신재생 에너지원 - 해양심층수 
 

신재생 에너지하면 태양열, 풍력, 지열 등등을 떠올릴 텐데요, 해양심층수를 이용해 냉난방도 하고, 전기도 만든다는 사실을 알고 계셨나요?

해양심층수(海洋深層水)란 수심 200미터 아래의 깊은 바다에 있는 물을 말합니다. 일반적으로 그린란드 앞바다나 남극해에서 만들어지는 심층수가 대표적인데, 대개 수온이 2℃이하여서 바다 속 대류에 의해 이동하고, 지구 기후에 큰 영향을 미칩니다.

그동안 해양심층수는 주로 고품질 생수, 식품, 농·수산업 등 주로 산업적 용도로 활용되었는데요, 최근에는 세계 각 국이 해양심층수를 신재생 에너지원으로 활용하기 위한 연구를 활발히 진행하고 있습니다.
예컨대 1980년대 초반부터 스웨덴, 노르웨이 핀란드 등 북유럽 국가를 중심으로 해수열을 이용한 냉난방이 실용화되었고, 또 미국, 일본 등은 해안도시를 중심으로 지역단위 냉난방에 활용하고 있습니다.
괌의 경우 Tumon만 외해 수심 690m에서 심층수를 매일 1만1000톤씩 취수해 19개 가량의 호텔과 쇼핑몰 등에 냉난방 공급원으로 활용하고 있습니다.

또 후쿠오카의 Momochi 지구에서는, 표층수를 활용하여 상가, 오피스 빌딩 등에 냉난방을 제공하고 있습니다.
그 결과 이전에 비해 약 41% 에너지 절감과 CO2 50% 저감효과를 얻었습니다.
특히 온도차 발전시스템(OTEC : Ocean Thermal Energy Conversion)은 저온의 심층수로 응축된 작동유체(암모니아 등)를 고온의 표층수로 기화시키면서 발생하는 유체흐름으로 터빈을 돌리는 것을 말하는데요, 이미 미국· 일본 등에서 실용화를 위한 연구가 한창 진행 중입니다.

이처럼 해양심층수를 신재생에너지로 활용하려면 우리나라 영해 내에 해양심층수가 존재해야 하는데요,
다행히 동해 지역에 해양심층수가 풍부합니다.
동해의 해수는 90%가 저온(연중 2℃이하)의 해양심층수로서, 고온(20~35℃)의 발전 온배수(일 6,000만톤)도 풍부합니다.

즉, 동해 해수는 온도차 에너지 이용의 잠재력을 충분히 가지고 있다는 것인데요, 해양연구원에 따르면 동해 발전온배수를 모두 활용하면 약 600MW의 발전이 가능합니다.
또 해수 냉난방은 전체 에너지 절감효과가 63.2%(난방)~73.8%(냉방)에 달하며, 1,000RT급 발전모델을 가동할 경우, 연간 3억2000만원의 이익이 발생할 것이으로 추산됩니다.

다만 선진국에 비해 해수 온도차 에너지 이용기술 개발이 체계적으로 이루어지지 않았기에  앞으로 실용화를 위한 기술개발의 여지가 큽니다.

이처럼 신재생 에너지원으로서 해양심층수의 활용가능성이 높고, 특히 우리나라 동해에 해양심층수가 풍부한 만큼, 국토해양부는 오는 2015년까지 연구개발 사업으로 250억원을 투입해 ‘해수 온도차 에너지 이용기술 개발사업’을 추진키로 했는데요,

이번에 개발하려는 해수 냉난방 시스템, 일명 SWAC(Sea Water Air Conditioning)는 심층수의 냉열(2℃이하)과 표층수의 온열(20℃이상)을 직접 또는 가열하여 냉·난방에 활용하는 기술입니다.

우선, 1단계로 오는 2012년까지 국내외 실증사례가 있는 해수 냉난방 기술을 지역(District) 단위에 적용하기 위해 1,000RT급(약 1만평, 300세대 규모) 시범모델을 개발합니다. 이 모델은 강릉시와 협의해 녹색시범도시 조성사업에도 시험 적용됩니다. 이후 해안도시에 본격 적용할 수 있도록 2,000RT급(약 600~700세대 규모)의 보급모델도 추가적으로 개발할 예정입니다.

2단계로 2015년까지 심층수와 발전 온배수를 활용한 온도차 발전 파일럿 플랜트(50kW급)를 개발하게 됩니다.
온도차 발전기술은 선진국들도 실용화 초기단계에 있으므로, 우리는 일단 1MW급 플랜트 설계를 통해 원천기술을 확보하는데 주력할 예정입니다. 이어 대규모 실증실험(1MW급) 등 실용화 기술개발은 향후 발전사업자의 참여 하에 추진해 나갈 계획인데요,  

특히 이번 연구는 저온의 해양심층수를 활용하는 것으로, 일반적인 해수 이용기술에 비해 냉방 효율을 대폭 높이고(50% → 60~70%이상) 핵심기술을 국산화하는데 목표를 두고 있습니다. 핵심기술을 국산화해야만 향후 세계 시장에서 경쟁력을 갖춘 기술을 개발할 수 있기 때문이지요.




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