안녕하세요 여러분? 저는 여러분과 오늘 바다와 에너지 그 중에서도 재생 에너지에 대해서 주로 이야기를 나눌 충남고등학교 교사 복정식이라고 합니다. 반갑습니다. 먼저 에너지란 어떤 개념을 갖고 있는지 간단하게 언급을 하고 그 다음, 우리가 현재까지 주로 에너지를 얻었던 방식에 대해서 얘기하고 그 다음에는 요즘 핫하게 배우고 있는 재생 에너지에 대해서 얘기를 한 다음에 바다와 그 중에서도 관계가 깊은 에너지들에 대해서 몇 가지 차례로 이야기를 하려고 합니다. 먼저 여러분 한번 상상해 볼까요? 바다를 머릿속에 그려보세요. 바다를 떠올리면 여러분들은 어떤 이미지가 떠오르나요? 아마 좋은 추억들이 떠오를텐데요. 시원한 바람 혹은 따사로운 햇살 그 다음에 파도 소리? 뭐 이런 것들이 생각이 나겠죠? 이번에는 에너지를 한번 생각해 보세요. 에너지 하면 직관적으로 어떤 이미지가 떠오르나요? 맞아요. 아마 대부분의 학생들이 집에서 사용하는 전기에너지를 먼저 떠올릴거예요. 콘센트에 전기를 꽂으면 여러분이 가전제품을 정말 여러가지 가전제품을 마음대로 사용할 수가 있죠. 그런데 이 에너지하고 바다 두 개가 관계가 깊다니, 이게 어떤 의미일까요? 바다에너지는 사실 인류가 발전하면서 정말 많은 관계를 맺고 있습니다. 특히 현대에 와서는 그 중요성이 더 커졌구요. 미래에는 바다와 에너지 관계는 더욱 더 중요해질 것으로 예상이 되고 있습니다. 자 먼저 본격적으로 얘기를 나누게 앞서서 에너지란 무엇인지에 대해서 얘기를 해볼게요. 에너지는 과학에서 정의하기로 일을 수행할 수 있는 능력으로 정의합니다. 여러분이 알고 있는 에너지, 어떤 것들이 있나요? 맞아요. 빛 에너지 그리고 또 우리 몸에서 나오는 열처럼, 열에너지 그 다음에 소리도 에너지입니다. 그리고 전기에너지, 화학에너지 등 여러 가지들이 존재하죠. 에너지 중요한 특성 중의 하나는 뭐냐하면 하나의 에너지가 다른 에너지 형태로 변환이 쉽다는 거예요. 물론 어느정도 효율적인 문제가 있긴 하지만 변환이 가능하다는 겁니다. 그리고 이 에너지는요. 현대 우리나라 사회에서는요. 우리 전체 인류에게 있어서 너무나 중요한 존재예요. 이걸 빼고는 우리의 삶을 설명하기는 어렵죠. 미래에는 더 중요해질 거고요. 자 그러면 우리 인류는, 특히 우리나라는 현재까지 어떤 방식으로 주로 에너지를 얻었을까요? 바꿔서 얘기하면 어떤 방식으로 우리 가정에서 전기에너지를 사용하기에 편한 방식으로 발전을 해왔을까요? 대표적인 게 뭐가 있을까요? 화력발전이 있겠습니다. 화력발전은 열에너지를 이용하는건데 석유나 석탄, 특히 우리나라는 석탄이죠. 석탄을 태우면 거기서 나오는 열에너지를요. 증기를 이용해서 전기에너지로 전환하는 방식이 바로 화력발전입니다. 그 다음에 수력발전이 있어요. 수력발전은 여러분 아시죠? 커다란 댐을 강에 설치를 해서 물을 받습니다. 물을 받으면 높은 곳에서 낮은 곳으로 물이 떨어질 때 어떻습니까? 폭포 같은걸 보면 콸콸콸 하고 떨어지죠? 이 위치에너지의 변화를 이용해서 에너지를 얻는 방식이 바로 수력발전입니다. 마지막으로 한 개 굉장히 중요한, 핫한 게 있죠 뭡니까? 바로 원자력 발전입니다. 원자력 발전 같은 경우에는 핵분열을 이용하는건데 이 핵분열이 일어나면서 발생한 에너지를 마찬가지로 전기에너지로 전환하는 방식이 원자력발전입니다. 기존에 이렇게 든든한 방식으로 에너지를 만들어내는 그런 방법들이 있는데 이것들이 왜 문제가 됐을까요? 가지고 있는 한계점, 문제점들을 하나하나 살펴보면 이 화력발전 같은 경우에는 온실가스하고 미세먼지가 배출됩니다. 주로 문제가 되는 온실가스는 바로 이산화탄소입니다. 이제 석탄이나 석유 같은 화석연료 같은 것들을 연소를 하다보면 자연스럽게 이산화탄소가 발생을 하게 되죠. 이것이 지구 온난화를 일으키고 지구 전체의 생태계를 교란시킬 수 있는 그런 문제점을 야기한다고 볼 수가 있죠. 두 번째로 미세먼지 같은 경우, 주로 질소산화물 같은 경우인데 질소하고 산소가 결합된 화합물 형태죠. 이런 경우에는 미세먼지로 우리 건강에 상당히 악영향을 미친다는건 여러분도 익히 알고 있을 거라고 생각을 해요. 또 하나 화력발전은 석탄을 주 원료로 쓰기 때문에 석탄 가격이 높아지면 당연히 효율성 측면에서 안 좋은 점이 있습니다. 자, 두 번째 수력발전 같은 경우는요. 언뜻 되게 친환경적으로 보이지만 문제점이 커다란 댐을 강에다 세우다 보니까 하천 생태계에 큰 손상을 일으킬 수가 있습니다. 그리고 물을 담아놨다가 댐을 열어가지고 이제 터빈을 돌리는 방식이기 때문에 비가 얼마나 오느냐? 즉, 강수량에 큰 영향을 받습니다. 자 마지막 원자력발전 같은 경우에는 여러분이 많이 알고 있다시피 방사성폐기물 즉, 방사능은 계속 방출하는 폐기물이 만들어지는데 아직까지 우리 인류의 기술로는 이 녀석을 깨끗하게 아예 없앨 수는 없습니다. 그래서 안전하게 깊은 곳에 보관하는 방식으로 처리를 하는데 이것도 상당히 문제가 될 수밖에 없겠죠. 자 그러면 요즘 뜨는 것. 요즘 핫한 건 뭐냐? 바로 재생 에너지입니다. 재생 에너지는 계속해서 사용할 수 있다는 굉장한 강점이 있는 에너지고요. 현재 언론이나 뉴스에서(많은 관심을 가지고 있고) 과학자들도 많이 연구를 하고 있고요. 기업들도 굉장히 노력을 많이 하고 있는 것으로 알고 있습니다. 재생 에너지는 화석연료와 원자력 에너지를 대체할 수 있는 무공해, 즉 공해가 없는 에너지들을 얘기하고요. 깨끗하고 고갈될 염려가 없기 때문에 굉장히 재생이 가능한 좋은 에너지라고 생각하시면 됩니다. 자 그럼, 우리가 이제 어려운 에너지하고 재생에너지 얘기를 좀 했는데 다시 원래대로 돌아가 생각해볼게요. 바다와 에너지 바다에서 얻을 수 있는 재생 에너지? 바다에 가면 뭐가 있죠? 뭐가 에너지로 전환될 수 있을까요? 전기 에너지로 한번 생각을 해보세요. 여러분 바다에서 보고 느낄 수 있는 것들이 거의 대부분 모든 것들이 전기 에너지의 형태로 전환될 수 있습니다. 뭐가 있나요? 바다 생각나는 것들 파도 소리, 파도 있죠? 그 다음에 뭐 시원한 바람, 혹은 센 바람들 그리고 해수욕장에 있다보면 어떻습니까? 물이 들어왔다 나갔다 하죠? 시간이 지나면, 그 것을 밀물과 썰물이라고 합니다. 그리고 거기 보면 누워가지고 따사운 햇살을 받으면서 해수욕을 즐기는데 바로 이 따가운 햇빛, 이런 것들이 있겠죠. 이것들이 전부 다 에너지가 될 수 있다는 겁니다. 자 볼게요. 제가 이제 띄워놓은 화면 중에서 여러분 바다와 관계된 에너지를 한번 골라보세요. 자, 보시면 화석이라는건 석유하고 석탄을 얘기하는거고 그 다음에 조류, 풍력, 원자력 그 다음에 바이오에너지, 태양 태양은 이제 태양광과 태양열이 있고요. 파력, 수열, 수력 등이 있는데 이중에 이제 바다와 관계된 것들은 어떤 에너지일까요? 자 보시면 제가 이제 표시한 것처럼 조류, 풍력, 바이오 태양광, 파력, 수열이 있습니다. 여기서 조금 의아하게 생각할 수 있는 부분은 바로 수력 에너지가 되겠죠. 수력이라고 하면 물이랑 관련된거니까 바다는 대부분이 물인데 왜 이것은 관계가 없지? 아까 제가 처음 부분에 언뜻 얘기했지만 수력은 물의 높이 차이를 이용한 겁니다. 하지만 바다는 어때요? 그렇죠. 바다는 이제 보시면 아시겠지만 쫙 펼쳐져 있잖아요. 그러니까 높이 차이를 이용한 수력발전하고는 관계가 없다고 보면 되겠습니다. 자 그러면 몇가지 에너지들에 대해서 하나하나 살펴볼텐데요. 처음으로 살펴볼 건 뭐냐면 바로 해상풍력에너지입니다. 여러분 풍력에너지하면 뭐가 떠오르나요. 맞아요. 여러분 요즘도 바람개비 같은 거 갖고 노는지 모르겠네요? 선생님이 어렸을 때는 되게 많이 갖고 놀았는데 바람개비 원리와 같은데요. 사실은, 여러분이 제주도나 아니면 강원도 같이 이제 높은 산 지대나 평야 지대에 가보면 세 개의 날개를 가지고 있는 모양으로 된게 돌아가는 걸 본적 있을거예요. 잘 돌아가기도 하고 바람이 안불면 잘 안돌아가죠? 그게 바로 이제 풍력발전입니다. 그 경우에는 바다가 아니고 육지에 설치된 형태잖아요? 이게 이제 바다에 설치한 바로 해상풍력에너지입니다. 이 해상풍력은 땅이 아니라 바다에 풍력발전기를 설치하는 건데 장점이 있습니다. 뭘까요? 풍력은 바로 바람이 핵심이죠? 육지는 바람이 많이 불 때도 있지만, 잘 안불 때도 있어요. 하지만 바다는 어떻습니까? 항상 바람이 불잖아요? 그러니까 바다가 풍력을 이용해서 에너지를 전하기가 더 적합할 수 있겠죠. 하지만 이게 문제점이 있기는 있습니다. 아직 한계점인데 전기에너지로 변환한 다음에 이것을 가지고 육지로 가져가야 우리가 쓸 수 있는데 우리는 육지에 사니까요. 그런데 이걸 이제 전송하는데 문제가 있어요. 그런데 그 부분은 기술적으로 점점 좀 나아지고 있는 상황입니다. 한 가지 더 추가로 말씀드리면 풍력 발전에서 날개 모양이 그림에서 보다시피 바다에, 아예 이제 해저까지 연결돼서 고정되는 형태가 있구요. 고정식이라고 하고요. 그다음에 부표처럼 둥둥 떠다니는 형태가 있는데 이걸 부유식이라고 합니다. 부유식이 좀 더 좋은 형태이고 더 발전된 형태라서 이쪽으로 계속해서 우리가 연구가 되고 있고 설치가 되고 있는 상황이다 이렇게 생각하시면 되겠습니다. 자 그 다음의 장점으로 보면 우리나라한테 특히 장점은요. 자 우리나라는 바다가 어디 있죠? 동쪽, 서쪽, 남쪽에 있죠. 즉, 3면이 바다입니다. 그러니까 해상풍력발전, 설치할 곳이 너무 많은 거예요. 그리고 한 두 개의 날개에 발전기를 설치하는 것보다 대단위로 설치하게되면 효율이 올라갑니다. 즉, 비용이 절감된다는 거죠. 더군다나 육지에 설치했을 때 문제점 중에 하나가 뭐냐면 이게 좀 시끄러워요. 아무래도 커다란 이 날개가 돌다보니까 그런데 이 소음이 훨씬 적습니다. 바다로 가면 그리고 효율은 훨씬 높아요. 바람이 잘 부니까 자 그러면 실제로 해상 풍력은 어디에서 사용되고 있느냐? 발전소는 어디에 있느냐? 제일 유명한 곳이 스코틀랜드의 하이윈드 단지입니다. 세계에 첫 부유식, 아까 둥둥 떠다니는 것 있죠? 그게 풍력단지가 스코틀랜드에 있고요. 그 다음에, 우리나라와 가장 가까운 나라 중에 하나이면서 여기 이제 신재생에너지 쪽으로 발전된 국가가 있죠. 어디입니까? 바로 일본입니다. 일본 나가사키현 고도시에는요. 실제로 해상풍력단지가 잘 설치가 되어있죠. 우리나라는 어떨까요? 여러분은 제주도에 놀러가서 보신적 있는지 모르겠는데 제주도에 탐라해상풍력단지가 있습니다. 처음에 설치될 때만 해도 주민들이 많이 반대를 했습니다. 왜냐하면, 새로운 시설인 커다란 발전기가 설치가 되면 우리가 지금 생활하고 있는 바다 우리 수산시장으로 볼 수 있는 이 바다가 오염되는 건 아닐까? 하고 반대를 많이 했지만 결국에 골칫거리에서 효자로 변했습니다. 왜냐? 설치 1년동안 발전량이 86,049MWh 매출액은 267억 정도로 상당히 컸구요. 자 여기에다가 더불어서 더 중요한 건 뭐냐면 이 해저구조물 위에 날개가 있으면 부표잖아요? 밑쪽에 또 구조물이 있는데 이 해저 구조물이 바로 인공어초 역할을 했다는 거죠. 여기서 어초라는 건 무엇이냐면 일반적으로 자연어초는, 이 해저가 평평할 거 아닙니까. 그 중의 일부분이 지형의 차이에 의해서 물의 흐름이 되게 빠를 수가 있어요. 그럼 그 부분에 산소라든지 영양소가 풍부하게 몰리게 돼요. 어떻게 됩니까? 당연히 바다생물들이 좋아하겠죠. 그러니까 잘 자랄 수 있는 환경이 되는 거예요. 그런 역할을 해주는게 해저구조물 아랫부분이 되는거예요. 결과적으로 감태나 굴이나 낙지나 소라 등 이런 어획량이 굉장히 많이 증가해서 그 지역에 사는 어부들도 많이 좋아하고 있다는거죠. 굉장히 성공적인 사례구요. 다음으로 넘어가봅시다. 이번엔 수열에너지에 대해서 얘기할겁니다. 수열에너지, 말 그대로 풀면 어떻습니까? 물이 갖고있는 열에너지라는 뜻이죠? 맞아요. 이렇게 생각하시면 돼요. 자, 수열에너지는 바다, 해수 뿐만 아니고 하천, 강물 같은 경우에도 에너지가 저장되는데요. 물은 비열이 높아요. 비열이 높다는 것은 같은 질량일 때 더 많은 열에너지를 가지고 있을 수 있다는 얘기입니다. 이걸 이용한겁니다. 그래서 이 수열에너지는 물이 갖고있는 열에너지를 주로 건물의 냉난방이나 농가나 산업체의 열원으로 이용하는데 이 바닷물 같은 경우, 특히나 여러분 아시겠지만 순수한 물은 아니죠. 물 안에 뭐가 녹아 있습니까? 바로 염류가 녹아 있죠. 뭡니까? 바로, 순수한 물 같은 경우 0℃에서 얼게 되는데 이 바닷물은 더 낮은 온도에서 얼어요. -1.9℃ 정도 그러니까 쉽게 얼지 않잖아요? 그러니까 활용하기가 더 좋은거예요. 그래서 실제로 수열 에너지를 잘 활용하면 약 30퍼센트의 에너지 절감이 있고 이산화탄소, 미세먼지 아까 문제되는 것들이 있죠? 이런 거 해결하는데 큰 도움이 된다고 생각하시면 됩니다. 자 세계에서 수열에너지를 가장 잘 활용하는 국가가 어디냐? 바로 스웨덴입니다. 스웨덴에 스톡홀름이라는 굉장히 큰 도시가 있는데 이 도시는 해수, 말씀드린 바닷물 그 다음 하수, 호수, 지하수 등의 주변의 많은 물들을 이용해서 도시 전체 지역난방의 약 40% 정도에 해당하는 크기를 담당하고 있습니다. 상당히 놀랍죠. 상당히 큰 역할을 하고 있다는 걸 알 수가 있어요. 자, 또 우리 옆 나라 있죠? 일본에서는요. 후쿠오카 서부에 모모치 지구라는데가 있는데 이 해수만을 사용해가지고 약 40% 정도의 에너지 절감효과를 가지고 있습니다. 그럼 당연히 이산화탄소나 질소산화물 배출량이요. 이 설치되기 전보다 50퍼센트 이상 감소되는 놀라운 효과를 가져왔다고 하네요. 우리나라는 어떻습니까? 우리나라도 굉장히 노력을 하고 있고요. 이게 큰 단위는 아니지만 강원도 삼척에서 해양관광 레저스포츠센터 아니면 한국해양대학교 국제교류협력회관 그 다음에 부산, 부산이 바다와 맞닿아있죠? 롯데타운 등에서 이 수열 에너지를 적극적으로 이용해서 에너지 절감을 하고 있는 상황입니다. 그 다음으로 소개할 재생 에너지는 바로 파력 에너지입니다. 파력이라는 것은 파도를 생각하시면 됩니다. 간단하게 얘기해서 파도가 가진 에너지를 전기에너지로 전환하는건데 파력 에너지는 사실 문제점이 좀 많았습니다. 파도를 이용하는 건데, 조수간만의 차이 그러니까 물이 들어왔다 나갔다하는 이 차이를 고려해야하고 파도가 항상 우리는 잘 모르지만 한쪽 방향으로만 생성되는게 아니거든요. 이 영향을 많이 받으니까 전기 에너지로 전환하기는 쉽지 않았지만 기술개발을 통해서 이것을 많이 극복하고 있는 상황입니다. 자 기술개발에 더 많이 되어가지고 어디에서나 파도, 파력에너지를 전기에너지로 전환할 수 있게되면 우리나라는 바다가 많으니까 정말 좋겠죠. 자 그 다음으로는 조력 에너지가 있습니다. 조력에너지는요. 밀물과 썰물의 해수면 높이 차이로부터 생기는 에너지를 이용하는 겁니다. 우리나라의 대표적으로 조력 에너지를 이용한 경우에는 시화호 조력발전소가 있습니다. 자 그 다음 조류 에너지가 있습니다. 한 글자만 다르죠. 조력, 조력은 밀물 썰물의 높이차를 이용한 거고요. 조류는 밀물, 썰물이 생기면서 바닷물이 들어왔다 나갔다 하잖아요? 이 바닷물의 흐름을 이용한다고 생각하시면 됩니다. 이걸 이제 조류라고 하는데 우리나라 내에서 설치되어 있는 곳은 여깁니다. 이순신 장군의 업적 중 하나가 명량해전이죠. 어디에서 혹시 이 전투가 일어나는지 아십니까? 맞습니다. 남해안의 올돌목이라는 곳인데 거기가 이제 조류가 굉장히 세요. 그래서 조류가 센 것을 이용해가지고 이순신 장군님께서 엄청난 업적을 이루신거잖아요? 그 지형을 이용해서 그래서 여기 설치된 조류 발전소가 있는데 1MWh 규모의 발전소가 설치돼서 지금 운영중에 있는 것으로 알고 있습니다. 자 그 다음에 재미있는 에너지 두 개를 마지막으로 설명드릴까 하는데 첫 번째는 바이오 에너지입니다. 바이오에너지 들어본 친구들 많을 거예요. 그런데 바이오에너지하고 바다? 이건 좀 생소한 친구들이 많을 겁니다. 바이오에너지는 우리가 일반적으로 어떻게 알고 있냐? 바로 우리가 버려지는 쓰레기들 있죠? 그걸 우리가 바이오매스(Biomass)라고 하는데 음식물 쓰레기라든지 아니면 가축의 분뇨, 아니면 톱밥 같은 것들이 있죠. 이런 것들을 모아가지고 잘 처리를 합니다. 물리·화학적으로 처리를 해가지고 변환시키면 이 열에너지 형태로 바뀌고, 그것을 전기에너지로 전환한게 바이오에너지라고 하는데 이것이 바다와도 관계가 있습니다. 바다에서 이게 가능하다는 거죠. 어떻게 하느냐? 바로 조류를 이용한 겁니다. “어? 선생님, 조류는 앞에서 이야기하지 않았나요?” 맞습니다. 여기서 얘기하는 조류는요. 그 조류가 아니에요. 미역, 다시마 같은 그런 조류를 얘기하는 겁니다. 그런데 (실제로 사용되는 것은) 미역 다시마는 아니고요. 실제로도 이용되는 것은 더욱 크기가 작은 것 더 작은 미세조류들을 바로 바이오에너지에 이용을 합니다. 그래서 이 바이오에너지의 장점은요. 석유와 분자 구조가 굉장히 유사합니다. 석유는 바다 깊은 곳이나 아니면 육지의 깊은 곳을 파면 나오는 걸로 알고 있는데 그냥 나오는 게 아니고요. 사실은, 예전 아주 오래 전에 이런 미생물들, 유기물들이 퇴적된 다음에 충분한 시간과 조건이 갖춰졌을 때 바로 석유가 된다고 보고 있거든요. 과학자들은 그렇다보니까 미세조류하고 분자구조도 상당히 유사할 수 밖에 없죠. 따라서 우리가 마치 석유를 활용하는 것처럼 이 조류들을 활용할 수가 있게 되는 겁니다. 그 다음에 비식량자원이다. 그러니까 우리가 이제 바이오매스 같은 경우에는 예를 들어서 우리가 식량자원을 가지고 만약에 식량자원이 값이 싸진다 그런다면 그걸 이제 실제로 식품으로 팔지 않고 이것을 에탄올 형태로 해가지고 바이오매스로 활용한 경우가 있는데 이런 경우는 바로 이 조류 자체를 우리가 에너지로 활용할 수 있으니까 장점이 되겠죠. 그 다음에 조건만 갖춰진다면 쉽게 양이 늘어날 수 있으니까 대량생산이 가능하다는 그런 장점도 있습니다. 그리고 마지막 태양광입니다. 태양광은 여러분 태양광을 생각하시면 집집마다 설치된 태양광판 여러분 학교에도 혹시 옥상에 보면 태양광 패널이 있는지 모르겠네요. 육지에서 주로 사용을 하고 있는데, 이건 아직 연구중입니다. 특히 우리나라 같은 경우에는 땅의 넓이가 좀 좁잖아요. 태양광 판을 넓게 사용하기에는 좀 어렵습니다. 특히 이제 태양광 판을 아무데나, 산이라던지 들에다가 설치하게되면 그곳의 자연 환경을 훼손할 수가 있잖아요? 그래서 넓은 바다를 이용할 수 있다는 장점이 있지만 변수가 많습니다. 조류라든지 파도라든지 염분이라든지 이런 것들이 태양광 발전에 아직은 불리한데 이것을 해결을 못하고 있는 상황이고요. 연구중입니다. 그래서 여기 보시면 이 사진은 4월에 한국수력원자원에서 진행중인 모형사진이라고 보시면 되겠고요. 모형사진이라고 보시면 되겠고요. 자 여기까지 우리가 몇 가지 재생에너지에 대해서 같이 알아봤습니다. 재생 에너지에 대해서 깊게 공부하면 여러분 다소 어려울 수 있겠지만 지금 현재 수준에서는 아, 바다에 존재하는 여러 가지 에너지가 있고 우리가 이걸 잘 활용할 수 있구나. 이렇듯 바다는 아낌없이 우리에게 주는 부모님같은 존재구나 고마운 마음을 가질 필요가 있다고 생각합니다. 따라서 우리는 어떻게 해야 될까요? 바다한테 감사하다는 마음을 가지고 더 소중히 대해야겠죠. 그리고 그 마음을 토대로 해서 더 많이 알아가면서 공부해야겠죠. 그게 우리가 감사함을 표현하는 의무라고 생각합니다. 자 여기까지 설명을 마치도록 하겠습니다. 감사합니다.