일본산업뉴스요약

자원 신세기
제2부 숨겨진 에너지 (하)
파도의 힘, 원자력 발전소 50기 분

-- 일본 근해에서 미쓰이조선이 발전(發電) 실증 --
일본의 영토 면적은 약 38만평방 킬로미터이다. 세계에서 60위 이하이다. 그러나 배타적 경제 수역(EEZ) 등 바다를 합치면 6위로 부상한다. 해안선 거리로 약 3만5,000킬로미터. 신(新)에너지・산업기술 종합발전기구(NEDO)에 따르면, 일본 근해의 파력(波力) 에너지의 용량은 약2억킬로와트(kW)로, 개발된다면 원자력 발전소 50개분 정도의 발전이 가능하다고 한다.

-- 눈에 띄는 안정성 --
쯔쿠바(筑波)현 오아라이마치(大洗町). 높은 파도로 서퍼들을 즐겁게 해주는 이 마을에「내년에도 좋은 파도가 올 수 있기를」이라고 빌고 있는 연구자가 있다. 미쓰이조선(Mitsui Engineering & Shipbuilding) 기술개발본부의 스즈키(鈴木) 주임이다. 올해부터 파력 발전의 실증 실험을 시작해, 3년 동안 데이터를 수집, 실용화의 가능성을 찾을 계획이다.

실험에 사용되는 파력 발전 장치는 출력 50킬로와트이다. 오아라이항(港)의 방파제 가까이에 발전 장치를 설치, 실험을 시작하였다. 실험은 환경청도 협력해, 장래에 국가가 목표로 하는 1킬로와트에 40엔 이하까지 발전 비용을 내릴 수 있을지, 그 가능성을 타진하고 있다고 한다.

태양광, 풍력, 지열 등, 수 많은 자연 에너지 가운데, 미쓰이조선은 이 파력 발전을 2012년경부터 연구해오고 있다. 풍력 발전이 초래하는 소음 문제, 태양광 발전에서 자주 발생하는 인근 주민으로의 빛의 반사 문제 등도 파력 발전이라면 아무 문제가 없다.

무엇보다 제일 큰 장점은 안정성이다. 바람은 멈추고 태양은 가려 질 우려가 있지만 파도는 멈추지 않는다. 「파도는 365일, 24시간, 제로가 될 걱정은 없다」(기술개발본부의 마에무라(前村)주임). 지극히 안정된 에너지 자원인 것이다.

그 파력발전의 시스템이란, 기본적으로, 파도의 상하 운동 에너지를 이용한 것이다. 파도가 상하로 움직이는 힘으로 피니온(Pinion)이라고 불리는 소구경(小口徑)의 원형 톱니바퀴를 회전, 이 회전 에너지로 발전기를 가동시킨다.

실증 실험에서는 직경 1미터, 길이 15미터의 스파(Spar)라고 불리는 봉을 수심 7미터의 바다 밑에 고정하여, 여기에 두께 4미터의 플로트(Float)를 부착한 발전기를 설치한다. 파도의 상하 운동에 따라 플로트도 상하로 움직여, 이 운동은 로드(Rod)를 통해 피니온으로 전달된다.

파도의 운동 에너지를 증폭시키기 위한 기술의 개발도 추진되고 있다. 「동조(同調)제어」라고 불리는 기술로, 파도가 상승하는지, 하강하는지를 센서를 통해 예측, 모터를 사용해 플로트를 상하로 움직이게 한다. 파도의 움직임에「공진(共振)」하게 해, 에너지를 높이는 방법이다.

해양 국가인 일본에게 바다는 무한한 가능성을 내포하고 있다. 그 힘을 잘 이끌어낸다면 원자력 발전에 의존하지 않는 건전한 에너지 국가로 나아가는 길도 보여질 것이다.

-- 완만한 하천으로 효율적인 발전 --
에너지를 비축할 수 있는 것은 바다뿐만이 아니다. 하천도 마찬가지다. 생활 터전 가까이에 있는 만큼, 송전 손실을 줄일 수 있다.

독특한 형태의 두 개의 날개. 마치 하천을 헤엄치는 물고기의 지느러미처럼 우아한 동작을 반복한다. 구마모토(熊本)현 미나미아소무라(南阿蘇村)의 농업용 수로에 설치된 후쿠오카 공업대학의 수력 발전 장치이다. 근처 초등학교 통학로에 있는 가로등에 전기를 공급하고 있다.

「지금까지 방치해왔던 에너지를 잘 이용하고 싶었다」라고 설치한 동 대학 공업부의 아비루(阿比留)교수는 말한다. 아비루 교수가 개발한「플루터(Flutter) 수력 발전 장치」는, 물의 흐름에 따라 움직이는 날개의 힘을 특수한 기구를 통해 회전 운동으로 변환시켜 발전기를 움직인다.

초속 1미터의 완만한 흐름으로 50와트 정도의 발전이 가능한 우수한 효율성이 특징이다. 지금까지의 수력 발전기로는, 초속 1미터의 흐름으로 10와트 정도의 발전이 한계라고 여겨져 왔다. 대규모 수로 공사를 통해 물레방아를 설치, 물의 낙차를 이용하는 등, 물의 흐름을 빠르게 하기 위한 장치가 필요했다.

-- 생태계를 훼손하지 않는다 --
플루터 수력 발전 장치라면 완만한 물의 흐름에서 효율적으로 에너지를 유출할 수 있다. 기존의 생태계를 훼손하지 않고 구조가 간단해, 쓰레기 제거가 쉬운 장점도 있어, 초기 투자나 관리 비용을 낮출 수 있다.

농업용 수로에 설치한다면, 전선의 설치가 어려운 지방의 전력 공급원이 될 가능성도 있다. 재해시의 비상 전원이나 농업 도구의 야간 충전 등의 형태로 활용될 전망이다.

비교적 큰 하천용으로 대형화하여 항상 가동시킨다면, 날개 2개로 연간 약 시속 9,000킬로와트의 전기를 생산할 수 있을 것으로 예측된다. 주택 2채의 조명이나 에어컨, 취사 등에 사용되는 전력을 공급할 수 있는 양이다. 수 년 이내의 실용화를 목표로 한다. 아비루 교수는「평상시에는 버려지고 있는 에너지이다. 조금이라도 도움이 될 수 있었으면 좋겠다」라고 말한다.

밀도로 말하자면 공기의 800배라는 물. 바다든 하천이든, 그 실제 능력은 아직도 밝혀지지 않고 있다. 그 힘을 어떻게 끌어낼 것인가? 해볼 수 있는 일들은 얼마든지 있다.

   -- 연재 끝 --