조력발전

요약 조수(潮水) 간만(干滿)의 수위차로부터 위치에너지를 운동에너지로 바꾸어 전기에너지로 전환하는 발전방식이다. 조석발전이라고도 한다.

시화조력발전소

조석이 발생하는 하구나 만을 방조제로 막아 해수를 가두고 수차발전기를 설치하여 썰물 때에 저수지와 해수면의 수위차를 이용하여 발전하여 전기에너지를 생산하는 방식이다. 조석 간만의 차가 큰 만이나 강 하구에 댐을 건설하고 밀물과 썰물 때에 터빈을 돌려 발전하는 시스템으로 수력발전과 유사한 방식이다.

조력발전의 원리도

조력발전의 주기는 썰물발전(ebb generation)과 밀물발전(flood generation)으로 이루어진다. 프랑스의 랑스강 하구에 있는 조력발전소의 경우, 수문을 닫아 밀물 때 들어왔던 물을 내만에 가득 채워 썰물 때에 낮아진 해면으로 가둔 물을 떨어뜨려 24개의 터빈 발전기를 돌려 전기에너지로 전환한다. 또한 밀물 때에도 발전기를 돌려 효율을 높일 수 있는데, 밀물 때에는 수차가 썰물 때보다 적으므로 썰물발전보다 발전효율이 낮다.
 
해양에너지를 응용한 발전 방식 중 가장 먼저 개발되었으며, 중세 유럽에서는 조류로 수차를 가동시켜 발생하는 동력으로 제분소를 운영하여 옥수수나 밀을 빻기도 하였다.

조력발전은 조석 간만의 차가 큰 지역으로 한정되어 입지조건이 까다롭고, 조위의 변화가 1년 동안 균일하지 않으며, 조위가 일정한 시간대에서는 발전할 수 없고, 시설 기반 비용이 비싸다는 단점이 있다.

최근에는 갑문 안쪽의 해양 생태계에 끼치는 영향 때문에 많은 나라에서 조력발전에 대해 회의적이다. 갑문 안팎의 바닷물 소통량이 작아 식물성 플랑크톤의 급증으로 인한 먹이 사슬 변화, 염분의 농도변화 그리고 물고기가 둑을 자유로이 오갈 수 없는 이유로 생태계의 혼란이 우려된다. 또한 강어귀에 침전물이 늘어나 생태계와 발전 모두에 악영향을 끼칠 수 있다. 그러나 에너지원이 고갈될 염려가 없는 신재생에너지이며, 공해의 원인이 되지 않기 때문에 장차 유망한 발전방법의 하나이다.

현재 조력발전소가 가동중인 나라는 프랑스의 랑스(1967년 완공, 용량240000kW), 러시아의 키슬라야(1968년 완공, 용량800kW), 캐나다의 아나폴리스(1986년 완공, 용량20000kW), 중국의 지앙시아(1980년 완공, 용량3000kW) 등이다.

프랑스의 브르따뉴 지구의 랑스강 하구에는 조석의 차이가 13.5m, 조석시 조류용량의 차이가 5000m³이나 된다. 1966년 이곳에 조력발전소가 세워졌으며, 하루에 최고 24만kW나 된다. 랑스강 하구에 세워진 조력발전소의 저수지 함수량은 18400만m³인데, 효율이 좋은 조력발전소를 만들기 위해서는 조석 간만의 큰 차이와 함께 저수 용량이 큰 저수지를 만들 수 있어야 한다. 이런 이유로 조력 발전 개발이 가능한 국가는 영불해협, 남북 아메리카, 중국, 러시아, 한국 등으로 한정되어 있다.

우리나라는 서해의 인천만(8.1m), 아산만(6m), 가로림만(4.7m), 천수만(4.5m) 등이 조력발전에 적합한 지역으로 꼽히고 있다. 1970년대에 한국해양연구소에서 가로림만과 천수만을 대상으로 조력발전 예비 타당성조사가 실행되었고, 1981년 최적후보지로 가로림만이 선정되어 프랑스와 공동으로 조력발전 정밀타당성 조사와 기본설계가 실시되었다. 1986년 영국과 함께 이전의 조사를 재검토한 결과, 최적 시설용량 40만kW, 연간 발전량 836GWh로 평가되었다. 현재 국내에서는 한국수자원공사가 시화호 방조제에 국내 최초이자 세계 최대 규모인 시화호 조력발전소를 건설하여 2011년 11월부터 본격적인 전력 생산을 시작하였다. 또한 가로림만조력발전소도 건설을 추진하고 있다.