조수간만차 이용 밀물때만 발전
천덕꾸러기 신세 벗고 효자 노릇

지난 8월 말 세계 최대의 조력발전 규모를 갖춘 시화 조력발전소가 준공됐다. 사업 검토가 시작된 이후 16년 만이고 첫 삽을 뜬 지는 7년 만이다. 연간 발전량이 5억5200만㎾h로 국내 최대 다목적댐인 소양강댐 연간 발전량의 1.56배이며, 인구 50만명의 도시에 전력을 제공할 수 있는 규모이다.

조력발전은 태양과 달의 인력에 의해 하루에 두 차례 발생하는 조석 현상을 이용해 전기를 생산한다. 간만의 차가 큰 만(灣)이나 강 하구에 둑을 쌓아 밀물과 썰물 때 수위 차를 이용해 수차발전기를 돌려 전기를 생산하므로 수력발전과 유사하다. 이와 유사한 개념으로 조류발전을 들 수 있는데, 이는 바닷속에 프로펠러식 터빈을 설치해 조류의 흐름을 이용하여 터빈을 돌려 발전하는 방식이다.

김계현 인하대교수·지리정보공학

효율이 좋은 조력발전소를 만들기 위해서는 조석간만의 차가 크고 저수용량이 큰 저수지를 만들 수 있는 지형적 요건이 필수이다. 따라서 조력발전소 건설이 가능한 지역은 세계적으로 영·불해협과 남·북 아메리카, 중국, 러시아, 한국 등 매우 제한적이다.

조력발전에는 밀물 혹은 썰물에만 발전하는 단류식과 밀물 썰물 모두 발전하는 복류식이 있는데 대개가 단류식이다. 단류식은 밀물에만 발전하는 창조식과 썰물에만 발전하는 낙조식으로 나뉜다. 낙조식의 대표적 사례는 시화 조력이 건설되기 전까지 세계 최대였던 프랑스 랑스 조력발전소를 들 수 있다. 랑스강 하구에 건설돼 밀물 때 들어온 물을 가두어 썰물 때 낮아진 해수면으로 떨어뜨려 발전을 한다.

이와는 반대로 시화호는 창조식으로 서해안의 최대 9m에 달하는 조수 간만의 차를 이용해 밀물 때만 발전한다. 밀물 때 바다 쪽 수위가 높아지면서 시화 방조제 바깥 바다 쪽에서 바닷물이 방조제 안쪽으로 들어오면서 수차발전기를 돌린다. 전체 조력발전 설비는 아파트 12층에 해당하는 35m 높이에 길이 19.3m, 폭 61.1m의 규모이다. 이 안에 직경 7.5m 회전익과 직경 8.2m 전극을 가진 길이 17m의 수차발전기 10대가 있다. 밀물 때 수차발전기 하나에 초당 13m의 속도로 480t의 바닷물이 흘러들면서 5.8m 아래의 수차발전기로 떨어지는 낙차를 이용해 회전익이 1분에 65회 빠르게 회전하면서 전극에서 음극과 양극이 교차해 전기를 만든다. 밀물이 지나면 썰물 때 방조제 안쪽의 물을 최대한 바다로 내보내 방조제 바깥 쪽과 안쪽의 수위차를 크게 해 다음 밀물 때 최대로 발전효율을 높인다.

조력발전은 입지 선정이 까다롭고 방조제 건설 등 건설비용이 비싸며 물길을 막아 먹이사슬의 파괴로 인한 생태계의 단절 등의 단점이 있는 반면 장점도 많다. 특히 시화 조력발전의 경우 기상조건이나 홍수조절 등의 이유로 발전시간이 일정치 않은 수력발전과는 달리 하루에 두 번 평균 5시간씩 총 10시간 동안 안정적인 전기 공급이 가능하다. 아울러 화력발전에 비해 86만 배럴의 유류 사용이 절감되는 만큼 연간 1000억원에 달하는 수입대체 효과가 크고 이로 인한 31만5000t의 이산화탄소 저감 효과도 있다.

여기에 시화호는 방조제로 인한 해수 유통이 원활치 않아 수질오염 등 생태계 보전 등의 문제가 항상 대두됐다. 이제는 조력발전으로 매일 시화호 저수량의 절반에 가까운 1억5000만t의 해수가 유통됨에 따라 생태계의 지속가능 보전에도 기여가 크다. 나아가 조력발전과 함께 시화호 주변 공간을 친환경 생태 공간으로 가꾸어 연 110만명에 달하는 관광객으로 지역 발전의 효과도 클 전망이다.

과거 환경 파괴와 수질오염 논쟁의 중심에서 항상 천덕꾸러기였던 시화호가 이제는 청정해양에너지의 생산거점으로 지역 발전의 효자역할을 하고 있으니 대단한 격세지감이다.

김계현 인하대교수·지리정보공학