파력 발전의 원리

파력발전 뜻

파력발전소 원리

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파도는 다들 아시다시피 쉬지 않고 매번 움직 입니다.

쉬지 않고 움직인다는 말은 곧 쉬지 않고 에너지를 생산해낼 수 있다는 말과 일치합니다. 그렇다면 이 파도를 우리는 어디까지 어떻게 사용할 수 있는지 아시나요?

파력발전 뜻(?)
파력발전이란 쉽게 말해 파도의 상하운동
에너지를 이용해서 동력을 얻어 발전하는 방법입니다.

파도에서 발생하는 파랑 에너지는 바닷물이 상하로 움직이며 발생하는 에너지를 뜻하는데요, 해면이 상승하거나 하강하면서 출입하는 공기로 인해 터빈이 돌아가게 됩니다. 에너지 변환장치를 통해 이 에너지를 기계적인 회전운동 또는 축 방향 운동으로 변환시킨 후 다시 전기 에너지로 변환시키면 우리가 사용할 수 있게 된답니다.

파력발전 사용은 주로 무인등대를 밝히거나
바다와 인접한 동네의 불을 밝히는 데에 쓰입니다.

제주도 파력발전소 원리 참고사진 예시

파도의 힘은 상당히 강한데요 실제로 우리는 바다에서 파도의 힘을 직접 몸으로 느껴본 적도 있습니다. 가만히 서있다가도 파도가 미는 힘에 비틀거리거나 저절로 움직이게 되기도 합니다.

절벽이나 바위에 부딪히는 파도의 소리를 들어보신 적 있나요? 시원하게 부서지는 파도 안에는 어마어마한 에너지가 숨어있습니다. 과연 파도에서 얻어지는 에너지는 얼마나 되는 걸까요? 지구는 육지보다도 바다의 비율이 훨씬 큰 만큼 바다에서 얻어지는 에너지의 양도 어마어마합니다. 세계의 바다에서 얻을 수 있는 총파력은 40PW나 된다고 합니다.

 

 

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파력발전의 유형
지금까지 파력발전의 원리에 대해 살펴보았는데요, 다음으로는 이런 파력발전에 어떤 유형이 있는지 안내드리겠습니다.

파력발전은 발전기의 작동원리에 따라 가동물체형, 진동수주형, 월파형 3가지로 나눌 수 있습니다.

[가동물체형]
가동물체형은 수면의 움직임에 민감하게 반응할 수 있도록 고안된 기구로 파랑에너지를 직접 전달하여 기구의 움직임을 전기 에너지로 변환하는 방식입니다. 바다에 가면 물 위에 떠 있는 여러 가지 설치물들을 확인할 수 있는데 우리가 가장 흔하게 볼 수 있는 것은 바로 부표죠. 물의 깊이를 알림과 동시에 사람들이 위험한 상황에 처하지 않도록 방지하는 역할을 합니다.

이런 부표에 진자를 내장하여 파도가 칠 때마다 운동 에너지를 포착하여 발전기를 회전시키는 것이지요. 이 방식을 사용하면 40cm의 파고에서 10w 가량의 전력을 얻을 수 있다고 합니다. 다만 주의해야할 점은 파도를 직접적으로 받기 때문에 안정성에 취약할 수 있다는 점이에요. 바꿔 말하자면 낭비되는 에너지의 양이 많지 않다는 뜻이 됩니다.

[진동수주형 파력발전]
파도는 위아래로 흔들리는 물의 움직임인데요, 이렇게 상하운동을 이용하는 방식이에요. 파도가 육지와 닿는 부분에 워터칼럼을 설치하면 내부의 공기가 움직이게 됩니다. 파도가 높아지면 공기층이 줄어들고, 파도가 낮아지면 공기층이 넓어지면서 흐름이 발생하게 됩니다. 진동수주형 파력발전은 쉽게 말해 이 공기의 흐름을 활용하는 방식이지요. 다른 발전방식에 비해 효율적이지는 않지만, 발전할 때 사용되는 기계들이 별도의 공간에 위치하게 되어서 장치가 상대적으로 안전하다고 합니다. 또한 장치의 유지 및 보수에도 유리하다고 해요. 장기적으로 생각했을 때는 장점이 많은 발전 방식이네요.

[월파형 파력발전]
파도의 진행방향과 닿는 부분에 사면을 두어, 운동에너지로 인해 파도가 사면을 넘어서게 될 때 이를 위치에너지로 변환시키게 됩니다. 이때 넘어온 해수를 저장하게 되는데, 저장된 해수가 하부로 흘러가며 수차터빈을 회전시키게 됩니다.

이 장치도 진동수주형 발전과 마찬가지로 장치가 파도 에너지를 직접 받지 않는답니다. 때문에 장치가 손상될 염려가 상대적으로 적다고 할 수 있겠습니다. 또한 발생하는 전력에 크게 차이가 없다는 점도 장점 중 하나입니다.

지금까지 파력 발전의 3가지 사례를 함께 살펴보았는데
조금 궁금하신점이 있지 않으신가요?

육지에서 먼 바다에도 파도가 있으며, 오히려 육지에서 부서질 때보다 더 거세고 강한 에너지를 가지고 있을 때도 있는데 지금까지의 사례들은 전부 육지와 가까운 곳에서만 이뤄지고 있는데, 그 이유는 송전 문제 때문입니다. 에너지를 발생시키는 것 자체는 어렵지 않지만 이것을 내륙까지 어떻게 운반해야 할지가 어렵기 때문 입니다.

 

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파력발전의 입지 조건
그렇다면 모든 바다에서 다
파력발전을 시행할 수 있는 걸까요?

 

그건 아닙니다 파력발전 원리는 위치가 중요해요 입지조건이 필요한데요 가장 중요한 것은 일년 사시사철 내내 비슷한 세기의 파도가 이어져야 한다는 점입니다.

그렇기 때문에 입지조건이 까다로워질 수밖에 없습니다. 파도의 방향도 고려해야 하고, 조수간만의 차가 클 경우에는 발전 시간에 공백이 생겨 발전이 불가능합니다. 또한 앞서 잠시 언급한 바와 같이, 현재의 기술력으로는 육지에서부터 30km 이내의 거리에서, 수심이 300m이하인 곳에서밖에 사용할 수 없다고 하네요. 또한 바닷물에는 염분이 있기 때문에 발전소가 장시간 해수에 노출되었을 경우 부식의 염려가 있습니다. 아무리 잘 관리를 한다고 하더라도 20년 정도면 그 수명이 다 한다고 해요. 다른 신재생에너지 발전소들에 비하면 약 5년 정도 짧은 편이라고 합니다.

해양에너지는 발전의 가능성이 몹시 크기 때문에 많은 주목을 받고 있습니다. 국내에서 파력발전을 통해 생산되는 에너지는 6,500MW나 된다고 해요. 향후 2025년까지 현재 1%의 비중을 차지하고 있는 해양에너지를 1.6%까지 늘릴 계획을 가지고 있다고 합니다. 그 중 파력발전은 12MW 규모의 설비를 구축한다는 계획 하에 진행되고 있습니다만 아직까지는 기술력에 한계가 많다고 합니다. 특히 국내에서는 최근 기술한계를 극복하여 기존대비 발전 효율을 2배 이상 높이고, 24시간 발전이 가능한 파력 시스템을 개발해냈는데요, 기존 파력발전 방식에서 가지고 있던 일부 문제점들을 해결하여 큰 주목을 받고 있습니다.

더군다나 파랑의 방향 변화에도 적극적으로 대응할 수 있기 때문에 괄목할만한 성과를 이뤘다고 볼 수 있는데요, 한국건설기술연구원과 중소기업인 코리아인코어테크놀로지의 공동참여로 이루어낸 결과입니다. 파력발전을 문제없이 수월하게 운영하고 있는 곳은 세계적으로 영국을 비롯해 단 다섯 곳뿐이라고 알려져 있는데, 이번 기술개발을 통해 우리나라도 이 대열에 합류할 수 있을지 그 귀추가 주목되고 있습니다.

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본 내용은 한국수력원자력 공식홈페이지
출처를 기반으로 작성되었음을 안내드립니다

한국 기술이 크게 발전해서 다른나라보다 파력발전에 강한나라가 되었으면 좋겠습니다 읽어주셔서 감사합니다.