<사진. 설치예정인 조류+풍력발전설비의 외관
출처. KISTI 미리안 글로벌동향브리핑>
조류, 파도, 해수로 발전하여 2050년 2,200만 세대분의 전력 생산
현재는 아직 실현성이 미지수이지만, 장래에 큰 가능성을 가지고 있는 것이 해양에너지이다. 발전에 이용할 수 있는 것은 조류, 파력, 온도차 등 세 종류이다. 모든 도입 가능량을 합하면 일반가정 2,200만 세대분의 전력이 된다. 최대 과제는 발전비용으로 20엔까지 내려간다면 보급이 가능하다.
주위가 바다로 둘러싸인 일본에는 해양에너지가 풍부하다. 그 활용방법은 해상 풍력발전이 대표적이지만, 그 외에도 조류의 흐름 및 파도의 진동, 그리고 해양 심층수를 이용한 온도차 발전의 가능성이 크다. 이미 유럽과 미국 등 선진국에서는 조류발전과 파력발전의 개발 프로젝트가 다수 진행 중이다. 아직 발전규모는 별로 크지 않지만, 2035년에는 전 세계에서 14GW의 도입량까지 확대되어 지열발전의 1/3에 해당할 것으로 예상하고 있다.
일본 국내에서도 해양에너지가 풍부하게 존재하는 큐슈, 오키나와를 중심으로 본격적인 실증시험이 시작되었다. 그 중에서도 세계를 리드하는 선진적인 프로젝트로서 주목을 받고 있는 것이 오키나와 쿠메지마(久米島)에서 실시 중인 해양온도차발전이다. 쿠메지마 근해에서 수심 700미터의 해중에서 저온의 해양심층수를 끌어 올려, 해면 부근의 고온 해수와의 온도차를 이용하여 발전할 수 있다. 현재는 50kW 정도의 발전능력이지만, 앞으로 1~2MW급의 상용설비를 실용화할 계획이다. 성공한다면 오키나와에서 남큐슈 전역에 전개할 수 있다.
사가현(佐賀?) 요부코쵸(呼子町) 연안에서는 조류발전의 실증시험 준비가 추진되고 있다. 해상에 발전설비를 띄우고, 풍력으로 1MW를 발전하면서 조류로 50kW의 전력을 만들어 내는 일본 최초의 시도이다. 오부코쵸 이외에도 나가사키현(長崎?) 고토열도(五島列島) 및 효고현 아와지시마(淡路島) 주변에 조류발전이 유망한 후보지가 있다. 그리고 파력발전 개발 프로젝트도 니가타현(新潟?) 아와시마(粟島) 및 시즈오카현(?岡?) 오마에자키(御前崎) 등에서 계획 중이다. 정부 및 지자체가 중심이 되어 조류, 파력, 해양온도차를 이용한 실즐시험을 추진하고 있다. 발전량이 확대되는 것은 2020년대부터이다.
국내의 해양에너지 도입 가능량을 예측한 데이터로서는 해양에너지 자원 이용추진기구(OEA-J)가 2008년에 발표한 것이 있다. 이것에 따르면, 2050년까지 조류와 파력이 연간 200억 kWh씩, 해양온도차 발전은 2배인 400억 kWh의 발전량이다. 세 가지를 합하면 800억 kWh가 되어 일반가정 2,200만 세대분의 전력에 해당한다. OEA-J의 예측은 발전설비의 규모와 설치수를 가정하여 산출한 것으로 가장 유망한 해양온도차발전은 2050년까지 50~100MW급의 설비가 100개소 이상으로 확대될 것으로 예상하고 있다.
발전효율을 나타내는 설비이용률(발전능력에 대한 연간 발전량)은 조류가 해상풍력과 동등한 30%이고, 파력은 해안까지의 거리에 따라 25~40%이지만, 해양온도차발전은 56%로 가장 높다. 발전방식이 지열과 유사하고, 해양심층수를 사용하여 연간 안정적으로 발전할 수 있기 때문이다. 해양온도차발전을 실시하기 위해서는 해수면에 가까운 표층수와 해중에 있는 심층수의 온도차가 20도 이상 되는 것이 바람직하다. 그 조건을 만족하는 해역은 일본 주변의 경우 태평양측에 넓게 분포하고 있다. 발전설비를 육상의 해안 또는 육지 가까운 해상에 설치한다고 하면 역시 오키나와 및 남큐슈의 섬이 적합하다.
조류발전의 경우 일본 근처에는 후보지가 특정 해역에 한정된다. 조류의 흐름이 빠른 장소는 육지 사이에 존재하는 해협이 많다. 특히 혼슈와 시코쿠, 큐슈에 둘러싸인 세토(??) 내해에 충분한 조류 에너지가 존재하며, 큐슈 서부의 나가사키현(長崎?)의 반도 및 낙도 주변에도 유망한 해역이 존재한다. 파력발전은 일본 근해의 에너지 분포상황을 해석한 데이터는 없으며, 앞으로 조사가 이루어질 것이다.
일본의 장래 전력원으로서 기대되고 있는 해양에너지이지만, 보급을 위한 최대 과제는 발전비용이다. 해외에서 선행 사례가 있는 조류, 파력발전의 경우 발전비용 중 장치가 차지하는 비율은 50% 이하이며, 그것보다 설치 및 운전 및 보수에 소요되는 비용이 크다. 해상풍력의 경우와 공통되는 과제이지만, 설비를 해저에 고정하거나 해면에 부유시킨다.
이것과 비교하여 해양온도차발전 비용은 규모가 커질수록 저렴해진다. 상용화를 눈앞에 둔 1MW급 발전설비는 1kWh의 전력을 만드는 비용은 40~60엔 전후로 태양광발전보다 높다. 그것이 10MW급이 되면 20엔 전후까지 낮아져 다른 재생가능 에너지와 동등한 수준이 된다. 그리고 100MW급까지 규모가 확대되면, 화력발전과 유사한 10엔 정도가 된다.
■ KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 http://radar.ndsl.kr