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해양 에너지

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목차

1. 개요

해양 에너지는 해양의 표면파, 유체 흐름, 염분 농도차 및 열적 차이를 활용하는 에너지로, 조력, 조류, 파력, 해류, 해양 온도차, 염분차 에너지 등으로 분류된다. 이론상 연간 2만~8만 테라와트시(TWh/y)의 전력 생산 잠재력을 가지며, 해상 풍력 발전, 해양 온도차 발전, 파력 발전, 염분차 발전, 해류 발전, 조류·조석력 발전을 포함한다. 해양 에너지 개발은 해양 생물의 충돌 위험, 전자기장 및 수중 소음, 퇴적물 수송 및 수질 변화 등 환경적 영향을 미칠 수 있다.

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해양 에너지
지도 정보
개요
정의바다에서 얻을 수 있는 에너지
관련 기술조력 발전
파력 발전
해수 온도차 발전
염분차 발전
해류 발전
해양 에너지 종류
조력 발전조수 간만의 차이를 이용한 발전
파력 발전파도의 움직임을 이용한 발전
해수 온도차 발전표층수와 심층수의 온도 차이를 이용한 발전
염분차 발전염분 농도 차이를 이용한 발전
해류 발전해류의 흐름을 이용한 발전
잠재력
높은 잠재력바다는 넓은 면적을 가지고 있으며, 지구의 70%를 덮고 있음
지속 가능한 에너지원재생 가능 에너지 자원으로, 환경 친화적임
기술적 어려움
높은 건설 비용해양 환경에 대한 장비 설치 및 유지 보수 비용이 높음
해양 환경 조건부식, 파도, 해류 등 해양 환경에 적합한 기술 개발이 필요함
상용화 어려움기술 개발 및 상용화에 어려움이 있음
환경 영향
생태계 영향해양 생태계에 미치는 영향에 대한 평가 및 연구가 필요함
소음 공해발전 시설 운영으로 인한 소음 공해가 발생할 수 있음
활용 분야
발전전력 생산
담수화해수 담수화 시설에 에너지 공급
난방 및 냉방건물 냉난방에 에너지 공급
관련 기술 동향
기술 개발다양한 해양 에너지 기술 개발 연구 활발
상용화 노력기술 개발을 통한 상용화 노력 진행 중
정책적 지원정부 차원의 정책적 지원 확대 추세

2. 해양 에너지의 종류

해양은 표면파, 유체 흐름, 염분 농도차 및 열적 차이와 같은 형태로 방대하고 대부분 미개발된 에너지원을 가지고 있다. 해양 에너지는 일반적으로 다음과 같이 6가지로 분류된다.[14]

해양 에너지의 종류와 잠재량
종류잠재량 (연간 발전량)
해상 풍력발전53000TWh
해양온도차발전(OTEC)10000TWh
파력발전8000~80000TWh
염분차발전2000TWh
해류발전>800TWh
조류·조석력발전>300TWh



이론상의 잠재력은 400만에서 1800만 석유환산톤(ToE)과 맞먹는다.

이론상의 지구 해양에너지 자원[16]
용량
(기가와트)		연간생산
(TW·h)		형태
5,00050,000해양 발전[17]
202,000삼투압 발전
1,00010,000해양 열 에너지
90800조석 에너지
1,000—9,0008,000—80,000파력 에너지



미국 및 국제 해역에서 해양 및 수력 운동(MHK) 또는 해양 에너지 개발에는 다음 장치를 사용하는 프로젝트가 포함된다.


  • 파도가 상당한 개방된 해안 지역의 파력 발전 변환기
  • 해안 및 기수 지역에 배치된 조류 터빈
  • 빠르게 흐르는 강의 강내 터빈
  • 강한 해류 지역의 해류 터빈
  • 열대 심해의 해양 열 에너지 변환기


해저에 있는 석유나 천연가스 등의 고갈성 에너지 자원을 가리키기도 한다.

2. 1. 조력 에너지

조력발전은 흐르는 물의 움직임에서 에너지를 얻는 방식으로, 수력 발전의 한 형태이다. 조력발전은 조류발전, 조력발전(댐 방식), 동적 조력 발전 세 가지로 나뉜다.

2. 1. 1. 조류 발전

해양 에너지의 이론상의 잠재력은 400만에서 1800만 석유환산톤(ToE)과 맞먹는다.[16]

해양 에너지 종류별 잠재량 (연간 발전량)
종류잠재량 (연간 발전량)
해상 풍력발전53000TWh
해양온도차발전(OTEC)10000TWh
파력발전8000~80000TWh
염분차발전2000TWh
해류발전>800TWh
조류·조석력발전>300TWh


2. 1. 2. 조력 발전 (댐 방식)

이론상 조력 발전의 잠재력은 400만에서 1800만 석유환산톤(ToE)과 맞먹는다.[16]

이론상의 지구 해양에너지 자원[16]
용량
(기가와트)		연간생산
(TW·h)		형태
90800조석 에너지



해양 에너지는 일반적으로 6가지로 분류되며, 조력 발전(조류·조석력 발전)의 잠재량은 연간 300TWh 이상이다.[14]

2. 2. 파력 에너지

이론상의 잠재력은 400만에서 1,800만 석유환산톤(ToE)과 맞먹는다.

이론상의 지구 해양에너지 자원[16]
용량
(기가와트)		연간생산
(TW·h)		형태
1,000—9,0008,000—80,000파력 에너지



태양 에너지는 온도 차이를 만들고, 이는 바람을 생성한다. 바람과 수면의 상호 작용으로 파도가 생성되며, 파도가 형성될 수 있는 거리가 길수록 파도는 더 커진다. 전 세계 바람의 방향 때문에 파력 에너지 잠재력은 남반구와 북반구 모두에서 서해안의 위도 30°~60° 사이에서 가장 크다. 파력 에너지를 기술 유형으로 평가할 때, 가장 일반적인 네 가지 접근 방식인 점흡수 부이, 표면 감쇠기, 진동 수주 및 월파 장치를 구분하는 것이 중요하다.[8]

파력 에너지 부문은 상업적 실현 가능성을 향한 긍정적인 조치를 취하면서, 산업 발전에 있어 중요한 이정표에 도달하고 있다. 더욱 발전된 장치 개발자들은 이제 단일 장치 시험 장치를 넘어 어레이 개발 및 다중 메가와트 프로젝트로 진행하고 있다.[9] 주요 유틸리티 회사들의 지원은 이제 개발 과정 내 파트너십을 통해 나타나고 있으며, 추가 투자와 일부 경우 국제 협력을 가능하게 하고 있다.

단순화된 수준에서 파력 에너지 기술은 연안 및 외해에 위치할 수 있다. 파력 에너지 변환기는 또한 특정 수심 조건(심해, 중간 수심 또는 천해)에서 작동하도록 설계할 수 있다. 기본적인 장치 설계는 장치의 위치와 의도된 자원 특성에 따라 달라진다.

파력 발전의 잠재량(연간 발전량)
8000~80000TWh


2. 3. 해류 에너지

강한 해류는 수온, 바람, 염분, 해저지형, 그리고 지구의 자전의 결합으로 생성된다. 태양은 바람과 온도 차이를 유발하는 주요 원동력으로 작용한다. 해류는 방향 변화 없이 유속과 흐름 위치의 변동이 거의 없기 때문에, 터빈과 같은 에너지 추출 장치를 배치하기에 적합한 장소일 수 있다.

해류는 전 세계 여러 지역의 기후를 결정하는 데 중요한 역할을 한다. 해류 에너지 제거의 영향에 대해서는 거의 알려져 있지 않지만, 원거리 환경에서 해류 에너지를 제거하는 것의 영향은 심각한 환경 문제가 될 수 있다. 블레이드 충돌, 해양 생물의 얽힘, 음향 효과와 같은 일반적인 터빈 문제는 여전히 존재하지만, 해류를 이동 목적으로 이용하는 해양 생물의 다양한 개체군이 존재하기 때문에 이러한 문제가 더욱 심화될 수 있다. 위치가 더 먼 해역에 있을 수 있으므로, 해양 환경에 전자기 출력으로 영향을 미칠 수 있는 더 긴 전력 케이블이 필요할 수 있다.[5]

해류 에너지의 잠재량(연간 발전량)
해류발전>800TWh


2. 4. 해양 온도차 에너지

해양 온도차 발전은 물의 온도 차이를 이용하여 에너지를 생산하는 방식이다. 햇빛에 의해 가열되는 표면과 햇빛이 도달하지 않는 깊은 곳의 온도 차이를 이용한다. 이러한 온도차는 열대 해역에서 가장 크기 때문에, 이 기술은 해당 지역의 해수에서 가장 효과적으로 적용될 수 있다. 유체는 종종 증기로 변하여 터빈을 구동하고, 이는 전기를 생산하거나 담수화된 물을 생산할 수 있다. 시스템은 개방형 순환, 폐쇄형 순환 또는 하이브리드일 수 있다.[7]

해양 온도차 에너지 잠재량 (연간 발전량)
해양온도차발전(OTEC)10000TWh


2. 5. 염분차 에너지

이론상 잠재력은 400만에서 1800만 석유환산톤(ToE)과 맞먹는다.[16]

이론상의 지구 해양에너지 자원
용량
(기가와트)		연간생산
(TW·h)		형태
202,000삼투압 발전



민물과 바닷물이 섞이는 강 어귀에서는 염분 농도차에 따른 에너지를 압력 지연 역삼투(PRO) 공정 및 관련 변환 기술을 이용하여 활용할 수 있다. 또 다른 시스템은 바닷물에 잠긴 터빈을 통해 담수가 상승하는 것을 이용하는 시스템이며, 전기화학 반응을 포함하는 시스템도 개발 중이다.

1975년부터 1985년까지 압력 지연 역삼투(PRO) 및 RED 발전소의 경제성에 대한 상당한 연구가 진행되었고 다양한 결과가 나왔다. 일본, 이스라엘, 미국과 같은 다른 국가에서도 소규모 염분 발전 생산에 대한 조사가 이루어지고 있다. 유럽에서는 노르웨이와 네덜란드에서 연구가 집중되고 있으며, 두 곳 모두 소규모 파일럿 시스템을 시험하고 있다. 염분 농도차 에너지는 민물과 바닷물 사이의 염분 농도 차이에서 얻을 수 있는 에너지이다. 이 에너지원은 열, 폭포, 바람, 파도 또는 방사선과 같은 형태로 자연에서 직접 발생하지 않기 때문에 이해하기 쉽지 않다.[6]

해양 에너지는 일반적으로 6가지로 분류되는데, 그중 염분차 발전의 잠재량(연간 발전량)은 2000TWh이다.[14]

3. 해양 에너지의 잠재력

이론상의 잠재력은 400만에서 1800만 석유환산톤(ToE)과 맞먹는다.[16]

이론상의 지구 해양에너지 자원[16]
용량
(기가와트)		연간생산
(TW·h)		형태
5,00050,000해양 발전[17]
202,000삼투압 발전
1,00010,000해양 열 에너지
90800조석 에너지
1,000—9,0008,000—80,000파력 에너지



해양 온도, 염분, 조류, 해류, 파랑 및 너울의 변화를 통해 연간 2만~8만 테라와트시(TWh/y)의 전력 생산 잠재력이 있다.[2]

전 세계 잠재력
형태연간
생산량
조력 에너지>300 TWh
해류 에너지>800 TWh
삼투압 발전2,000 TWh
해양 열에너지10,000 TWh
파력 에너지8,000–80,000 TWh
출처: IEA-OES, 2007년 연례 보고서[3]



인도네시아는 4분의 3이 바다인 군도 국가로서 인정받는 해양 에너지 잠재력은 49GW이고 이론적인 잠재력은 727GW이다.[4] 해양 에너지는 일반적으로 다음 6가지로 분류된다.[14]

해양 에너지의 잠재량 (연간 발전량)
종류잠재량(연간 발전량)
해상풍력발전53000TWh
해양온도차발전(OTEC)10000TWh
파력발전8000~80000TWh
염분차발전2000TWh
해류발전>800TWh
조류·조석력발전>300TWh


4. 해양 에너지 개발의 환경적 영향

해양 에너지 개발과 관련된 일반적인 환경적 우려 사항은 다음과 같다.


  • 조류 터빈 날개에 해양 포유류와 어류가 충돌할 위험[10]
  • 해양 에너지 장치 작동으로 전자기장 및 수중 소음이 발생하여 생기는 영향[11]
  • 해양 에너지 프로젝트의 물리적 존재 및 해양 포유류, 어류, 해조류의 행동 변화(유인 또는 회피)에 대한 잠재적 영향
  • 퇴적물 수송 및 수질 등 근거리 및 원거리 해양 환경 및 과정에 대한 잠재적 영향[12]


테티스 데이터베이스는 해양 에너지의 잠재적 환경 영향에 대한 과학 문헌과 일반 정보에 대한 접근을 제공한다.[13]

5. 대한민국 해양 에너지 개발 현황 및 전망

이전 답변에서 원본 소스(source)가 제공되지 않아 내용을 작성할 수 없다고 말씀드렸습니다. 여전히 원본 소스가 없는 상황이므로, 주어진 지시사항에 따라 수정할 내용이 없습니다. 원본 소스가 제공되면 지시사항에 맞춰 내용을 작성하고, 필요한 경우 수정까지 완료하여 출력하겠습니다.

참조

[1] 간행물 Future Marine Energy. Results of the Marine Energy Challenge: Cost competitiveness and growth of wave and tidal stream energy Carbon Trust 2006-01-00
[2] 웹사이트 Ocean—potential https://www.iea.org/[...] 2016-08-08
[3] 웹사이트 Implementing Agreement on Ocean Energy Systems (IEA-OES), Annual Report 2007 https://web.archive.[...] 2016-02-09
[4] 웹사이트 Indonesian Ocean Energy https://web.archive.[...] 2018-04-05
[5] 웹사이트 Tethys http://tethys.pnnl.g[...] 2014-04-21
[6] 웹사이트 Ocean Energy Europe - Salinity Gradient https://web.archive.[...] 2014-02-20
[7] 웹사이트 Tethys http://tethys.pnnl.g[...] 2014-09-26
[8] 웹사이트 Tethys http://tethys.pnnl.g[...] 2014-04-21
[9] 웹사이트 Ocean Energy Europe - the trade association for ocean renewables - Home http://www.oceanener[...] 2014-02-20
[10] 웹사이트 Dynamic Device - Tethys http://tethys.pnnl.g[...] 2018-04-05
[11] 웹사이트 EMF - Tethys http://tethys.pnnl.g[...] 2018-04-05
[12] 웹사이트 Tethys http://tethys.pnnl.g[...] 2014-04-21
[13] 웹사이트 Tethys https://web.archive.[...]
[14] 서적 ターボ機械 一般社団法人ターボ機械協会 2019-11-10
[15] 간행물 Future Marine Energy. Results of the Marine Energy Challenge: Cost competitiveness and growth of wave and tidal stream energy Carbon Trust 2006-01-00
[16] 간행물 Implementing Agreement on Ocean Energy Systems (IEA-OES), 2007년 연보 국제에너지기구(IEA)
[17] 웹인용 Ocean Current Energy Potential on the U.S. Outer Continental Shelf http://ocsenergy.anl[...] 2006-05-00

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