해양 온도차 발전의 현황

 및 발전 가능성

 

8조 발표자

9829005

김 상 주

20010635

최 선 주

20010646

최 진 희

 

 

목        차

1. 주 제 선 정 동 기

 

2. 서                  론

 - 해 양   온 도 차   발 전 의   정 의
 - 가       능      한         나       라

3. 본                  론

 - 해 외 사 례(프랑스,미국,일본,대만)
 - 국내 발전가능성 / 시도

4. 결                  론

 - 해 양   온 도 차  발 전 의   장/단점
 - 경     제     성     전   망

5. 우  리  의   생  각

 

      6. 참 고 문 헌/web site

 

 

 

주 제  선 정  동 기

 해양 에너지 공학 수강 후 관심도 증대

 대체 에너지로서의 발전 가능성

 국내의 발전 가능성(포항 앞바다) 대두

 

 

서        론

  

해양 온도차 발전의 정의


  - 태양에너지를 받은 해수면의 온도와  극지방의 해류로 인한 700~ 1000m  깊이의 차가운 해류의 온도차를 이용

     하여 전력을 생산하는 발전 방식
 

 

OPEN CYCLE OTEC

 

 

CLOSE CYCLE OTEC

 

 

HYBRID CYCLE OTEC

 

가   능   한      나    라

아     시     아

  인도, 인도네시아, 쓰리랑카, 태국, 중국, 일본, 한국, 필리핀, 몰디브, 말레이시아

아  프   리  카

  앙고라, 가나, 카보베르데, 기니아 비사오, 코트디브아르, 스와질란드, 소말리아,
  마다카스칼, 남아프리카,  모잠비크, 모리샤스, 모리타니아, 모로코왕국

북 아 메 리 카

  미국, 엘살바도르, 쿠바, 과테말라, 코스타리카, 자메이카, 도미니카, 트리니다드 토바고,
  니카라과, 아이티, 파나마, 바하마, 발도바도스, 온두라스, 멕시코

남 아 메 리 카

  아르헨티나, 우루과이, 에콰도르, 가이아나, 그레나다, 콜롬비아, 수리남,
  칠레, 브라질, 베네수엘라, 페루, 볼리비아

오 세 아 니 아

  오스트리아, 통가, 나우루, 서사모아, 뉴질랜드, 파프아 뉴기니, 피지, 베라우

 

 

 

본        론

 

해  외  사  례

프  랑  스

남태평양의 타히티 섬에 5000 ㎾급 해양 온도차 발전소 건설을 계획하고 있고, 북구의 핀란드도 스페인과 공동으로 저온도차 OTEC 시스템을 이용한 해수 담수화 장치 개발을 추진하고 있으며, 자마이카에 MW급 발전소 건설을 추진중이다.

미     국

80년대 초에 이미 160 ㎾급의 해양 온도차 발전에 대한 실증 실험을 마친바 있으며, 하와이에는 50 ㎾급의 상용 발전소가 가동중이고(Mini OTEC) 10만 ㎾급의 대규모 발전소가 건설되고 있다. 하와이 주변해역에 해양온도차 발전소를 건설해 운영중인 미국은 2000년부터 해양온도차 발전을 통해 일부 연안지역에 전력을 공급할 계획이다.

일      본

일찍부터 Sun-Shine 계획의 일부로 해양 온도차 발전 기술의 개발을 추진하여 Tokushima에 50 ㎾급, Saga대학에 75 ㎾급, Toyama에 3.5 ㎾급, 국제 협력 사업으로 Nauru 섬에 100 ㎾급 시범 발전소를 건설하여 가동하고 있으며, 100 0㎾급에 대한 실증 실험을 수행하고 있으며 동남아국가에 관련기술을 수출까지 하고 있다 그리고 남태평양 타히티섬에 5000㎾급 온도차 발전소 건설을 추진하고 있다.

대      만

대만에서는 1980년대에 들어와 해양온도차 발전에 대한 관심이 높아져 정부주도로 심도있는 연구를 시작하였다. 현재, 대만은 세계에서 해양온도차 발전의 실용화를 향해 가장 적극적으로 몰두하고 있는 나라가 되었다. 대만에서는 1970년대의 일본이나 미국 이상으로 각종 과제에 몰두하고 있다. 1994년 3월에 영국에서 개최된 국제회의에도 많은 사람들이 참가하였다.

 

국내 발전 가능성  /  시도

 한국 연근해역 해양조사 결과 1966년 부터 1995년 까지 30년간 수온 값을 격월별 및 표준수심별(0, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500M)로 평균한 결과 6월의 경우 표면과 수심 200M의 온도차가 15~18도를 보였고, 8월의 경우도 6월과 유사하나15~24도의 분포를 보였다. 10월의 경우는 15~21도의 분포되어있었다. 1991년에 발표한 국내 탐사에서는 국내에 20도 이상의  온도차가 나는 지역이 없다고 발표를 했었다.

 하지만 8월과 10월에 동해연안에서 20도 이상의 차이를 보이는 지역이 나타났다. 이 결과를 통해 해양온도차 발전소 운영여부를 해수온도차 20도 이상으로 기준한다면 포항 연근해역에서 8월부터 10월까지 발전이 가능한것으로 판단된다. (한국근해 해양 온도차 발전소의 입지선정에 관한 기초연구-지리정보학회지 1권 2호 44~55,1998)

  해양 에너지 자원(해양자원의 지식, 허영택 1989년 EM문고) 122~148쪽에 보면 온도차 발전의 첫번째 조건이 표층~저층간의 온도차가 15도 이상이어야 한다고 지적하였다.

  이 조건을 국내에 적용 하면 15도 이상의 온도차 조건에서 발전이 가능하다면 동해 연안 및 근해역 대부분의 해당되는 것으로 나타났으며 일년중 6~12월에 걸쳐 온도차 발전소를 가동시킬수 있음을 알수 있다.

  또한 해외의 사례를 보면 저충수를 상승시키는 파이프의 길이가 1,000M 이상이 요구되나 동해에에서는 그 절반인 500M이하의 시설물로도 가능하다고 한다.

 

인하대 열공학 연구실 팀은 지난 2000년 서인천 화력발전소에서 나오는 수증기를 이용하여 20KW급 파이롯 플랜트를 설치하여 성과를 발표하였다.   (20KW급 해양온도차 파이롯 플랜트 성능실험, 대한설비공학회지)

 

서인천 화력발전소 전경

20kW급 파이롯 플랜트

파이롯 플랜트 시퀜스도

 

 

결        론

해양온도차 발전의 장점

① 이산화탄소(CO2)와 같은 유해물질을 발생시키지 않는 청정 자연에너지이다.

② 연료의 수송을 필요로하지 않고, 에너지공급원이 무한하다.

③ 발전소 건설을 위한 특별한 용지가 필요하지 않다.

④ 기기장치에 특수한 금속재료를 사용할 필요가 없다.

⑤ 기존 화석연료를 전혀 소비하지 않는다.

⑥ 막대한 양의 담수를 얻게 되며. 그 밖의 부산물로는 식염 마그네숨, 요오드 등의 해수중 자원을 얻을 수 있다.

⑦ 에너지 저장고가 필요없는 데다 날씨에 관계없이 연중 가동할 수 있다.

⑧ OTEC 처리에서 사용되는 차가운 원양수는 영양 또한 풍부해서  해안이나 육지 근처에 있는 해양 생물과 식물을 배양하는데     사용 될 수 있다.

 

해양온도차 발전의 단점

① 열효율이 별로 좋지 않다.

② 장치가 대형화되어야 하기 때문에 건조비가 많이 소요되어 경제적으로 문제가 된다.

③ 심해에서 냉각수를 끌어올리는 배관설비에 열절연성, 내부식성, 내파성 유지가 곤란하다.

④ 파일럿 플랜트에서의 운영자료 결여 ⇒ 실패시 투자 비용 손실이 크다.

⑤ 생물 때문에 생기는 오염을 막기 위한 대책을 필요로 한다.

⑥ 복수기로부터 따뜻해진 해수를 해양으로 유출시키면 부근 해황이 변하게 되어 최초에 생각했던 온도차 확보가 어렵다.

 

 

경 제 성  전 망

 발전소의 가치기준은 경제성이 좋다고 해서 최고라고 결정이 되던 시대도 이제는 지나가고 발전의 원가가 저렴하면서 인류에게 피해를 주지 아니하는 조건을 만족하여야 하며 자연의 무공해 에너지이어야 한다는 대에 더 큰 비중을 두는 시대로 전환되어 간다는 사실도 알아야 한다.

 해양온도차 발전은 파력이나 풍력발전에 비해 예측이 가능한데다 연료가 들지 않고 공해발생이 없으며 저장기술도 필요없어 초기 투자비용은 원자력이나 화력발전에 비해 더 들지만 장기적으로는 훨씬 경제적이라고 한다.

 일본의 경우 우리 동해보다 온도차가 적어 경제성이 떨어지는데도불구하고 기초과학 육성차원에서 꾸준한 투자와 연구가 이뤄지고 있다. 우리나라도 좋은 여건을 활용해 이에 대한 본격적인 검토가 이뤄져야 한다.

 계절적인 편차가 심하여 개발 착수에는 신중한 접근이 요구된다. 국내에서는 아직껏 해양 온도차 발전 기술의 개발이 본격적으로 추진된 바는 없으나 외국의 예에서 보듯이 우리의 경제적, 사회적 활동 무대를 넓히기 위한 국제 협력 사업의 하나로 추진하는 것도 고려할 필요가 있다.

  바다의 표층 수와 심층 수간에는 온도차가 심한데 그 온도차를 이용한 발전이 가능하고 온도차 발전소의 1kw급 발전소건설비는 1500달러이다. 원자력발전은 900달러, 석탄, 화력발전소는 720달러 가 든다. 그 어느 것도 1kw급 발전소건설에 그러한 돈으로 건설이 되는 발전소는 이 세상에 없다. 다만 대형발전소를 건설함에 있어 1kw당 건설단가는 그렇게 들어간다는 것이다.

  그러나 건설공비가 곧 발전소 가치의 기준이 되는 것은 아니다.  결론적으로 말하면 전력에너지의 생산단가가 얼마인가에 따라서 발전소의 가치기준이 결정이 되기 때문인 것입니다.

  즉 대용량의 발전시설을 마련한다고 하면 그만큼 비례하여 건설단가는 저렴하여지기 때문에 kw당 건설단가는 발전소의 가치기준과는 아무런 의미가 없는 것입니다

 

우 리 의  생 각

 현재까지는 약간은 다른 방법일지라도 인하대에서 시도되었던 방법 이외에는 국내의 예는 전무라도 해도 과언이

 아닙니다.

 비록 현재 건설비가 많이들고 연중 발전을 할 수 없을지언정 가까운 미래에 시도되지 않을까하는 생각입니다.

 환경오염문제가 사회적 문제로 대두되고 에너지 소비가 점점 늘어나는 시점에 교수님이 말씀하시듯이 무조건

 쓰지말자는 식이 아닌 하나의 대안이 될 수 있을거 같다는 생각입니다.

 이번 기회를 통해서 조금이나마 더 알게 되었고 관심을 더 가지게 되었습니다.

 

참고 문헌 / Web SITE

(지구환경 보전과 청청 대체 에너지 개발을 위한)  해양 에너지 공학(발행처 : 신기술)

해양 에너지 공학(한국해양대학교)

한국지리정보학회지   (한국 근해 해양 온도차 발전소의 입지선정에 관한 기초연구)

대한설비 공학회지  (20 KW급 해양 온도차 파이롯 플랜트 성능실험)

http://www2.inha.ac.kr/~thermal/   (인하대 열공학 연구실)

http://www.kordi.re.kr/   (한국 해양 연구원)

bigisland.com/nelha   (하와이 대학 OTEC 연구소)

http://society.kordic.re.kr/   (한국 에너지 공학회)

http://racer.kemco.or.kr/   (에너지 관리공단 기술개발본부)