< 연재순서 >
■ ① 아이들의 빼앗긴 미래■ 지구가 보내는 마지막 경고② 공기 ③ 물 ④ 토양■ 오늘의 작은실천, 내일을 바꾼다⑤ 분리배출 ⑥ 새활용⑦ 에너지, 비닐, 플라스틱 30% 줄이기■ 자연, 그 위대한 힘⑧ 재생에너지 태양광발전⑨ 풍력·조력에너지 ⑩ 해수온도차발전, 수열, 지열, 바이오에너지⑪ 적정기술
■ ⑫ 뜨거워진 지구, 생명살림운동이 해법
바다온도 이용 해수온도차발전 해수온도차발전은 OTEC(Ocean Thermal Energy Conversion)라고 불리며, 바다 속에 있는 열을 에너지로 바꾸는 기술을 이용한다. 맑은 날 차가운 물을 떠다 햇볕을 쬐면 반나절만 지나도 미지근해진다. 햇볕으로부터 받은 열과 주변 온도의 영향으로 수온이 올라간 것이다. 바다에서도 공기와 만나는 표면에서 이와 같은 일이 벌어진다. 해수면 가까운 표층수는 중위도 지방에서 20도 이상을 유지한다. 반면 바다 깊이 들어갈수록 온도는 낮아진다. 수심 5백m가 넘는 깊은 바다는 4도 가까운 온도를 연중 일정하게 유지한다. 결국 표층수와 심층수 사이에 20도 가량의 온도 차가 생긴다. 이 온도 차이를 이용한 것이 바로 해수온 도차발전이다. 햇볕에 데워진 고온(20~30도) 표층수로 작동유체(가열·냉각 등 온도에 따라 상태 변화를 일으켜 동력을 발생시키는 액체와 기체)를 기화시키고, 저온(1~8도) 심층수로 응축시키면서 발생하는 작동유체 증기 흐름으로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 것이 해수 온도차발전 방식이다. 해수온도차발전은 낮에만 발전할 수 있는 태양광 발전과 달리 낮과 밤 모두 안정적으로 발전할 수 있다는 것이 장점이다. 현재 해수온도차 발전 기술개발 및 실용화 연구 는 유럽연합(EU), 일본, 미국 등에서 활발하 게 이뤄지고 있다. 우리나라는 2013년 말 20kW 해수온도차 발전기 시제품 실증을 마쳤고, 2016년부터 해수온도차발전 상용화 모듈인 1MW급 발전기를 제작 추진 중이다. 2018년에는 적도 인근에 있는 남태평양의 섬나라 키리바시와 1MW급 해수온도차 발전 실증·기술협력을 위한 업무협약을 체결해 2021년 키리바시 공화국 해역에 설치 운영할 예정이다. 키리바시 해역에서 실증을 거쳐 안정적인 운영이 이뤄지면 현재 디젤 발전방식에 의존하는 키리바시 수도 타라와섬 전력 수요의 6분의 1 내외를 1MW급 해수온도차 발전기를 통해 공급할 수 있을 것으로 전망된다.
물의 또 다른 혜택, 친환경 수열 수열에너지는 물이 여름에는 대기보다 차갑고 겨울에는 대기보다 따뜻한 물리적 특성을 이용해 냉난방에 활용하는 친환경 에너지이다. 기존 냉난방기 대비 30% 내외의 에너지 절감 효과와 온실가스 감축 및 건축물의 냉각탑 제거로 도시열섬 예방 효과가 있다. 지난해 10월 ‘신에너지 및 재생에너지 개 발·이용·보급 촉진법’(이하 신재생에너지법) 시행령이 개정되면서 하천수가 수열에너지에 포함됐다. 그간 수열에너지는 ‘신재생에 너지법’에 따라 해수(海水)의 표층열을 변환시켜 얻는 경우만 재생에너지로 인정받았다. 이로써 하천수와 댐용수, 상수원수 등을 활용해 에너지를 생산할 수 있다. 이미 유럽과 북미, 일본 등에서는 하천수 등을 수열에너지로 활발히 사용하고 있다. 프 랑스는 세느강을 이용해 루브르박물관 등에 냉난방 에너지를 공급하고, 캐나다의 엔웨이 브사는 토론토 내 1백50개 건물에 냉방을 공급하고 있다. 국내는 롯데월드타워와 한국수 자원공사 내 소규모 사업장(주암댐 발전동 등 13개소)에서만 도입돼 있다. 롯데월드타워는 수열에너지를 적용한 국내 최대 건축물로, 35.8%의 에너지 절감과 37.7% 이산화탄소발생 감축 효과가 발생했다. 또한 수열에너지 적용으로 냉각탑 6기를 제거해 6 백㎡의 면적 절감과 건물 하중 감축, 약 1억 9천만 원의 유지관리비도 절감했다.
땅속 재생에너지, 지열 지열에너지는 말 그대로 땅속의 열에너지를 이용하는 것이다. 지열은 지표면과 가까운 얕은 곳에서부터 더욱 깊숙한 곳까지 다양한 방식으로 이용 가능하다. 크게 심부 지열(고온 지열)과 천부 지열(저온 지열)로 나뉜다. 심부 지열은 지하 3백m부터 수 km 내에 존재하는 에너지로, 40~1백50도 이상 온도를 유지한다. 고급 지열이라고 하며 발전과 온천 등에 직접 이용한다. 천부 지열은 지표로부터 3백m 내에 저장 돼 평균 15도를 유지한다. 어느 지역에나 무 한정 분포돼 있고 채열이 쉬워 저온이지만 냉난방 온수공급 등에 사용되고 있다. 우리나라의 지열 산업은 대부분 천부 지열이다. 땅속 온도는 사계절 동안 거의 변하지 않는데, 지표면에 가까운 땅속 온도는 10~20도 정도를 유지한다. 지열 에너지는 날씨의 영향을 받지 않고 이처럼 온도를 일관되게 유지할 수 있다. 무공해이며, 석유, 석탄과 같이 유한적이지 않고 계속 생산이 가능하고 폐기물 방출이 없다는 것이 가장 큰 장점이다.지구를 지켜라! 바이오 에너지 바이오 에너지는 농림 부산물, 산업체 부산물, 유기성 폐기물 등 바이오매스로부터 생산 가능한 에너지이다. 바이오매스에서 얻은 연료인 바이오연료는 살아 있는 유기체뿐만 아 니라 동물의 배설물 등 대사활동에서 나오는 부산물도 모두 포함한다. 즉 자연에서 얻을 수 있는 모든 유기 생물체를 말한다. 대표적으로 옥수수 등의 곡물을 비롯해 식물, 가축 분뇨, 음식물 쓰레기, 유기성 폐수, 식물 줄기 등이 있다. 바이오 에너지 중 옥수수, 사탕수수, 감자, 고구마 등 녹말 작물로 만들어진 연료를 바이오에탄올이라고 한다. 이 곡물에 들어 있는 포도당으로 만든 에탄올이 에너지가 된다. 옥수수에서 포도당을 추출해 특정 미생물에게 먹이로 주면 발효를 거쳐 에탄올이 만들어지는데 이것이 바로 바이오에탄올이다. 세계 바이오에탄올 생산 국가 1위는 미국으로, 사탕수수를 가장 널리 사용하고 있다. 사탕수수가 많이 생산되는 브라질에서는 차량의 70% 정도가 바이오에탄올을 연료첨가 제로 사용할 만큼 일반화돼 있다. 우리나라는 소량의 산업용 바이오에탄올을 생산·사용하고 있고, 수송용 원료로서의 바이 오에탄올 생산은 아직 하지 않는 상황이다. 다른 국가에서는 생산원가가 비싼 사탕수수 를 대체해 섬유소가 풍부한 각종 바이오매스 에서 대량으로 바이오에탄올 추출기술을 개 발 중이다. 바이오 에너지는 일산화탄소와 같은 환경 오염물질도 배출하지 않고, 식물에서 얻을 수 있는 재생 가능한 에너지이다. 원료 고갈 문제가 없다는 것도 장점이다. 열과 전기뿐만 아니라 난방 또는 수송용 연료의 형태로도 생산할 수 있어 에너지 활용도가 높다. 다만, 바이오 에너지는 아직 식용식물을 주 원료로 사용하고 있어 원료 확보를 위한 넓 은 면적의 토지가 필요하고 자원량의 지역적 차이도 크다는 것이 문제이다.