월간전기



[국내] 한국형 조류발전 시스템 0.8m/s 자기기동 발전 터빈 개발

2012-12-13

바다, 댐, 방조제, 하천, 방수로, 농공업 수로 등에 설치해 물의 흐름을 이용, 전기를 생산하는 조류·수류발전시스템(물레젠Mullegen)의 상용화를 성큼 앞당긴 한 중소기업체가 있어 눈길을 끈다. 전 세계적으로도 이 발전시스템은 실험 단계에서 상용화로 넘어가는 과도기에 있으며 뚜렷한 상용화 기술을 내놓은 데가 없다는 점에서 이 업체의 자체 원천 기술 확보는 의미가더욱 크다. 기술 개발을 진두지휘한 정맥산업개발 박종원 대표이사는 2008년 조류발전 터빈Turbine 기술을 착안해 연구에 착수했으며 2010년 지식경제부 한국에너지기술평가원에서 시행한 신재생에너지 핵심기술 개발 과제 대상으로 선정돼 '한국형 수류발전시스템 100㎾ 상용화 기술 개발'사업의 일환으로연구에 박차를 가하게 됐다. 이 시스템은 부경대학교, 한국해양대학교와 컨소시엄을 구성해 연구 개발했다. 연구 결과물로 2011년 9월 전남 진도군 울돌목 해역에 100㎾급 플랜트를 설치, 현재 시험가동 및 발전을 하고 있다. 조류·수류발전이란 바다의 조류나 흐르는 물의유동 에너지를 이용해 전기를 발전하는 것으로 별 도의 댐과 같은 토목시설이 필요하지 않고 예측 가능해 최근 선진국을 중심으로 풍력발전과 태양광발전을 잇는 대표적 신·재생 에너지원으로 주목받는다. 특히 스코틀랜드는 조류발전 개발의 대표적인두주자로 2011년 주 정부에서 220만 유로의 상금을 걸고 스코틀랜드 해안의 조류에너지를 이용해100㎽의 전기를 안정적으로 생산할 수 있는 기술을 공모한 것이 대표적 사례다. 알려진 바에 따르면 세계 3대조류에너지 부존지역인 우리나라의 서해에 잠재된 조류에너지를이용하면 최대 50억㎾h 이상 발전이 가능하다. 조류발전 단지를조성함해 대용량의 친환경 전력 생산 기지 확보와 동시에 국제 기후협약에 선도적 역할을 할 수 있다는 장점이 있어 일찍이 국내에서도 조류발전에 대한 개발이 시도되거나 진행되고 있다. 개인 발전소에 적합한 경제적 시스템 정맥산업개발이 독자적으로 개발한 조류·수류발전 터빈은 물의 불규칙한 유속, 유량 및 유향에도안정적으로 발전이 가능하다. 자동 각도 제어를 통해 회전 위치에 따라 에너지 수득은 최대화하고 회전 저항을 최소화하도록 설계됐다. 자기기동 속도(Cut-in-Speed)가 0.8m/s로 낮다는 특징이 기존발전 시스템과 차별화된 부분인데 업체에 따르면기존 터빈은 보통 2.0m/s에서도 스스로 기동하기어려워 수동으로 작동시켜야 하는 번거로움이 있다고 한다. 이런 배경에 정맥산업개발이 개발한 터빈은 기존 터빈에서 볼 수 없던 최적화된 터빈 설계라는 주변의 호평을 받고 있다. 업체 측은 물의 흐름에 상관없이 블레이드Blade가 일관되게 한 방향으로 돌면서 발전하는 터빈은 세계에서도 유일한 것으로 추정한다. 조류발전시스템의 상용화를 이룰 것으로 기대되는 이 발전시스템을 도출하기까지 박 대표를 위시한 연구팀은 거의 5년간 다양한 시도와 실험을 거쳤다고 한다. 박 대표는 "무엇보다 전 세계적으로조류발전시스템에 대한 정보를 쉽게 찾을 수 없어어려움이 많았다"고 토로했다. 터빈 메커니즘, 파일럿 테스트, 어플리케이션 테스트, 폐류 수조 실험,환경영향평가 등 다양한 테스트 를 거쳐 터빈 및 발전시스템을 개발했으며 수심, 유속, 생태계 영향, 인허가 요건, 거주민 피해 등을 고려해 전국 대상 후보지를 물색한 결과 진도 울돌목을 최적지로 선정했다. 선정 후 해저 지형평가 및 지역 환경 조사 단계를거쳐 해저면 기초공사, 플랜트 제작 순서로 진행했다. 박 대표는 "에너지와 기후변화 문제는 범세계적이슈로 신재생에너지 기술과 산업은 그 대안으로 주목받고 있으며 갈수록 그 중요성은 커져가고 있다"며 "자사는 이러한 흐름에 동참해 경제적이며심플한 발전 설비를 만들어 보급하는 것을 지향점으로 한다"고 설명했다. 또한"우리나라는 세계 3대조류지임에도 우리는 수수방관하고 있다. 조류발전은 앞으로 우리가 가야 할 방향"이라며"신재생에너지조합을 만드는 등 일반 개인이 발전소를 운영하는 시점이 곧 올 것, 5년 이내"라고 말했다. 현재 상용 타당성을 검토 중인 이 시스템은 설치기간 6~12개월, 비용은 ㎾당 500만~700만 원 소요된다. 태양광발전 ㎾당 약 300만 원, 풍력발전 ㎾당 약 350만 원에 비하면 초기 투자비용이 만만치않다. 그러나 하루 발전량을 따지면 반전이 생긴다. 하루 발전 평균치가 태양광 3.7시간, 풍력 3.5시간,조류 15시간이다. 전남 신안군 증도의 경우 하루20시간 이상 조류발전이 가능하다. 가동시간 대비투자비용을 계산하면 태양광은 80만 원/h, 풍력은100만 원/h, 조류는 33만 원/h(700만 원인 경우40만 원)이다. 5년 이내 투자회수 가능하다는 업체측의 설명이다. 그만큼 조류발전시스템은 태양광과풍력 발전에 비해 경제적이고 효율적이라는 것. 박대표는 "친환경 에너지를 얼마나 오랫동안 발전 유지하느냐가 관건"이라고 강조했다 < Energy News >