해류로 24시간 청정 에너지를 생산한다?

(The Quantum Wave Microscopy Unit conducted a towing experiment at sea to test the prototype of the ocean-current turbine. Credit: Elsevier Ltd.)

 현재 풍력 발전은 점차 바다로 진출하고 있습니다. 바다쪽이 육지보다 더 강하게 바람이 부는데다 가로막는 지형이 없어 더 일정하고 꾸준하게 불기 때문입니다. 다만 바다에 설치하는 경우 위치 비용이 더 많이 들고 깊은 바다에서는 설치가 어려워 위치 선정에 애를 먹는 경우가 있습니다. 최근에는 이를 극복하기 위해 아예 부유식 풍력 발전기가 하나씩 등장하고 있습니다.

 그런데 풍차를 물위에 띄우는 대신 반대로 물속에 넣으면 안될까요?

 바다의 흐름을 이용한 조류나 해류 발전은 이전부터 계속 제시되었던 아이디어입니다. 최근 오키나와 과학기술 대학원(Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST))의 연구자들은 해류를 이용한 발전기의 프로토타입을 일본 근해에서 테스트 했습니다.

 해류의 흐름은 1-1.5m/s 로 바람보다 느리지만, 물의 밀도가 공기의 800배에 달하기 때문에 더 안정적으로 전류를 생산할 수 있습니다. 무엇보다 해류의 흐름은 바람과는 다르게 일정하다는 것이 가장 큰 장점입니다.

 풍력 발전기의 경우 갑자기 강풍이 부는 경우를 대비해 매우 튼튼하게 만들어야 합니다. 문제는 이미 지름 100m가 넘는 것도 등장할 만큼 거대한 풍력 발전기를 그렇게 만드려면 비용이 많이 든다는 것이죠. 그리고 더 큰 문제는 바람이 갑자기 잠잠할 때가 수시로 발생할 수 있다는 것입니다. 풍력 발전이 가진 가장 큰 문제점입니다.

 해류는 속도도 일정하고 그 힘도 매우 강하다는 장점이 있으나 사실 단점도 존재합니다. 대부분의 강한 해류가 흐르는 지역은 깊은 바다로 에너지를 주로 소비하는 육지와 멀리 떨어져 있습니다. 여기에 발전기를 세운다고 해도 저 멀리 육지까지 전력망을 건설하는 문제가 발생합니다. 발전기를 한 위치에 고정하고 다른 해양 생물체나 지나가는 선박에 피해가 없게 하는 것은 또 다른 문제입니다. 이런 이유로 현재 해류 발전은 실험 개발 단계를 벗어나지 못하고 있는 것입니다.

 그러나 앞서 언급한 장점 역시 무시할 수 없어서 일본에서는 해류 발전에 대한 연구가 진행되는 것 같습니다. 연구팀은 80m 지름 발전기 300개면 1GW 급의 발전이 가능하다고 보고 있습니다. 이는 대형 원자로 1기 만큼의 전력입니다.

 원전 문제로 인해서 심각한 전력난을 겪은 일본으로써는 아마 상당히 구미가 당기는 일이 아닐까 생각합니다. 과연 상용 발전에 성공할지 미래가 궁금하네요.

 참고

Katsutoshi Shirasawa et al. Experimental verification of a floating ocean-current turbine with a single rotor for use in Kuroshio currents, Renewable Energy (2016). DOI: 10.1016/j.renene.2016.01.035

http://phys.org/news/2016-03-oceans-power.html#jCp