[해양에너지 발전기술의 최신동향 ③]
파력발전의 최신동향

본고에서는 일본 NEDO사업의 일환으로 미쓰이조선㈜, 오양건설(五洋建設), 도쿄대학이 공동으로 진행하는 파력발전시스템의 실증연구를 중심으로 미쓰이조선㈜의 파력발전시스템 개발현황에 대해 보고한다. 먼저 종류별로 △근해형 △연안형 △해상독립전원형으로 나눠 개발한 파력발전장치를 살펴보고, 이어 동조제어 및 TLP 계류 방식에 대해 소개한다.

정리 편집부

일본 미쓰이조선㈜은 과거 방파제 삽입식 진동 수주형 파력발전장치의 선구자로서 1980년대~90년대에 걸쳐 많은 실증시험을 실시해 왔다. 그러나 발전단가 등의 경제성을 최우선시한 당시의 배경하에 석유의 대체에너지로서는 발전단가가 비교적 높은 파력발전은 보급되지 못하고, 원자력발전 및 천연가스에 의한 화력발전이 적극적으로 도입되었다.하지만 이상기후의 원인이 되는 지구온난화에 대한 대책, 동일본대지진 이후의 신재생에너지 전반에 대한 기대치가 높아지고, 배타적 경제수역(EEZ)의 해양에너지, 광물자원의 개발 등이 거론되면서 해양신재생에너지가 다시 한 번 주목받게 되었다. 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)가 2010년도에 발행한 「신재생에너지 기술백서」에는 파력발전이 명기되는 등 보급을 위한 활동이 활발해지고 있다.미쓰이조선㈜은 2010년도에 환경성이 도쿄대학 생산기술연구소에 업무 위탁한 「지구온난화대책기술개발사업(파력에너지의 지역특성평가와 계류시스템의 연구)」 가운데 부체식 파력발전장치의 계류시스템 개발을 담당하여 2011년도부터는 NEDO의 「풍력 등 자연에너지 기술 연구개발/해양에너지 기술 연구개발/해양에너지 발전시스템 실증연구」를 수탁하였으며, 2015년도의 실해역 실증시험을 목표로 새로운 부체식 파력발전시스템을 개발하고 있다.

파력발전장치의 개발
파력발전장치
미쓰이조선㈜은 설치해역 및 용도로 분류하면 3종류의 파력발전장치를 개발하고 있다. 첫 번째는 비교적 앞바다에 설치해 계통연계를 목적으로 한 파력발전장치(근해형), 두 번째는 항만 등에 설치하여 지산지소(자급자족)를 목적으로 한 파력발전장치(연안형), 세 번째는 해상에서 사용하는 기기의 전원공급을 목적으로 한 파력발전장치(해상독립전원형)이다.

 

미쓰이조선㈜은 1980~90년대에 진행한 실증시험에서는 국산기술을 주로 채용했지만, 이번에는 조기 사업화를 목표로 하여 실적이 있는 해외기술에 독자적인 기술을 더해 일본의 파도상태 및 해저지형 등에 적합한 파력발전시스템을 개발하기로 했다. 유럽과 미국의 파력발전장치를 조사하여 △일본의 파도상태 및 해저지형에의 적합성 △발전장치가 점유하는 해역면적 △장치의 내구성 △실증시험의 실적 등을 비교검토한 결과, OPT사(Ocean Power Technologies, Inc.)의 파력발전장치인 파워부이(Power Buoy)를 기반으로 하여 일본용 파력발전장치(PB-MES)를 개발하기로 했다. PB-MES의 외형 및 기기구성을 [그림 1]에 나타냈다.

PB-MES의 특장점은 OPT사의 파워부이에 독자적인 동조제어와 TLP(Tension Leg Platform) 계류 기술을 더해 에너지 변환효율의 대폭 향상과 점유해역 면적의 최소화를 실현할 수 있다는 점이다.근해형은 수심 70~100m 정도에서의 설치를 상정하고 있다. 이 수심은 비교적 경사가 큰 일본의 해저지형을 생각하면 근해 1~2km의 해역에 상당한다. NEDO사업의 발전단가 목표치인 40엔/kWh 이하를 달성하기 위해서는 15kW/m 정도의 파도에너지가 필요하며, 이 파도에너지를 확보할 수 있는 해역은 [그림 2]의 동그라미로 표시된 이즈(伊豆)·오가사와라(小笠原) 제도와 류큐(琉球) 제도의 도서해역과 홋카이도 에리모(襟裳) 근해, 산리쿠(三陸) 해안 앞바다, 보소반도(房總半島) 앞바다의 본토 해역이다. 근해형은 이 해역들의 앞바다 1~2km에 설치한다.낙도(落島)인 이즈(伊豆)·오가사와라(小笠原)와 류큐(琉球) 제도의 발전비용은 연료의 수송거리에 비례하여 높아지고 본토(本土) 발전비용의 몇 배, 섬에 따라서는 100엔/kWh 이상이 된다고 한다.