(x)에너지 기후변화 관련자료

물의 운동으로부터 얻는 에너지

제15장 물의 운동으로부터 얻는 에너지


높은 곳에서 낮은 곳ㅇ로 흐르는 강물은
많은 에너지를
담고 있다.

흐르는 물이나 떨어지는 물은 에
너지를
담고 있다. 우리나라 곳곳에 있는 개울과 강, 그리고 서해와 남해에서
움직이는 물이 많은 에너지를 제공할
수 있는 것이다. 이것들로부터 에너지를 뽑아내서 이용한다면 화석연료
사용도 줄이고, 지구온난화도 억제할
수 있지 않을까? 지구온난화가 세계적인 걱정거리가 된 지금, 수력과 조
력은 온난화를 막을 수 있는 유용한
재생가능 에너지원으로 여겨지고 있다.

1. 강물의 흐름으로부터 얻는 에너지

인간은 물의 움직임을 이용해서 자연으로부터 가장 손쉽게 에너지를 얻
어 왔다. 오래된 도시들이 대부분
강을 끼고 형성되었던 이유는 강의 흐름에서 나오는 에너지를 이용할
수 있었기 때문이다. 사람들은 강에
배를 띄워 식량과 목재와 석재 등 생활에 필요한 물품을 실어 날랐고,
강과 개울에 물레방아를 세워 곡식을
도정하고 기계적 에너지를 얻었다.
19세기 말에 인간이 전기를 사용할 수 있게 됨에 따라 물의 흐르는 힘
은 전기 생산에 이용되기 시작했다.
지금은 곡식을 가공하기 위한 물레방아는 거의 사라지고, 물의 흐르는
힘은 대부분 전기를 만드는 데 이용된다.
처음에 물을 이용한 전기 생산은 소규모로 이루어졌다. 개울의 흐르는
힘을 이용해 작은 수력 터빈을 돌려서
전기를 얻는 것이 주된 수력 이용 방식이었다.
그러나 전기 생산 규모가 점점 커지고 대규모 화력발전소나 수력발전소
가 들어섬에 따라 소규모 수력발전소는
자취를 감추고 말았다. 20세기 중엽부터 말까지 수력의 이용은 대형 댐
을 통한 발전밖에 없는 것으로
여겨졌고, 세계 곳곳에 커다란 댐과 수력발전소가 건설되었다. 이집트
의 아스완 댐이나 미국의 테네시 계곡
댐은 가장 대표적인 대형 수력발전소로 알려져 있는데, 우리나라의 수력
발전소도 소양호, 대청호, 팔당호
등 대부분 커다란 댐을 이용한 것들이다.



소형 수력발전기. 회전축에 발전기가 붙어 있어 밑에서 물이 세차
게 흘러가는 힘에 의해 돌아가면서
전기를 생산한다.

2. 대규모 수력 발전방식, 소규

수력 발전방식

강물은 기후가 크게 바뀌지 않는 한 마르지 않고 흐른다. 그러므로 그
속에 담겨 있는 에너지도 쓰면
없어지고 마는 것이 아니라 재생되는 것이다. 그러나 대형 수력발전소로
부터 얻어지는 전기는 재생가능한
에너지로 보기 어렵다. 대형 댐은 또한 이미 존재하던 자연을 크게 훼손
하고 생태계를 변형하기 때문에
환경친화적이지도 않다. 나일강에 건설된 아스완댐은 나일강 바닥으로
쓸려내려가는 토사를 가두어놓았고,
그 결과 나일강물이 홍수로 넘쳐날 때 비옥한 토사를 공급받던 나일강변
의 농토를 척박하게 만들고 말았다.
아스완댐은 주변 지역의 기후에도 변화를 가져왔고, 지각을 불안정하게
만들어 소규모 지진을 자주 유발했다.
댐 건설은 또 소형이든 대형이든 물고기들이 강을 따라 이동할 수 있는
통로를 막아버리기 때문에, 연어나
송어, 장어 같이 상류로 이동해서 알을 낳는 이동성 민물고기의 생존도
심각하게 위협한다. 이런 이유로
커다란 댐을 건설해서 전기를 생산하는 것은 재생가능 전기를 얻는 바람
직한 방식으로 여겨지지 않는다.

강물을 댐으로 막지 않고도 물의 흐름을 이용해서 전기를 생산하는 기술
은 지구온난화로 재생가능 에너지의
중요성이 부각됨에 따라 20세기 말부터 다시 보급되기 시작했다. 기술
도 다양해져서 물레방아에 설치된
것과 같은 수차에 발전기를 붙여서 전기를 얻는 간단한 방식부터, 강물
을 관으로 끌어들여서 빠르게 흐르게
한 후 낙차를 이용해서 발전기를 돌리는 방식 등이 있다.

규모 수력 발전도 풍력발전과 마찬가지로 매우 환경친
화적인 발전방식이다.
소규모 수력 발전의 경우 1kWh의 전기를 생산할 때 이산화탄소는 약 15
그램이 나온다. 이산화황은
1kWh당 0.03그램 정도 만들어진다.

3. 조수로부터 얻는 에너지
바다에서도 적절한 기술을 적용하면 에너지를 얻을 수 있다. 간만의 차
나 파도를 이용한 에너지 생산기술은
실용화 단계에 와 있다. 이들 기술 중에서 현재 이용되고 있는 것은 조
수를 이용한 조력발전이다. 조수는
달이 지구에 가하는 중력의 힘에 의해서 일어나기 때문에, 조력발전은
다른 대부분의 재생가능 에너지가
태양으로부터 오는 것과 달리 달의 끌어당기는 힘을 이용하는 것이다.

처음에 사람들은 간만의 차이가 심한 곳에 댐을 건설해
서 에너지를 얻으려고
했다. 바다에서도 강에 댐을 쌓는 수력발전과 같은 방식으로 전기를 생
산하려 했던 것이다. 이러한 조력발전에
적합한 지형은 밀물과 썰물이 강한 좁은 만이나 양쪽에 삐죽 나온 곶이
있는 바다물의 통로이다. 여기서
댐은 만이나 통로를 가로질러, 즉 조수의 방향과 직각으로 건설한다.

현재 전세계에서 가동중인 유일한 댐 방식 조력발전소는 프랑스의 부르
타뉴 해안 라 랑스에 설치된 것과
러시아에 설치된 것이다. 프랑스의 조력발전소는 1960년대에 건설되었
고, 발전용량은 240메가와트이다.
그밖에 간만의 차이가 심한 곳이 많은 영국에서도 조력발전이 시도되고
있다. 대형 수력발전과 마찬가지로
바다에 댐을 건설해서 발전하는 조력발전 방식은 바다를 막아 물의 흐름
에 커다란 영향을 주기 때문에,
어업이나 연안 양식업에 지장을 주고 갯벌을 파괴할 우려가 있다. 또한
연안 생태계에 부정적인 영향을
미칠 가능성도 많기 때문에 환경친화적인 것은 아니다.

최근에는 환경친화적인 조력발전 기술이 개발되었다.
이것은 댐에 설치되는
수력터빈을 이용하는 것이 아니라 풍력발전기에서 사용되는 것과 비슷
한 날개를 이용한다. 규모도 댐 방식에
비해서 훨씬 작다. 이것은 아래 그림과 같이 바다 밑바닥에 박힌 기둥
중간에 날개가 달려 있고, 이
날개가 조수에 따라 회전하면서 전기를 생산하도록 되어 있다. 날개는
해수면으로부터 10미터 아래에 놓여진다.
이러한 발전방식은 댐 방식에 비해서 여러 가지 잇점을 가지고 있는데,
바다의 경관을 해치지 않고 갯벌에도
아무런 영향을 미치지 않는다는 것이다. 이러한 발전기는 조수가 있는
곳에는 어디에나 큰 문제 없이 세울
수 있기 때문에 이것로부터 얻을 수 있는 전기의 양은 대단히 클 것이
다. 세계에서 조수가 가장 심한
영국의 경우 조수를 이용해 전기를 얻을 수 있는 양은 영국 전체 전기수
요의 20%로 추정된다.

자료제공 : 에너지대안센터

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