며, 전기 화학 반응을 포함하는 시스템도 개발 중이다.

해양 열에너지 관련해서는 물은 일반적으로 직사광선에 의해 따뜻해지는 표면에서 햇빛이 투과 할 수 없는 더 깊은 곳까지 온도가 변하게 되는데, 이 차이는 적도부근의 열대성 수역에서 가장 크게 나타난다. 해양 열에 의해 물이 증발하면서 터빈을 돌리는 힘을 생성하고 이를 통해 터빈이 전기에너지를 생산할 수 있게 된다.

조력 발전 관련해서는 조수 간만의 차에 의해 밀물 때 물을 모아둔 후 썰물 때 빠져나가는 물에 의해 터빈을 돌려 전력을 생산한다. 수력 발전 형태 중 많이 사용되는 형태로 조력 발전은 세 가지 주요 형태, 즉 조력 흐름 (tidal stream power), 조석력 (tiidal barrage power), 동적 조력 (dynamic tidal power)을 포함한다.

파력 (wave power) 관련해서는 태양열과 지구 자전에 의해 작게는 해풍 육풍, 크게는 대륙붕, 편서풍등의 바람이 형성된다. 바람과 바닷물 표면 사이의 상호 작용은 물결 모양의 파도를 만들어내고 이를 통해 파도에 의한 에너지가 형성, 전달될 수 있다. 파도의 에너지는 바람의 방향으로 인해 양쪽 반구에서 편서풍대인 @@NAMATH_INLINE@@30^\circ @@NAMATH_INLINE@@에서 @@NAMATH_INLINE@@60^\circ @@NAMATH_INLINE@@ 사이에서 가장 크다. 파력을 변환하는 장치들이 여러 가지가 개발되어 있는데, 바다위에 떠서 파동에너지를 흡수하는 부표, 표면 감쇠기, 해수 진동 실린더 등은 파도의 역학적 운동을 유용한 에너지로 변환하는 장치이다.

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해양 에너지는 해류, 조력, 염분 및 해양 온도 차이에 의해 운반되는 에너지를 지칭한다. 전지구적 차원에서 볼 때, 해양에서 물의 움직임은 운동 에너지 또는 에너지의 광대한 저장 공간을 만든다. 이 에너지 중 일부를 가정, 운송 및 산업에 전력을 공급하기 위한 전기에너지로 변환하고자 하는 노력도 진행 중이다.

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해양에너지 (조력,파력)

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해양에너지 (조력,파력)

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해양 에너지 자원에는 파도, 조석, 조류 등의 역학적 에너지를 이용하는 경우가 많다. 조력 에너지는 조석 현상으로 나타나는 밀물과 썰물의 흐름에 의한 해수면의 상승, 하강 운동을 이용하는 것으로, 조류 발전과 조력 발전이 있다. 이 두 방식은 모두 바닷물 속에 터빈을 설치하고, 흐르는 조류에 의해 터빈을 돌려 전기 에너지를 얻는다. 다만, 조류 발전은 조류가 빠른 곳에 터빈을 설치하는 데 비해, 조력 발전은 바다를 제방으로 막아서 바닷물을 가두어 두었다가 흘려보내면서 낙차를 이용하여 터빈을 돌린다.

조력 발전은 고갈될 염려가 없고 공해가 발생하지 않는다는 장점이 있다. 그러나 조수 간만의 차이가 큰 지역에만 설치할 수 있으며, 바다를 제방으로 막는 데 막대한 비용이 든다.

또 조차가 균일하지 않아 발전량의 편차가 크며, 조류가 멈추는 시간에는 발전할 수 없다는 단점이 있다. 환경적으로는 제방 안쪽에 바닷물을 가두므로 갯벌이 사라지고, 염분의 농도 변화, 먹이 사슬의 변화 등 해양 생태계에 혼란을 줄 수 있다. 현재 프랑스의 랑스 강에는 1966년부터 240 MW급 조력 발전소가 운영 중이고, 2011년에 완공된 우리나라의 시화호 조력 발전소는 세계 최대 규모이다. 2009년에는 진도 울돌목 조류 발전소가 준공되어 가동 중이다.

조력 발전 모식도

파력 에너지는 파도의 움직임을 이용한 것으로, 파력 발전은 파도의 상하 및 좌우 운동을 전기 에너지로 변환한다. 파력 발전은 바다에 발전기가 설치된 부표나 원통형 실린더를 띄워 놓고 파도에 의해 움직이면 그 속에 있는 발 전기가 돌아 전기를 생산하거나, 연안에 설치한 구조물에 발전기를 넣는 방식이 있다.

파력 발전은 소규모 개발이 가능하고 방파제로 활용할 수 있어 실용성이 크다. 한번 설치하면 거의 영구적으로 사용할 수 있고 공해를 유발하지 않는다. 그러나 기후 및 조류 조건에 따라 발전량의 변동이 크고, 대규모 발전 시설을 해상에서 관리하는 데 기술적인 어려움이 있으며, 입지 선정도 까다롭다. 또한, 현재의 기술 수준으로는 초기 설치비가 많이 들어 발전 단가가 기존의 화력 발전보다 2배 이상 비싸다.

유럽 해양 연구 센터(EMEC )의 파력 발전기

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해수의 흐름을 이용해 발전하는 방식
해안에 방파제를 설치하여 조수간만의 차이를 이용하여 발전하는 조력발전과 달리, 빠른 해수의 흐름이 나타나는 해역에 댐이나 방파제의 설치 없이 해류를 이용하여 바닷속에 설치한 터빈을 돌리는 발전방식이다. 방파제를 건설할 필요가 없기 때문에 조력발전에 비해 비용이 적게 들고, 선박 다니기가 자유로우며, 어류의 이동을 방해하지 않고 주변 생태계에 영향을 주지 않아 환경친화적인 것으로 평가된다.

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[신재생 시리즈 1편] 바다가 주는 청정에너지,  해양에너지 넌 누구냐?!

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바다에서 전기 만드는 법! 해수부가 자세히 알려드립니다[똑똑한 바다]

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국내 발전현황(조류발전)

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국내 발전현황(조류발전)

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국내에서 조류발전이 시도된 때는 1963년이다. 울돌목 일대에 조류발전 시설을 설치했는데, 준공하는 순간 버팀대가 부러져 실패했다고 전해진다. 해양수산부는 조류발전의 본격적인 연구를 위해 2001년 8월부터 해남과 진도 사이의 울돌목과 인근 장죽소도 등 전남 남해안 해역을 중심으로 조류발전소 건립 타당성 조사를 실시하는 등 사전 작업을 통해 2008년 5월 전남 진도군과 해남군 사이의 울돌목(명량해협)에 국내 최초, 세계 최대 규모의 시험 조류발전시설 설치에 성공하였다.

이후 2009년 5월 14일 1000kW급 시험조류발전소 준공식을 가졌고, 시험 운영을 거친 뒤 2013년까지 세계 최대 규모의 상용조류발전소로 발전시킬 예정이었다. 그러나 설비시설의 잦은 고장, 낮은 경제성, 주변 경관 저해 등의 이유로 몇 차례 가동 중단에 이어, 2012년 9월 태풍피해로 가동이 전면 중단되었다. 게다가 2013년 10월에는 진도군으로부터 5년간의 사용기간 만료로 철거 명령이 내려져 철거 위기에 놓였다. 이후, 2014년 2월 진도군은 2018년 말까지 울돌목 조류발전소에 대한 사용연장 결정을 내린 바 있다.

한편 우리나라에는 울돌목 외에 진도 조도면 인근 장축수도에 조류발전소가 2011년부터 시험 가동 중이다.

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조력발전이란 조수 간만의 수위 차이를 이용한 수력발전을 말한다. 조석을 동력원으로 하여 해수면의 상승하강 현상을 이용 전기를 생산한다. 이 방식은 해양에너지 발전 방식 중에서 가장 먼저 개발되었다.

▣ 장점

• 자원이 무한하고, 빠른 전기 생산이 가능하다.

• 환경오염이 거의 없다.

• 타 발전과 비교해 운전비용이 적게 든다.

▣ 단점

• 초기시설 투자비용이 많이 든다.

• 하루종일 가동할 수 없다. 밀물과 썰물의 중간 시기, 즉 해수면의 낙차가 없을 때는 가동이 중단된다.

• 해수면의 낙차가 큰 곳을 찾아야 하고, 기타 여건들도 맞추어야 하기 때문에 위치 선정이 어렵다.

• 갯벌을 잠식하기 때문에 생태계 파손이 우려된다.

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장점

• 저렴하게 에너지를 구할 수 있다(생산 연료비가 전혀 들지 않는다).

• 시설유지만 잘한다면 반영구적이다.

• 발전소 건설에 비용이 저렴하다.

▣ 단점

• 대용량의 발전이 불가능하다.

• 출력의 진폭이 크다(파도가 많을 때는 출력이 높다가, 적으면 출력이 낮다).

• 출력의 조절이 불가능하다.

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장점

• 저렴하게 에너지를 구할 수 있다(생산 연료비가 전혀 들지 않는다).

• 시설유지만 잘한다면 반영구적이다.

• 발전소 건설에 비용이 저렴하다.

▣ 단점

• 대용량의 발전이 불가능하다.

• 출력의 진폭이 크다(파도가 많을 때는 출력이 높다가, 적으면 출력이 낮다).

• 출력의 조절이 불가능하다.

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조류발전의 장점은 매우 많다. 특히 국내 조류에너지는 매우 풍부하며, 인천 및 서해안과 남해안에 빠른 조류가 발생되는 지역이 많이 있다. 세계적으로 조수간만의 차가 크게 발생하는 나라는 매우 드물며, 대한민국은 조류발전 개발의 최적지 중 하나로 꼽히고 있다. 그리고 공기와 해수의 밀도차가 약 900배 이므로 에너지 밀도가 매우 높다는 장점이 있다.

조류발전은 날씨나 계절에 상관없이 항상 발전할 수 있는 신뢰성 있는 에너지이다. 신재생에너지는 일반적으로 자연을 이용하는 특성을 갖고 있고 이로 인해 불안정한 전력생산이 큰 문제가 된다. 예를들어 풍력발전을 생각해보면, 언제 얼만큼의 바람이 불어올지 모르기 때문에 전력량을 예측하기 힘들며, 이는 생산전력을 안정화 시키는데 큰 노력을 기울여야 하는 원인이 된다. 태양열발전 또한 날씨와 계절에 영향을 많이 받아 정확한 전력량을 예측하기 어렵다. 밀물과 썰물은 날씨나 계절에 상관없이 항상 발생하는 자연현상이다. 조류발전은 특정지역의 시간대별 유속을 측정하면 비교적 정확한 발전량예측이 가능하며, 이는 신재생에너지 분야에서 큰 장점이 된다.

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해양 에너지는 해류, 조력, 염분 및 해양 온도 차이에 의해 운반되는 에너지를 지칭한다.

전지구적 차원에서 볼 때, 해양에서 물의 움직임은 운동 에너지 또는 에너지의 광대한 저장 공간을 만든다. 이 에너지 중 일부를 가정, 운송 및 산업에 전력을 공급하기 위한 전기에너지로 변환하고자 하는 노력도 진행 중이다.

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단점
1. 입력에너지의밀도가낮다.

2. 입력에너지의 변동폭이 크고 입력 값을 조정하는 것이 어렵다.

3. 환경조건이 가혹하고 송전이어렵다.

해양에너지 장점

1. 자연 청정 무공해 에너지며 무한대로 사용하는 무료입니다

2. 해양에너지는 바다 한가운데 존재하는 에너지를 이용하기 때문에 거의 영구적인 사용이 가능하다는 장점이 있다

3. 우리나라와 같은 육지면적이 좁고, 인구가 많은 나라는 활용할 수 있는 토지가 별로 없기 때문에 활용하기 좋다