‘풍력 발전’ 과 해양 에너지를 이용한 조력 발전, 조류 발전, 파력 발전, 해양 온도차 발전은 무한한 친환경 에너지 생산 방식으로 각광받고 있습니다.
풍력 발전과 해양 에너지 발전은 대기오염 및 기후 변화 문제에 대한 대안이 될 수 있어 전 세계적으로 많은 국가들이 적극적으로 도입하고 있는 추세입니다.
이 글에서는 풍력 발전, 그리고 해양 에너지를 이용한 4가지 발전 방식의 기본 원리와 장단점들을 차례로 알아보도록 하겠습니다!
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풍력 발전
풍력 발전 원리
풍력 발전은 바람의 힘을 이용하여 에너지를 생산하는 방식입니다. 바람이 불면 바람개비가 돌아가고 그 힘으로 발전기를 돌려 에너지를 얻습니다.
우리나라를 비롯해 전세계적으로 풍력 발전소 건설이 활발히 이루어지고 있습니다.
풍력 발전 장점
(1) 풍력 발전은 바람의 힘을 이용하기 때문에 영구적으로 사용할 수 있는 방식입니다.
(2) 온실 가스나 환경 오염 물질을 배출하지 않습니다.
(3) 비용이 저렴합니다.
풍력 발전은 매우 유망한 에너지원으로 재생 에너지 중에서도 중요한 자리를 차지하고 있으며, 지속적인 비용 절감으로 가까운 미래에 가장 저렴한 전력 공급원이 될 거라 전망하고 있습니다.
풍력 발전 단점
(1) 풍력 발전의 발전 효율은 상대적으로 낮은 편입니다.
(2) 풍력 발전의 에너지원인 바람은 기상 조건이나 계절에 따라 그 세기가 달라지기 때문에 일정한 양의 전기를 생산하기 어렵습니다.
(3) 장소의 제약을 크게 받습니다.
풍력 발전은 대규모 면적에, 주변에 큰 장애물이 없고, 일정한 세기의 충분한 바람이 존재하는 지역에서만 가능합니다.
(4) 큰 날개가 돌아갈 때 소음이 발생합니다. 이 소음은 사람 뿐 아니라 주변 동물들에게도 매우 해롭습니다.
(5) 날개가 돌아갈 때 빛에 의해 그림자가 생기면서 깜빡이는 현상이 발생합니다. 이 또한 주변에 피해를 줄 수 있습니다.
(5) 앞서 언급한 단점들 때문에 풍력 발전은 인적이 드물고 풍속이 빠른 산 등에 설치하는 경우가 많습니다.
그러다 보니 거대한 발전기를 설치하는 과정에서 자연이 훼손될 수밖에 없고, 생산된 전기를 멀리 떨어져 있는 사용자에게 보내야 하는 단점이 있습니다.
(6) 커다란 발전기 구조물 자체가 장애물이 되어 동물들이 위태로운 상황에 처하기도 합니다.
해상 풍력 발전
앞서 살펴본 풍력 발전(지상 풍력 발전)의 문제들을 해결하기 위해 바다에 발전기를 설치하는 해상 풍력 발전이 그 대안으로 등장했습니다.
해상 풍력 발전 장점
(1) 바람의 세기가 세고 일정한 편입니다.
(2) 사람에게 피해를 주지 않습니다.
해상 풍력 발전 단점
(1) 발전기를 설치할 때나 운영할 때 발생하는 소음으로 인해 해양 생태계가 피해를 입습니다. 특히 청각이 예민한 돌고래나 바다표범에게 치명적일 수 있습니다.
(2) 지상 풍력 발전보다 비용이 더 많이 듭니다.
발전기 설치와 유지 보수가 지상에서보다 고난이도 작업이고, 생산된 전기를 육지의 사용자에게 보내야 하기 때문입니다.
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해양 에너지 1) 조력 발전
조력 발전 원리
조력 발전은 바닷물의 밀물과 썰물을 이용해 에너지를 얻는 방식입니다.
조수간만의 차가 큰 곳에 방조제를 설치하고, 바닷물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어지는 힘으로 터빈을 돌려 에너지를 만들어냅니다.
2011년부터 운영하고 있는 경기도 시화호 조력 발전소는 세계 최대 규모로, 연간 50만 명이 사용할 수 있는 전기가 생산되고 있습니다.
조력 발전 장점
(1) 조력 발전을 이용하면 온실 가스나 오염 물질을 배출하지 않습니다.
(2) 지구와 달 사이의 천체 운동으로 인해 발생하는 조수간만의 차를 이용하기 때문에 영구적으로 이용할 수 있고, 에너지를 저장할 필요도 없습니다.
조력 발전 단점
(1) 조력 발전을 하기 위해서는 대규모 공사를 통해 바다를 막는 거대 구조물을 설치해야 하기 때문에 그 경제성을 따져 보아야 합니다.
(2) 조력 발전을 하기 위해 바닷물의 흐름을 인위적으로 막으면 바닷물의 교환이 일어나지 않게 됩니다. 이 과정에서 수질이 변하고 갯벌이 파괴되는 등 해양 생태계에 좋지 않은 변화를 일으킬 수 있습니다.
해양 에너지 2) 조류 발전
조류 발전 원리
조류 발전은 조류(바닷물의 흐름)을 이용해 터빈을 돌려 에너지를 얻는 방식입니다. 물살이 빠른 곳에 풍력 발전과 유사한 발전 시스템을 설치하여 운영합니다.
조류 발전 장점
(1) 조류 발전은 해양 생태계에 거의 영향을 주지 않습니다.
(2) 날씨나 계절의 영향을 잘 받지 않고, 지속적이고 계획적인 전기 생산이 가능합니다.
(3) 다른 발전 방식들에 비해 발전 효율이 높습니다.
조류 발전은 풍력 발전과 운영 방식은 유사하지만, 공기에 비해 바닷물의 밀도가 훨씬 크기 때문에 발전 효율이 월등히 높습니다.
조류 발전 단점
(1) 장소적 제약이 있습니다.
(2) 복잡한 해양 환경에서 설비를 구축, 유지, 관리하는 모든 단계에 어려움이 따르고 비용도 많이 듭니다.
(3) 파도에 부딪혀 구조물이 파손될 수도 있고, 소금물이 장비를 부식시키는 문제가 발생할 수도 있습니다.
(4) 해양 폐기물이 떠다니게 되면 조류 발전 시스템을 작동시키는 데 차질이 생길 수 있습니다.
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해양 에너지 3) 파력 발전
파력 발전 원리
파력 발전은 파도를 이용해 에너지를 생산하는 방식입니다.
우리나라에서는 큰 파도가 많이 치는 동해와 제주도 해역이 파력 발전에 적합합니다.
파력 발전 장점
(1) 파력 발전은 영구적으로 에너지를 생산할 수 있고, 에너지를 저장할 필요도 없습니다.
(2) 온실 가스를 배출하지 않고, 환경을 파괴하지도 않습니다.
파력 발전 단점
(1) 파력 발전은 장소적 제약이 큽니다.
파력 발전소는 파력이 강한 연안, 그리고 항해와 항만에 방해가 되지 않는 곳 등의 요건을 충족해야 하는데, 이 요건들을 충족시키기가 쉽지 않습니다.
(2) 경제성이 낮은 편입니다.
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해양 에너지 4) 해수 온도차 발전
해수 온도차 발전 원리
해수 온도차 발전은 수심에 따른 온도 차를 이용하여 에너지를 생산하는 방식입니다. 보통 깊이가 깊은 심층은 온도가 낮고 표층은 온도가 높은데, 이 온도 차이를 이용하는 것입니다.
먼저 따뜻한 표층수로 암모니아 등의 냉매를 데워 기체로 만들고, 이 기체의 압력으로 터빈을 돌려 전기를 생산합니다. 터빈을 돌리고 통과해 나온 기체는 파이프라인을 타고 아래로 내려가 차가운 심층수로 액화되어 다시 파이프라인을 타고 올라갑니다. 이 과정을 반복하여 에너지를 생산합니다.
해수 온도차 발전은 주로 수심에 따른 온도 차가 큰 열대 지역의 해상에 적합한 발전 방식입니다.
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해수 온도차 발전 장점
(1) 해수 온도차 발전은 구조가 단순하여 발전소를 구축하는 데 소요되는 비용이 상대적으로 저렴합니다.
(2) 열대 지역의 경우 표층 온도에 큰 변화가 없어 24시간 에너지 공급이 가능합니다.
(3) 바다의 수심에 따른 온도차를 이용하기 때문에 영구적인 발전이 가능합니다.
(4) 이산화탄소 같은 온실 가스를 배출하지 않습니다.
해수 온도차 발전 단점
(1) 해수 온도차 발전에서는 암모니아 같은 물질을 사용하는데, 누출 사고가 발생하게 되면 환경이 오염될 위험이 있습니다.
(2) 표층과 심층의 온도 차가 크지 않은 지역에서는 활용하기 어렵습니다.
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