산은경제연구소가 지난 11월 발행한 연구보고서입니다.
다음은 요약 내용입니다.
[ 요 약 ]
□ 개요 및 발전원리
○해양에너지를 이용하는 주요 발전 중 해수의 위치에너지를 이용하는 조력발전과 해수의 운동에너지를 이용하는 조류발전이 대표적
- 조력발전은 수력발전과 경제적․기술적 측면에서 유사하고, 조류발전은 해양풍력발전과 유사한 발전 방식
- 파력발전은 해양에너지 중 부존량이 가장 많으며 국내․외에서 활발히 연구되고 있는 분야
- 기타 온도차발전1) 등은 아직까지 기술적 완성도가 낮음
○ 조력발전은 조석을 동력원으로 해수면의 상승․하강 작용을 이용하여 전기를 생산하는 발전방식
- 방조제를 축조하여 조지(潮池;해수저수지)를 조성한 후 발전하는 방법이 가장 일반적
- 하나의 조지와 한번의 조석을 이용하는 ‘단조지단류식’이 가격대비 발전효율이 높아 가장 많이 이용됨
○ 조류발전은 해수의 유동에 의한 운동에너지를 이용하여 수차를 구동하거나 기계장치의 운동으로 변환하여 전기를 생산하는 기술
- 발전량은 해수의 유속과 발전기의 효율에 가장 큰 영향을 받음
- 터빈의 회전방향에 따라 수평축, 수직축 조류발전으로 구분
․수평축은 하천과 같이 일방향 흐름에, 수직축은 조류와 같이 흐름이 변하는 곳에서 유리한 발전 방식
○ 파력발전은 파도(파랑)의 운동에너지와 위치에너지를 전기에너지로 변환하는 발전방식
- 작동원리에 따라 가동물체형, 진동수준형, 월파형으로 나누고 설치형태에 따라 착저식, 부유식으로 분리
□ 조력․조류․파력 발전의 장․단점
○ 조력․조류발전 등은 모두 배기가스 등의 방출이 없는 무공해이며 무한정 사용 가능한 발전방식이나 발전단가가 아직 기존 화석연료발전 등에 비해 높고 설치가능 지역이 제한되는 등의 단점이 존재
- 태양광, 풍력발전 등에 비해 전력생산 변동치를 비교적 정확하게 예측 가능하여 계통연결시 안정적인 전력생산이 가능한 것이 가장 큰 장점임
․천체운행에 의한 주기적인 조석에너지 변동을 이용하여 다른 신재생에너지에 비해 예측력이 매우 높은 편
- 조력발전은 신재생에너지 중에서 거의 유일하게 대규모 발전이 가능한 반면, 갯벌파괴 등 환경훼손 문제가 있고 발전가능 지역이 특정지역에 제한됨
- 조류발전은 해양환경 훼손이 상대적으로 적으나 경제성 있는 발전을 가능하게 할 정도로 유속이 빠른 지역이 많지 않으며, 유속이 빠른 지역에 설치하는 만큼 설치 자체가 어려움
․국내 최초의 조류발전소인 울독목 시험 조류발전소 설치시 빠른 유속을 바지선이 견디지 못해 2회 설치 실패 후 3회차에 성공
○ 파력발전은 소규모 발전이 가능하고, 발전기의 방파제활용이 가능한 장점이 있으나 파랑이 풍력에 의해 발생하는 만큼 출력변동이 심하며, 대규모 발전이 어려움
○ 최근까지 주요 선진국은 조력발전 건설에 따른 환경훼손의 가능성 등을 우려해 건설에 신중한 입장이었으나, 대규모 발전이 가능하고 기술이 안정화돼 최근 신규 건설을 적극 추진
- 내해(內海)에서 유속 등의 변화에 따라 해양생태계가 급격히 변화
- 건설 중에는 환경변화가 큰 편이나 건설 후 안정화된 새로운 생태계 형성
- ’60～’70년대 계획되었던 조력발전소 등이 원자력발전 건설 확대 및 유가안정으로 대부분 연기 및 취소되었었으나 최근 대규모 건설 재개
․영국에서는 ’08년 Severn 지역에 8.6GW 규모 조력발전소 건설의 타당성을 조사 중이며, 인도에서도 Khambat 프로젝트를 통해 8GW 규모의 대규모 조력발전소 건설을 계획 중
□ 입지조건
○ 조력발전은 조수간만의 차이가 크고 폐쇄된 만(灣) 형태의 해역, 조류발전은 유속이 빠른 지역이 발전에 적합
- 전세계 조력발전 설치 가능용량은 3TW4)규모이며 비교적 설치가 용이한 얕은바다 기준 설치가능 용량은 1TW 정도
□ 국내 조력․조류․파력 발전 현황
○ 지식경제부는 발전사업자와 RPA7)협약을 통해 ‘12년경 RPS8) 제도시행에 앞서 신재생에너지에 의한 전력생산 비율을 높이는 중
- 일부 발전사업자들은 한번에 대규모로 신재생에너지 관련 요구비율을 달성 가능한 조력발전을 선호
○ 최근 건설예정 중인 조력발전소는 시화조력발전소를 시작으로 가로림만, 강화, 인천만 순으로 총 3GW 규모
○ 가로림만 등은 ’07년 충청남도의 생태연구9)에서 생태계가 가장 잘 보전돼 ’절대 보전지역‘으로 선정되는 등 환경적 가치가 매우 커 개발에는 논란이 있음
- 가로림만과 또다른 대규모 조력발전소 건설이 예정되어 있는 강화도 지역은 각각 세계 5대 갯벌 중의 하나로 평가되고 있음
- 시화 조력발전소는 건설예정인 다른 조력발전소와 달리 조력발전소 건설로 기존의 수질악화를 완화시켜 자연환경에 긍정적임
․시화호는 기존에 건설된 방조제로 인해 수질이 이미 악화돼 있어 조력발전을 통한 해수 순환으로 오히려 수질 개선이 기대됨
○ ’09년 5월에 1㎿급 울돌목 시험 조류발전소가 국내 최초로 준공 되었으며 ’20년까지 490㎿ 규모로 확대 예정
- 영국에 이어 세계 2번째의 조류발전소로 1㎿급 규모이나 ’13년까지 90㎿ 규모로 증설 계획
- 울독목은 하루에 네 번 이상 조류의 방향이 바뀌고 최대 6㎧이상의 유속을 가져 수직축의 헬리컬 터빈을 설치
○ 발전사업자 및 지방자치단체들이 최근 발표된 주요 계획에 따르면 우리나라는 ’16년까지 최대 851㎿ 규모의 조류발전소를 신규로 건립할 예정
□ 국내 기술 경쟁력 및 동향
○조력․조류 발전의 선진국대비 ’07년 기준 경쟁력은 모두 70%～80% 수준이나 선진국들도 해양에너지 이용기술이 성숙되지 않아 현실적인 격차는 크지 않은 편
- 국내산 연구터빈과 영국 등 선진국 터빈의 에너지 변환효율의 실제 차이는
10% 내외에 불과
- 현재 조력발전의 시공 및 운영 등에서 선진국과 격차가 있으나, 시화호 조력발전 등 대규모 조력발전 건설 후 운영노하우가 쌓이면 해소될 것으로 보임
□ 시장 현황 및 규모 전망
○해외의 경우 초기 시장이 형성 중이나 국내에서는 아직까지 본격적인 시장형성 전단계로 R&D 및 실용화 단계에 있음
- 조력발전 자체는 시장형성 전이나 현실적으로 수력발전의 연장선에 있어 기술적․산업적 측면은 이미 안정화 단계
- 조류발전 관련하여 ’06년 말 기준 포스코, 현대중공업 등 6～7개의 대기업과 오션스폐이스 등 7～8개의 중소기업이 시장에 참여
□ 시장 확대를 위한 정부의 정책
○ 아직 본격적인 조력․조류․파력 발전 수요가 형성되지 않아 정부에서 주도적으로 발전단지를 확대․설치하여 시장을 형성할 필요
- 전세계적으로 조력․조류발전의 상업적 시장은 형성돼 있지 않으며 발전단가가 높아 민간주도의 시장형성은 매우 어려움
- 발전단지를 형성하여 국내업체의 기술개발 및 운영노하우 등 이력(Reputation) 축적
□ 핵심기술 및 가격경쟁력의 확보
○ 조류발전의 실용화를 위해서는 블레이드, 발전기 개발 및 방수 기술 등의 확보가 핵심
- 풍력발전, 중공업 등 관련 기반기술을 보유한 업체와의 산․학․연 연계를 통하여 핵심부품에 대한 연구
- 발전 초기단계에 있으므로 기술개발 가속화로 시장표준화시 시장 선도 가능
○ 조류발전의 지속적인 설치를 위해서 경쟁력 있는 발전단가 확보가 절실
- 아직까지는 양산체제가 구축되지 않아 설치비용이 매우 높으나 향후 대규모 단지의 건설을 통해 발전단가를 낮출 필요
- 빠른 물살에서 설치하는 조류발전의 특성상 설치상의 노하우를 축적하여 설치 실패 횟수를 줄여야 함
- 기술개발을 통해 비교적 유속이 낮은 조류에서도 상업성 확보
○ 파력발전은 파랑을 직접 견뎌야 하는 파력발전기의 특성상 발전기의 내구성 제고 기술 등이 필요
- 상대적으로 심해에 설치되므로 설치 및 운영비용이 높아 이를 낮추는 설치․운영 기술을 확보가 과제
○ 국내 남해안 등 일부지역은 조류의 유속 및 바람의 풍속이 모두 빠른 지역으로 하나의 지점에 조류와 풍력발전기를 동시 설치하는 것이 가능
- 하나의 해양 시설물을 이용하므로 설치비의 인하 및 발전방식의 혼합을 통해 전력생산의 안정화 가능
[ 목 차 ]
I. 발전원리 및 주요 입지
II. 국내외 조력조류파력 발전 현황
III. 향후 우리나라 조류조력파력 발전 시장전망
IV. 시사점
(* 자료 출처 : 산은경제연구소)
* 원본 파일이 필요하신분은 메일(inno-biz@hotmail.com)
또는 댓글을 남겨주시면 바로 보내드리겠습니다.