파력발전소

제주시 용수리 앞 해상에 설치된 국내 첫 파력발전소

파력발전소는 파도의 힘을 이용해 전기를 생산하는 발전소를 말한다.

한반도 해역의 전체 파력에너지는 650만 kw이며, 이러한 잠재자원의 10%인 65만 kw를 이용한다면 22만 가구에 전력공급이 가능하다. 한국의 실질적인 파력발전은 2003년부터 시작되었으며, 2006년 150W급 소형파력발전장치를 개발해 제주 차귀도 해역에 설치하였다. 또한 2016년 제주 한경면 용수리 앞 약 1.2km 해상에 규모 500kw급 시험용 파력발전소가 시험운영에 들어갔으며 총 250억 원을 투입하였다. 파력발전의 핵심설비인 터빈, 전력제어기 등을 순수 국내 기술로 개발했다. 또 2021년 11월16일에는 제주 추자도 '방파제 연계형 파력발전 실증플랜트'준공식을 개최했다.

포항에서는 소형 파력발전소를 설치해 시험 가동하였다. 남구 호미곳면 대보리 동북방 650m 지점에는 총 10억 원을 투입해 지름 10m, 높이 15m의 원통형 구조물을 설치하여 1시간에 최고 100kW의 전기 생산이 가능하다. 이는 연간 생산량 87만 6천kW로 약 250가구가 1년 동안 사용가능한 전기량이다.

파력발전

진동수주형 원리

파도를 이용해서 즉 파도의 압력으로 터빈을 돌려서 전기를 생산하는 것이다. 정도에 따라 차이는 있겠지만 호수처럼 항상 잔잔하지 않고 바다는 언제나 파도가 일고 있다. 파도의 상하 운동 에너지를 이용한다.

파력 발전에는 여러 작동원리가 작용한다.​

첫번째로 가동 물체형 원리가 있다. 우리가 흔히 볼 수 있는 바다위에 부표를 이용한 것이다. 바다 위에 부표를 띄워 놓고 부표가 물결에 따라 움직이는 것을 운동에너지로 전환하여 발전 하는 방식이다. 하지만 이 발전은 바다 위에 직접 떠 있는 부표라는 한계로 내구성에 굉장히 취약하다는 단점이 있다.

두번째는 월파형 원리가 있다. 파도가 많이 치는 방향에 맞추어 사면을 만들고, 파도가 사면을 치고 올라가 사면을 넘어설 때 파도가 중력에 의해 떨어지는 힘을 이용하여 발전시키는 방법이다. 또한 넘어온 해수를 저장하여 저장된 해수로 하부에 있는 터빈을 다시 한 번 회전 시킬 수 있다고 한다. 월파형 발전은 터빈이 파도를 직접 받지 않기 때문에 장치가 손상될 우려가 첫번째 가동 물체형 원리보단 안정성이 높다고 할 수 있다.

세번째로는 진동 수주형 원리가 있다. 파도의 상하로 움직이는 에너지를 이용하여 파도가 맞닿는 부분에 공기실을 만들어 공기가 움직이게 하는 방법이다. 파도가 높아지면 공기가 빠져나가고, 파도가 낮아지면 공기가 들어오는 흐름을 이용하여 터빈을 돌려 전기를 발전하는 방식이다.

제주 파력발전소 역시 세번째 발전 방식을 사용한다. 차귀도 해상의 파력발전소는 250kW급 터빈 2기를 장착한 500kW급 착저식 진동수주형 모델이다. 가로 37m, 세로 35.2m, 높이 29.5m 규모의 콘크리트케이슨 구조물로 중량은 1만2000톤에 달한다고 한다.

유니웨이브200 파력발전소

유니웨이브200 파력발전소

유니웨이브200(UniWave200)은 호주의 파력 발전 스타트업인 웨이브 스웰 에너지 (Wave Swell Energy)가 개발한 파력 발전기 프로토타입이다. 태즈메니아의 킹 섬(King Island) 연안에 배치된다. 유니웨이브200은 이름처럼 200kW급 파력 발전기로 물 위에 떠 있는 콘크리트 구조물 내부에 파도의 압력을 전기로 전환하는 시스템입니다. 프로토타입 시스템은 해안가에서 100m 떨어진 지점에 건설되었으며 대략 5.75m 깊이 바다에 잠겨 있습니다. 파도가 치면 밀폐된 내부 공간에 압력 변화가 일어나면서 발전기 상부에 있는 터빈을 돌리게 된다. 유니웨이브200의 특징은 비슷한 형태의 다른 파력 발전기와 다르게 공기가 한쪽 방향으로만 흐르는 방식이라는 점이다. 따라서 터빈이 한쪽 방향으로만 움직여 효율이 더 높다고 한다. 한쪽 방향으로 공기가 통하는 체크 밸브 방식을 이용한 것으로 보인다.

참고자료

• 파력 발전 국내외 시장 동향 - http://gift.kisti.re.kr/announce/analysis-report/2014/gtnet_14038.pdf
• 오미란 기자, 〈제주에 국내 첫 파력발전소 준공...해양에너지 개발 본격화〉, 《헤드라인제주》, 2016-07-01

같이 보기

• 파력발전
• 파력에너지
• 해양에너지

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