재생 에너지는 활발하고 급속히 성장하는 산업입니다. 비교적 잘 알려지지 않은 재생 에너지 분야 중 하나는 조수에서 에너지를 얻는 해양 에너지 수집입니다. 해양에서 에너지를 수집하는 것은 어려운 과제일 수 있지만, 여전히 과학자들은 효과적이고 환경을 보호하는 방식으로 이를 실현하기 위해 다양한 디자인을 수정하고 테스트하고 있습니다. 이들의 목표는 상용화 가능한 생태 친화적이고 안정적이며 안전한 솔루션을 찾는 것입니다.
여기서는 해류 터빈에서 미로 같은 파력 에너지 수집 디자인에 이르기까지 몇 가지 유망한 해양 에너지 수집 디자인을 살펴보겠습니다.
파력 에너지 수집
파력 에너지는 전 세계 연안 지역을 따라 안정적이고 일관적이며 비교적 예측 가능합니다. 에너지 밀도가 태양 에너지의 5배이고, 풍력의 10배에 달해 매우 효율적인 에너지원입니다. 미국의 경우 해양 발전으로만 국내 에너지 수요의 최대 3%가 충당됩니다.
Daniel Petcovic는 파력 에너지 기술 전문 기업인 CorPower Ocean의 프로그램 관리자입니다. 그는 파력 에너지의 잠재력이 오늘날 전 세계에 건설된 핵 발전 용량의 4배가량 될 것으로 생각합니다.
역사적으로 파력 에너지 연구는 에너지 흡수를 완화하여 선박 및 고정 구조물을 보호하는 방법을 모색했습니다. 따라서 파력 에너지 수집 기술에서는 전략적 사고를 뒤집는 것이 주요한 과제 중 하나가 됩니다. 즉, 파력 에너지를 회피하는 것이 아니라 수집할 수 있는 구조물 및 장치를 개발하는 것이 목표입니다.
조력발전소
조력발전소는 조수 변화에 의존하는 전략적으로 배치된 댐입니다. 이러한 발전소에서는 해수가 발전 터빈을 거슬러 흐르도록 유도됩니다. 이를 위해 각 발전소는 만 또는 하구의 좁은 입구와 같이 쉽게 격리되는 조수에 정밀하게 배치되어야 합니다. 전 세계적으로 다수의 조력발전소가 상용으로 건설되었습니다. 한국의 시화호 조력발전소는 세계 최대 규모로서 발전량은 254MW입니다. 불행히도 대규모 조력발전소는 강에 건설되는 댐과 비교하여 생태 영향이 상당합니다.
해류 터빈
윈드 터빈과 마찬가지로 해류 터빈은 해류를 이용하여 발전 모터를 회전시킵니다. SIMEC Atlantis와 같은 기업은 약 1.5MW를 발전할 수 있는 해류 터빈을 테스트한 바 있습니다.
물은 공기보다 밀도가 높아 동일한 규모라면 수력 터빈이 풍력 터빈보다 현저히 작을 수 있습니다. 하지만 이번에도 지리적 여건이 이러한 터빈의 위치 및 구현을 제한합니다. 효과적으로 작동하려면 해류 터빈은 해류가 빠르게 흐르는 고유속 구역에 배치되어야 합니다.
Wonder-Buoy와 CorPower Ocean
CorPower Ocean은 Wired 잡지가 이 회사의 파력 에너지 수집 장치를 소개한 2016년 특집으로 주목을 받았습니다. 지금은 CorPower C3라고 불리는 이 장치는 부표 형태의 파력 에너지 변환기입니다. 이 장치는 해수의 상하 운동과 제어 가능한 공명 증폭기를 사용하여 일정한 스펙트럼의 파동 주기에서 고효율 전기 생성이 가능한 선형 운동 기기를 구동합니다. 대부분의 파력 에너지 수집 장치는 1~1.5MWh/ton의 구조 효율을 구현하지만, C3는 이론적으로 이보다 5배 높은 효율이 가능합니다.
결론
해양 에너지는 안정성과 일관성 때문에 향후 재생 에너지 연구 및 구현에 적합한 소스입니다. 오늘날 해양 에너지 수집은 1980년대 풍력발전과 마찬가지로 개발(및 수익성) 단계에 접어들었습니다. 현재로서는 비용이 매우 높고 채택이 매우 제한적이라는 의미입니다. 그러나 확장 가능하고 효율적이며 환경 친화적인 해양 에너지 수집 솔루션 개발 노력이 경쟁적으로 벌어지고 있습니다. 이러한 연구개발이 성공하면 이 기술은 머지 않아 전 세계에서 구현되어 우리 주변의 해안 지역에 청정 재생 에너지를 공급하게 될 것입니다.