온실가스 배출량을 줄이려는 시도가 전 세계적으로 이뤄지면서 화석연료를 사용한 기존 발전 방식과는 다른 청정 발전 방의 개발이 요구되고 있다. 그중 하나로 후보에 오르는 해류 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전 방식인 해류 발전을 가장 효율적으로 실행할 수 있는 장소가 조사를 통해 밝혀졌다.
미국 플로리다 애틀랜틱 대학 연구팀은 지구 표면 70% 이상을 차지하는 해양은 운동 에너지와 위치 에너지 모두에서 재생 가능 에너지로 대규모로 이용할 수 있다는 큰 가능성을 보여주고 있다며 이론상 연간 15만 1300TWh 전력을 얻을 수 있는 해양 에너지지만 풍력 발전이나 태양광 발전 등에 비해 아직 개발 초기 단계에 있다고 밝혔다. 이런 에너지를 효과적으로 사용하려면 해양 에너지 자원을 철저히 평가하고 맵핑하는 게 필수적이고 밝혔다. 이에 미국 해양대기청이 30년 이상 측정한 데이터를 사용해 가장 해양 에너지가 풍부한 장소를 조사했다.
연구팀은 해류 운동 에너지를 이용한 발전 방식에 초점을 맞추고 여러 지점에서 유속 및 깊이를 측정했다. 1988년 3월부터 2021년 9월까지 얻어진 4,300만 개 이상 데이터를 사용했다. 그 결과 플로리다주 동해안 앞바다와 남아프리카 앞바다 해역은 일관되게 높은 발전 밀도를 보이며 해류에 의한 발전에 이상적이라는 게 밝혀졌다.
지역별 전력 밀도를보면 미국 동해안이나 남아프리카는 평방미터당 2500W 이상 출력 밀도를 보이고 있으며 이는 고밀도 풍력 에너지 자원 2.5배 에너지 밀도였다고 한다. 또 이 지역은 수심이 300미터로 비교적 얕기 때문에 해류 터빈을 사용해 에너지를 추출하기에 적합하다고 한다. 남아메리카에서도 유속이 빠른 지역이 있었지만 모두 수심이 깊어 300미터급 깊이에서 동일한 출력 밀도를 보이지 않았다.
이번 조사에서는 데이터 신뢰성이라는 새로운 문제도 대두됐다. 북아메리카 등에선 계산 신뢰성이 높아 에너지 잠재력 예측에 확신을 가질 수 있었고 이번과는 별도 측정 방법으로 얻어진 선행 연구 측정값과도 거의 일치했기 때문에 이들 지역에서 얻어진 지식의 신뢰성이 높다는 게 확인됐다. 반면 남아프리카나 남아메리카 일부, 그 중에서도 브라질 북부나 프랑스령 기아나 앞바다와 같은 지역은 데이터가 제한적이거나 물 상태가 변동하기 쉽기 때문에 평가가 어려웠다고 한다. 따라서 효율적인 발전이 가능하다고 하는 지역을 예측할 수 있더라도 그 데이터가 확실한지 여부에 대해 추가 조사가 필요하다고 한다. 그 비용을 고려하면 어느 정도 전력 밀도가 확실한 지역에서 발전을 실시하는 게 효율적인 경우도 있다.
게다가 계절에 따른 변동도 영향을 미친다고 한다. 6월부터 8월까지 북반구 내 따뜻한 시기에는 플로리다, 일본, 브라질 북부 등 지역에서 높은 전력 밀도가 관측되며 마찬가지로 남아프리카는 12월부터 2월까지 따뜻한 시기에 전력 밀도가 높아진다. 따뜻한 시기는 에너지 수요도 높아지기 때문에 수요와 공급 균형을 맞출 수 있다는 점에서도 해류 발전을 도입하는 이점이 있다고 한다.
연구팀은 수심과 출력 밀도 관계는 터빈 배치와 설계에 있어 중요하다며 터빈을 안정적으로 운영하려면 고급 계류 시스템이 필요한데 수심이 깊어지면 설치나 유지보수에 드는 비용이나 복잡성도 우려되기 때문에 이런 어려운 환경에 특화된 기술 개발이 필수적이라고 말했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
