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기름값이 올라가고 화석연료 사용에 의한 지구온난화가 문제되면서 새로운 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있다. 신·재생 에너지라고 불리는 이들 새로운 에너지원에는 태양광, 풍력, 지열 등이 있는데 정부는 2030년까지 신·재생에너지의 비중을 현재의 2%대에서 11%로 늘리기로 하였다. 그런데, 여기에서 물이 단단히 한몫을 하기에 물과 에너지의 관계에 대해 알아본다.

청정에너지원으로서의 수력발전

에너지 자원의 거의 대부분(97%)을 외국에 의존하고 있는 우리나라는 수력처럼 국내에서 개발 가능한 에너지 자원을 가급적 많이 활용하는 것이 유가 급등 같은 대외적 요인에 의한 가계 및 국가 경제의 불안을 최소화하는 일일 것이다. 특히 수력발전은 물의 위치에너지를 이용하므로 화력발전과 같은 공해를 유발하지 않는 청정에너지이며, 피크 타임일 때나 비상시 즉각적인 발전이 가능한 질적으로 우수한 에너지원이다. 2005년 기준으로 우리나라의 전체 발전량은 38만 9,480 Gwh로, 그중 수력이 차지하는 비율은 1.3%로 매우 낮아 수자원을 에너지원으로 적극 활용하고 있는 외국과 큰 대조를 보이고 있다.

[각국의 수력발전 의존율]
국가 수력발전 의존율(%) 기준년도
한국 1.3 2005
일본 7.5 2005
중국 15.1 2004
오스트레일리아 7.7 2003
독일 4.1 2004
스웨덴 39.8 2004
이탈리아 16.5 2004
프랑스 11.8 2004
미국 6.5 2004
캐나다 58.9 2004

소수력발전

동진강 소수력발전소

동진강 소수력발전소

※출처: E-기후변화교육센터

시설용량 1만㎾ 이하의 수력발전을 소수력이라고 하는데,우리나라는 소수력의 부존량이 풍부한 것으로 조사되고 있어 향후 온실가스 감축 노력과 더불어 대체에너지로서 성장잠재력이 클 것으로 전망되고 있다. 국내에서 2005년 말 기준으로 운영되고 있는 소수력발전소는 금강, 봉화, 방우리 등의 일반수력 14개, 기존시설물을 이용한 용담, 대아, 동진 등의 기타 수력 27개를 합하여 총 41개의 발전소에서 5만4,098 kW 규모의설비가 가동중이다. 한편, 구미 선진국과 중국, 일본 등에서는 기초 통계자료의 확보와 기술 개발 및 보급에 힘을 기울여 온 결과 소수력발전이 에너지원으로서 뿐만 아니라 주요 산업으로 자리를 잡아가고 있으며, 그 결과 수많은 소수력발전소가 가동 중에있다. 특히 저낙차용 수차 개발은 소수력발전의 경제성을 향상시켰는데, 독일의 경우 소수력발전소 1개당 평균 발전용량이 58㎾로 소수력 자원을 적극적으로 개발하여 이용하고 있다는 것을 알 수 있다.

[국내 소수력의 연도별 개발 현황]
구 분 2000년 이전 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년
발전소(개) 26 4 2 2 2 5 41
설비용량(kW) 41,223 5,000 76 1,900 590 5,300 54,089

※출처: 산업자원부, 「신재생에너지 발전차액지원제도 개선 및 RPS제도와 연계방안」, 2006.

[주요 국가별 소수력 개발 현황]
구 분 한국 미국 중국 일본 프랑스 이탈리아 스웨덴 독일
발전소(개) 41 1,715 58,000 600 1,479 1,420 1,346 5,882
설비용량(MW) 54 3,420 13,250 538 1,646 1,969 8,406 341

※출처: 한국수자원공사, 「소수력 최적 개발 활성화 방안 연구」, 2007.

해양에너지 발전

울돌목 조류발전 조감도

울돌목 조류발전 조감도

※출처: E-기후변화교육센터

조수·파도·해류·온도차 등 해양에너지원을 이용하여 전기를 얻어내는 발전 형태를 통틀어 해양에너지 발전이라 일컫는다. 먼저 조력발전은 조석간만의 차를 동력원으로 해수면의 상승 하강 운동을 이용하여 전기를 생산하는 기술로서, 평균조차가 3m 이상이고, 폐쇄된 만의 형태를 갖춘 곳에서 유리하다. 우리나라에서는 시화호에 25만 4,000 kW급 조력발전소(세계 최대)를 2010년 완공 목표로 건설 중이다. 여기서 소양강댐의 1.6배인 연간 5억 5,200만kWh의 전기를 생산하게 되는데, 이를 통해 연간 86만 2,000 배럴의 원유 수입 대체 효과를 유발하고, 31만 5,000톤의 이산화탄소 발생을 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

서해안의 가로림만에서는 시화호의 두 배가 넘는 규모인 520MW급 조력발전소 건설이 추진되고 있다. 조류발전은 빠른 물살을 이용해 물속의 수차를 돌려 전기를 생산하는 것인데, 조류의 흐름이 2m/s 이상인 곳이 바람직하다. 국내 첫 조류발전소는 2009년 5월 전남 진도군에 만들어진 울돌목조류발전소이다. 설비용량 1MW의 시험용으로 연간 2.4 GWh의 전기를 생산한다. 이는 430가구 정도가 쓸 수 있는 양이다.

한국해양연구원 나선암초 월류형 파력발전장치

파력발전은 연안 또는 심해의 파랑에너지를 이용하여 전기를 생산하는 기술이며, 육지에서 거리가 30km미만이고 수심이 300m 미만인 해상에서 주로 이루어진다. 온도차발전은 해양 표면층의 온수(예: 25∼30℃)와 심해 500∼1,000 m 정도의 냉수(예: 5∼7℃)의 온도차를 이용하여 열에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 발전하는 기술이다.

※참고문헌 - 국토해양부·한국수자원공사, 『물과 미래』, 2008.
- 한국물포럼, 『물이 있는 세상』, 2008년 가을호.

* 출처 : K-water

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