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파력발전
파력발전(波力發電, wave power generation)은 파도의 상하운동을 에너지 변환장치를 통하여 기계적인 회전운동 또는 축 방향 운동으로 변환시킨 후 전기에너지로 변환시키는 방식이다. 파력발전에 관한 연구는 미국, 일본, 영국, 노르웨이 등 여러 나라에서 수행하였으며 현재 약 50여종의 파력발전장치가 고안되어 있다. 소형 파력발전 부이는 개발되어 이미 상용화되어 있다.
개요[편집]
파력발전은 바다에 부표나 실린더를 띄워 놓고 파도의 상하운동을 피스톤 운동으로 바꿔 공기 터빈을 돌리는 발전 방식이다. 낮은 수심에서도 발전이 가능해 비교적 경제성이 높다. 전 세계 파도 에너지는 40PW(페타와트, 1PW=10의 15제곱와트)에 달하며 한국의 연안도 500만㎾로 추정된다. 1973년 석유파동 이후 일본 영국 노르웨이 등에서 연구가 활발하다.
그러나 파력 발전은 바람의 영향이 커 설치 장소에 제약이 있고 초기 투자비가 많이 드는 게 단점이다. 발전 효율도 높지 못해 등대, 시추선 등에 이용하는 수준이다.
한국의 경우 파도가 센 제주도에 500KW급 방파제 고정식 파력발전기를 2015년 완공했으며 300kW급 부유식 파력발전기를 설계하고 있다.
파력발전의 유형[편집]
가동물체형[편집]
가동물체형의 발전원리는 수면의 움직임에 따라 민감하게 반응하도록 고안된 기구를 사용하여 파랑에너지를 기구에 직접 전달하여 기구의 움직임을 전기 에너지로 변환하는 방식이다. 예를 들어 진자를 내장한 부표를 물에 띄워 파도가 치는 대로 동요시켜서 부표 속에 장치한 진자의 움직임을 회전운동으로 바꾸고 기어를 통해서 발전기를 회전시킬 수 있다. 이 방식에서는 파고(波高) 40cm에서 10W(와트) 정도의 전력이 얻어지며, 전등을 켜거나 소리를 내게 하여 위험한 항로의 표지로 이용한다든가 안전항로의 안내에 사용할 수 있다. 파랑에너지가 직접 기구에 작용하므로 파랑에 의한 외력을 견뎌야 한다는 점에서 구조적인 안전성에 취약한 단점이 있으나, 파랑에너지를 직접적으로 흡수하므로 에너지 변환 효율은 상대적으로 유리하다.
진동수주형[편집]
진동수주형 파력발전은 워터칼럼 내부로 유입된 파랑에 의하여 생기는 공간의 변화를 내부공기의 유동으로 변환하고, 이를 유도관으로 유입하여 공기의 흐름을 생성시키고 유도관 내에 설치된 터빈을 회전시켜 전기를 얻는 방식이다. 입사파가 장치의 전면에서 반사되면 중복파가 형성이 되고, 이때 수면의 상부 노즐부에 공기의 흐름이 발생하는 원리이다. 효율 관점에서는 낮은 위치를 차지하지만, 중요 기계류가 해수와 분리된 별도의 공간에 위치하게 됨으로써 장치 자체의 신뢰도가 매우 우수하고, 안정성 및 유지보수 편이성 면에서도 탁월하다.
월파형[편집]
월파형 파력발전은 파랑의 진행방향 전면에 사면을 두어 운동에너지에 의해 파랑이 사면을 넘어서게 되면, 이것이 위치에너지로 변환하여 저수된 후, 형성된 수두차(1차 변환)를 이용하여 저장된 해수를 저수지의 하부로 흘리면 통로 하부에 설치된 수차터빈(2차 변환)이 회전하여 발전하는 방식이다. 2차 변환장치가 파의 운동을 직접 감당하지 않아 파랑 충격에 대한 위험이 적으며 상대적으로 발생 전력의 변동성이 작아 제어가 용이하다.
파력발전이 주목받는 이유[편집]
파도는 육지에서 먼바다에도 가득하다. 오히려 연안보다 거센 곳도 많다. 하지만 그곳에서 전력을 생산해도 많은 전력을 소비하는 내륙까지 송전하는 게 어렵다. 하지만 반대로 생각하면 먼 내지까지 송전할 필요가 없다면 충분히 효용성이 있는 기술이다. 도시 지역이나 섬에서는 단거리 송전만으로 이용이 가능해질 것이다. 또한 양식장이나 시야 확보를 위한 부표 등에도 친환경 자가전력으로 이용할 수가 있다. 전력 생산 이외에도 방파제 기능을 겸하기도 한다.
파도의 세기는 바람이 관건이다. 자연히 통상적으로 바람이 강하게 부는 곳에 설치하게 된다. 같은 조건을 부합하는 신재생에너지로는 바로 해상풍력이다.
파력을 포함한 해양에너지는 2017년까지 전력 생산량 전체 비중에서 1% 정도에 그치고 말았지만, 앞으로 그 가능성이 원대하다. 전 세계 해양에너지의 부존 잠재량은 93,100 TWh/y로 연간 전력 생산량의 4배에 달한다고 해요. 파력은 그중에서 자그마치 8만 TWh/y를 차지했다.
국내 파랑에너지의 부존량은 6,500MW나 된다고 한다. 파도는 바다와 바람이 만나 발생하는 것이기 때문에 다른 재생에너지처럼 환경오염이나 자원 고갈을 걱정할 필요도 없다. 2025년까지 해양에너지 비중을 전체 중 1.6%까지 늘릴 예정인데 그 중 파력발전은 12MW 규모의 설비를 구축할 예정이다.
세계적으로 주목받고 있는 해양에너지. 노르웨이와 스페인에서는 이미 각각 4.6MW, 300kW 이상의 파력발전 설비를 운행 중이다. 조력과 파력이 풍부한 필리핀은 현재 해양에너지 활용을 주요 정책으로 추진하고 있고, 영국도 조류발전과 더불어 파력발전에 큰 관심을 보이고 있다. 스코틀랜드 연안에 4MW 설비를 계획 중이고, 해상풍력발전기에 장착해 복합 발전을 할 수 있는 설비 또한 시험예정 중이다.
또 다른 섬나라인 대만도 파력발전 잠재량이 80GW에 육박해 적극적으로 기술을 유치 중에 있다. 일본은 최근 바다에 설치한 500kW 이상의 부유식 파력발전 시설의 실험을 마쳤고, 파리기후협약에서 탈퇴한 미국도 2050년까지 전체 전력 중 7%를 파력발전으로 충당하겠다고 밝힌 상태이다.[1]
각주[편집]
- ↑ 한국중부발전, 〈바다의 잠재력 -파력발전〉, 《네이버 블로그》, 2019-05-23
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
