[2009 녹색성장 비전] 8. 파도의 힘을 전기 에너지로

출렁이는 바닷물로 전력생산…… 화석연료보다 가격 저렴

│“기존 파력 발전기들은 기어박스, 수력시스템 같은 매우
복잡한 에너지 관련 시스템을 갖추고 있어 가격이 비쌀 수밖에 없어요. 또 물 위에 둥둥 떠
있게 만들어져 고장도 잦은 편이죠. 하지만 우리가 개발한 선형 발전기(Linear Generator)는
구조가 간단하고 바다 속 바닥에 설치해 고장도 거의 없습니다. 우리 파력 발전기면 석탄,
석유 등 전통적 에너지와 경쟁할 수 있을 만큼 가격을 낮출 수 있다고 자신합니다.”

▲ 스웨덴 시베이스드 사의 CEO이자 웁살라대학 전기공학부 교수인 마츠 레이욘이 자신들
이 개발한 파력발전시설의 구조에 대해 설명


■스웨덴 웁살라 시베이스드社의 신기술
새 파력발전기 보수·관리 필요 없어
스톡홀름에서 북서쪽으로 65㎞가량 떨어진 스웨덴의 옛 수도 웁살라. 북유럽에서 가장 오래
된 500여년 역사를 가진 웁살라대학 안에 신재생에너지 기업 ‘시베이스드(Seabased)’사가 자
리 잡고 있다.
이곳 최고경영자(CEO)이자 웁살라대학 전기공학부 교수인 마츠 레이욘은 자신들이 직접 개
발한 발전기를 보여주며 해양에너지에 대한 확신을 드러냈다. 태양광이나 풍력 등을 제치고
보조금이 없이도 경제성을 갖춘 세계 최초의 신재생에너지가 될 수 있다는 자신감 때문이
다.


●신개념 파력발전기 개발
시베이스드는 지난 2003년 스웨덴 웁살라대학 신재생에너지 관련 연구팀이 자신들의 연구
성과를 제품화하기 위해 벤처기업 형태로 설립한 회사다. 신재생에너지 연구 및 보급이 가
장 앞서 있다는 스웨덴에서도 웁살라대학 신재생에너지 연구팀은 최고 권위자 중 하나로 평
가받는다.
이들은 2004년 직접 개발한 파력발전기 모델을 스웨덴 서해안 뤼세실 등에 시범 설치했다.
일반적인 파력발전기의 경우 파도의 움직임이 발전기 속 모터를 돌릴 수 있을 만큼 강해야
전기를 만들 수 있다. 하지만 ‘파력에너지변환기(WEC)’로 불리는 시베이스드의 제품은 그저
바닷물이 위 아래로 출렁이는 것만으로도 전기를 생산한다. 파도가 일 때마다 물 위에 떠
있는 부표가 줄로 연결된 발전기 속 자석을 잡아당겨 자기장을 만들어내도록 설계돼 있어서
다.
WEC는 보통 바다 속 15~50m 정도 깊이에 설치한다. 한 기당 출력은 10㎾ 정도로 작지만
30m 간격만 유지하면 한 번에 수백기를 설치해 대규모 발전단지로 만들 수 있다. WEC 설
계 및 운영에 핵심적 역할을 한 웁살라대 전기공학부 연구원 라파엘 워터스는 “간단한 기계
구조 덕분에 보수나 관리가 따로 필요 없다.”면서 “기존의 전통적인 에너지기술 대신에 신기
술을 개발해 파동에너지에 적용했다.”고 설명했다.


●“원자력 필적하는 가격경쟁력 지녀”
스웨덴은 현재 영국, 일본 등과함께 파력에너지 분야에서 세계 최고의 기술력을 갖춘 것으
로 평가된다. 시베이스드 역시 이렇듯 앞선 자국의 기술력을 바탕으로 스웨덴 내 해양에너
지 단지 개발에 적극적으로 나선다는 계획이다. 조만간 뤼세실에 설치한 파력발전 시범단지
를 보완해 인근 60여 가구에 전력을 공급할 계획이다. 이번 경험을 바탕으로 수년 내에 파
력발전단지 10곳도 추가 건설하겠다는 생각이다. 스웨덴이 갖고 있는 해양에너지의 잠재량
은 연간 10TWh 정도로 추산된다. 스웨덴에 지어진 원자력발전소 12기에서 생산하는 전력량
과 비슷하다.
시베이스드는 파력터빈을 대량생산해 중장기적으로 화석 에너지보다 가격이 저렴한 신재생
에너지를 스웨덴 전역에 제공하겠다는 야심도 갖고 있다.
마츠 레이온은 “해양에너지는 에너지 밀도가 높아 24시간 꾸준히 전력을 만들 수 있는 거의
유일한 신재생에너지원”이라면서 “파력터빈의 대량생산이 시작될 경우 ㎾당 0.05유로(한화
약 95원) 정도까지도 가격을 낮출 수 있을 것으로 예상되는 만큼 보조금이 없어도 원자력
에너지에 필적할 수 있는 가격경쟁력을 갖게 될 것”이라고 설명했다.



■세계 각국의 파력에너지 이용 트렌드
포르투갈 발전용량 확대 착수……美·英·佛도 상용화 적극 추진
포르투갈의 북부 해안도시 아구사두라에서 배를 타고 북쪽으로 5㎞쯤 항해하면 거대한 붉
은 뱀 세 마리가 바닷물에 반쯤 잠긴 채 헤엄치는 듯하다 광경을 보게 된다. 길이 150m, 지
름 3.5m인 이 뱀들은 사실은 세계 최초로 건설된 아구사두라 파력 발전소의 발전기들이다.
해양은 태양과 지열, 바람 다음으로 많은 에너지를 지구에 선사하고 있다. 미국 스탠퍼드 대
학 건축 환경 공학과의 마크 제이콥슨 교수가 지난해 말 발표한 논문에 따르면 전 세계의
해양에너지는 연간 30.6㎺h(Peta Watt Hou r·Peta는 10의 15승)에 이른다. 해양에너지 가운
데서도 파도가 발생하는 힘을 이용하는 파력이 연간 23.6㎺h로, 조수간만의 차나 조류를 이
용하는 조력(7㎺h)보다 크다.
과학자들은 현재의 기술을 갖고 해양에서 실제로 얻을 수 있는 에너지는 9만TWh(Tera Watt
Hour·Tera는 10의 12승) 정도가 될 것으로 추정하고 있다. 현재 전 세계에서 생산하는 전력
은 1.8TWh 정도다. 또 해양에너지는 하루 24시간 전기를 생산한다. 태양광이나 풍력에는 없
는 강점을 갖고 있는 것이다.
아구사두라 파력 발전소는 포르투갈의 대표적 에너지회사인 에너시스가 820만유로(약 147
억 원)를 투입해 건설했다. 사용되는 발전기는 영국의 ‘펠라미스 웨이브 파워’가 제작한
P1-A ‘바다뱀(Sea Snake)’ 모델. 파도가 칠 때마다 발전기 안의 유압 펌프가 움직이면서 전
기를 발생한다. P1-A 한 대의 발전용량은 750로, 아구사두라 파력발전소의 총 용량은 2.25
㎿이다.
2006년 10월부터 가동된 아구사두라 파력 발전소는 현재 2000여 가구에 전기를 공급하고
있다. 아구사두라 발전소에서 생산하는 전기의 비용은 기존의 전기요금에 비해 비싸기 때문
에 정부로부터 1㎾h당 0.23유로의 보조금을 받고 있다. 에너시스는 이 프로젝트가 성공적이
라고 평가하고 발전용량을 20㎿급으로 늘리는 작업에 착수했다. 포르투갈 정부는 펠라미스
를 조만간 대량으로 상용화해 35만 가구에 전력을 공급하는 것을 목표로 정했다
이와 함께 영국도 북서쪽 도시 콘월의 연안 15㎞ 밖에 역시P1-A 발전기를 이용한 5㎿급 파
력발전소를 건설하기로 결정했다. 현재 금융 및 행정 절차가 진행 중이다.
파력발전은 포르투갈과 영국 등 전통적인 해양국가에서 발전돼왔으나, 최근에는 테크놀로지
가 발달한 미국 등지에서도 새로운 에너지원으로 각광받고 있다.
뉴저지 주의 오션파워테크놀로지(OPT)는 1990년대부터 개발해온 파력발전 시스템인 ‘파워부
오이(PowerBuoy)’를 이용해 캘리포니아와 오리건 주의 해안 4개 지점에서 270㎿급 발전소
건설을 추진 중이다. 이 프로젝트에는 방위산업체인 록히드마틴도 참여하고 있다.
프랑스 국립과학개발연구원(CNRS)도 ‘파력발전개발연구팀’을 구성해 펠라미스와 비슷한 발
전기를 제작하고 있다. 2010년까지 실험을 마치고 상용화한다는 계획이다.
미국의 대표적인 해양에너지 개발업체 가운데 하나인 버던트파워(Verdant Power)의 창업자
인 트레이 테일러는 2011~12년에 전 세계적으로 대규모의 해양에너지 개발이 본격화할 것
이라고 예상했다. 미국 팔로알토에 자리 잡은 전력연구소(EPRI)의 해양에너지 전문가인 로저
베다르드는 “유럽에서는 2015년, 미국에서는 2025년까지 수십㎿ 규모의 해양 에너지 발전소
가 폭넓게 사용될 것”이라고 전망했다. 베다르드는 그러나 버락 오바마 대통령의 신·재생에
너지 확장 정책이 조기에 이행되면 미국의 해양에너지 이용이 크게 앞당겨질 수도 있다고
말했다.


▲ 포르투갈 아구사두라 해안에 설치된 파력발전기. 파도가 출렁일 때마다 발전기 안의 유
압 펌프가 움직이면서 전기를 생산한다. 펠라미스 웨이브 파워 제공
국토의 삼면이 바다인 한국 연안도 해양 에너지가 풍부한 편이다. 파력 650만㎾, 조력 650
만㎾, 조류 100만㎾ 등 모두 1400만㎾의 에너지원이 존재하는 것으로 지식경제부는 추정하
고 있다.

한국의 첫 파력 발전소는 2011년쯤 제주도에 건설될 가능성이 크다. 국토해양부는 500㎾급
파력발전 구조물에 대한 기본설계를 마치고 올해 90억 원을 투입, 제작에 들어가 시험운영
을 마친 뒤 2011년부터 상용화에 들어간다는 계획을 갖고 있다. 이 발전소가 제주도 서쪽
끝인 차귀도 해역에 들어서면, 170여 가구에 전기를 공급할 수 있다. 이와 함께 정부는 울
릉도, 영일만 등 동해에도 파력 발전소를 건설한다는 장기계획도 세워놓고 있다.