재생 가능 에너지 개발 기술의 이해
조력발전 파력발전
이조력과 파력발전에 관한 연구는 그 역사가 오래이지만 일반적인 실용화는 많은 과정을 거쳐 최근에 이르러서야 겨우 실용 단계에 들어섰다. 그 이유는, 물론 여타 재생 가능 에너지와 마찬가지로 입력이 저밀도이고 정상적(定常的)이지 못한 것이 원인이었다.
자원 이용의 측면에서뿐만 아니라 아름다운 자연을 보존하고 또 조화를 이루어 나가는 측면에서도 이제 재생 가능 에너지의 개발은 서둘러야 할 시대적 과제로 부상하고 있다. 특히 3면이 바다로 둘러싸인 우리나라로서는 풍력,...
재생 가능 에너지 개발 기술의 이해
조력발전 파력발전
이조력과 파력발전에 관한 연구는 그 역사가 오래이지만 일반적인 실용화는 많은 과정을 거쳐 최근에 이르러서야 겨우 실용 단계에 들어섰다. 그 이유는, 물론 여타 재생 가능 에너지와 마찬가지로 입력이 저밀도이고 정상적(定常的)이지 못한 것이 원인이었다.
자원 이용의 측면에서뿐만 아니라 아름다운 자연을 보존하고 또 조화를 이루어 나가는 측면에서도 이제 재생 가능 에너지의 개발은 서둘러야 할 시대적 과제로 부상하고 있다. 특히 3면이 바다로 둘러싸인 우리나라로서는 풍력, 태양열, 조력, 파력 등 발전에 관한 깊이 있는 연구가 절실하다.
머리말
조력과 파력발전에 관한 연구는 그 역사가 오래이지만 일반적인 실용화는 많은 과정을 거쳐 최근에 이르러서야 겨우 실용 단계에 들어섰다. 그 이유는, 물론 여타 재생 가능 에너지와 마찬가지로 입력이 저밀도이고 정상적(定常的)이지 못한 것이 원인이었다.
화석 에너지는 그것을 채굴하는 데 많은 비용이 들지만 고밀도이고 정상적인 변환에 적합하므로 결과적으로 코스트가 낮아 지금까지 이용되어 왔다. 그러나 지하자원은 생산지와 매장량에 한계가 있는 관계로 조만간 고갈을 면할 수 없을 것이며, 따라서 갈수록 가격은 상승할 것이므로 우리나라처럼 수입 의존도가 높은 나라에서는 경제적으로 어려운 국면에 처하게 될 것이 자명하다.
뿐만 아니라 화석 연료는 에너지 변환 과정에서 CO2 등의 유해 가스를 발생하여 대기를 오염시킨다. 그리고 원자력 발전은 대용량 발전에는 유리하지만 일단 사고나 재해가 발생한다면 그 피해가 너무 크다. 특히 우리나라처럼 좁은 땅덩어리에 많은 원자력 발전소를 밀집하여 건설하게 된다면 그만큼 위험에 대한 우려도 클 수밖에 없다.
이와 같은 여러 배경 때문에 EU 여러 나라들은 재생 가능 에너지를 기간 에너지원으로 하는 정책 변환을 시도하고 있다.
그리고 풍력발전으로 다진 개발 경험을 이제는 조력과 파력 및 태양광발전을 향해 전개해 나아가고 있다.
하지만 가장 선결문제는 과연 우리나라 연근해에, 혹은 연안에 조력발전으로 발전할 만한 적지가 얼마나 존재하느냐, 파력발전소를 건설할 만한 파력 파워가 얼마나 존재하느냐가 관건이다. 이와 관련하여 우리나라 해양조사원의 조사와 연구활동에 기대되는 바가 크다.
자원 이용의 측면에서뿐만 아니라 아름다운 자연을 보존하고 또 조화를 이루어 나가는 측면에서도 이제 재생 가능 에너지의 개발은 서둘러야 할 시대적 과제로 부상하고 있다. 특히 3면이 바다로 둘러싸인 우리나라로서는 풍력, 태양열, 조력, 파력 등 발전에 관한 깊이 있는 연구가 절실하다.
필자의 식견 부족으로, 그리고 이 분야에 관한 자료 부족으로 미비한 점이 많지만 앞으로 수정, 보완해 나갈 것을 다짐하며, 이 분야에 조금이라도 도움이 될까 하여 감히 책을 상재하게 되었다.
끝으로, 책을 엮는 과정에서 많은 격려와 조언을 아끼지 않으신 윤창주 박사에게 감사 드리며, 해양조사원의 변도성 박사, 한국수자원공사의 송의복 전문위원, 김준규 기술사에게도 깊히 감사 드린다.
-편저자

제1장 해양(Ocean) 에너지
1.1 해양 에너지의 종류 / 12
1.2 조석(Tides) / 14
1.2.1 조력발전의 원리 / 14
1.2.2 에너지의 양과 파워 / 15
1.2.3 세계의 조력에너지 / 18
1.2.4 실적 예 / 20
1.3 해류·조류(Oceanic and Tidal Currents) / 22
1.3.1 우리나라의 조류애너지 자원도 / 22
1.3.2 해류·조류발전 시스템 / 31
1.4 파랑(Waves) / 33
1.5 해양 온도차 에너지(Ocean Thermal Energy) / 34
1.5.1 온도차 에너지 / 34
1.5.2 시스템의 기본 개념 / 34
1.6 염분 농도차(Salinity Difference) / 37
1.7 세계의 개발 상황 / 38
조력발전
제2장 조력발전의 기본 개념
2.1 서 론 / 42
2.2 바닷물의 흐름－해류 / 45
2.2.1 취송류 / 45
2.2.2 지형류 / 46
2.3 조력발전의 구분 / 48
2.3.1 조류 시스템(tidal system) / 48
2.3.2 방조제 방식 / 49
제3장 조류발전기
3.1 조류발전기 / 54
3.2 조류발전기의 기본형 / 56
3.3 원통관형 조류발전 터빈 / 61
3.4 원통관 터빈의 종류 / 63
3.5 송전선 연결 / 64
3.5.1 장 점 / 64
3.5.2 단 점 / 65
제4장 조력발전 사례 연구
4.1 라랑스 방조제 조력발전소 / 68
4.2 세계의 주요 사례 / 70
4.3 방조제 조력발전 기술 / 76
4.4 경제성 / 77
4.5 사회적 영향 / 78
4.6 환경적인 영향 / 79
4.7 스팅레이 조력 에너지 시스템의 전망 / 80
4.8 조력발전 시설의 운전 / 81
4.9 각국의 조력발전 계획 / 83
4.10 우리나라 서해안에 친환경 조력발전소 러시 / 84
파력발전
제5장 파도의 에너지
5.1 파력발전 / 92
5.2 파도의 선형이론 / 95
5.3 바다의 파도 / 100
5.3.1 파랑 데이터 정리법 / 100
5.3.2 대표파와 유의파 / 102
5.3.3 1회 관측 데이터의 통계적 성질 / 103
5.3.4 장기간의 통계적 성질 / 104
5.3.5 파도의 스펙트럼 / 105
5.4 파도의 에너지 / 108
5.4.1 규칙파의 에너지(Power of Regulatr Wave) / 108
5.4.2 불규칙파의 에너지 / 109
5.4.3 천수역에서의 불규칙파 파워 / 111
5.4.4 유한 진폭파의 에너지 / 112
5.5 파력(波力) / 114
5.5.1 파력의 종류 / 114
5.5.2 고립된 물체애 작용하는 파력 / 114
5.5.3 불투과 벽체에 작용하는 파력 / 120
제6장 파력발전 시스템
6.1 파력발전 시스템 / 126
6.2 파력발전의 원리 / 128
6.3 전력 공급의 과제 / 133
6.4 진자식 파력발전 장치 / 138
6.4.1 진자(pendlum)식 파력발전 장치 / 138
6.4.2 진자식 파력발전의 이론 / 142
6.5 동력 변환기구와 유압변속기 / 152
6.6 발전기 / 157
6.7 해역의 환경대책 / 160
6.7.1 바닷물에 의한 부식 방지와 기전력으로 인한 전기부식의 방지 / 160
6.7.2 태풍 때의 이상 파랑에 대한 방어 / 162
6.7.3 잠함, 진자, 유압펌프를 총합한 최적 결합 / 164
6.7.4 물보라 대책 / 167
6.8 설계 예 / 171
6.8.1 250kW급 파력발전 장치 / 171
6.8.2 250kW 진자식 파력발전 장치의 설계 / 174
6.8.3 정격 시방결정법과 결정 예 / 175
6.9 진자식 파력발전 장치의 운전 성능 / 184
6.10 해상 발전용(부체형)300kW 진자식 파력발전 장치 / 195
6.11 파력발전 부이(Heave & Pitch Buoy) / 198
6.12 각종 파력발전 시스템 / 200
6.12.1 사상(蛇狀)부체형：Pelamis / 201
6.12.2 McCabe Pump 해수 담수화 장치 / 205
6.12.3 해수 순환 장치 The Wave Plane / 207
6.12.4 해상 파력발전 장치 Wave Dragon / 209
6.13 파력발전 시스템의 결론 / 212
참고문헌 / 213
제7장 파력발전 잠함
7.1 수실과 잠함 / 218
7.2 OWC 발전 잠함 / 219
7.3 진자식 발전 잠함 / 221
7.3.1 무로란공대의 실험 플랜트 잠함 / 221
7.3.2 안정조건 / 221
7.3.3 진자식의 파력 실험 / 227
7.3.4 개구 잠함의 파력 실험 / 229
7.4 전자식 파력발전 잠함의 파력안정설계법 / 232
제8장 획득한 에너지의 이용
8.1 에너지 획득지점 / 236
8.2 전력 이외의 용도 / 238
8.3 다기능 시설로서의 파력발전 / 239
8.3.1 항만·해안시설과의 복합 이용 / 239
8.3.2 다른 재생 가능 에너지와의 복합 이용 / 240
8.4 시스템 설치의 환경영향과 다른 산업과의 경합 / 242
8.5 에너지 코스트 추정 / 245
8.5.1 발전 코스트 / 245
8.5.2 토탈 코스트 / 245
8.5.3 계산 예 / 246
8.6 실용화를 위한 과제와 적합지 선택 / 249
파력발전의 기술개발 연표 / 251