미래 세대를 위한 '지구의 선물' 바다가 에너지다

친환경 블루에너지 '염분차 발전' 해수·담수 농도차이 이용한 방식 한국에너지기술연구원, 국내 최초 염분차 발전 '핵심 원천기술' 확보

정부는 2035년 원자력발전 의존율 22%를 목표로 국가 에너지 수급의 안정화를 꾀하고 있다. 이를 위해선 친환경적이고 안전한 신 에너지 기술 개발이 절실하다.

이런 측면에서 주목받고 있는 새로운 에너지 기술이 바로 염분차 발전이다. 해수와 담수의 농도 차이를 이용하는 것으로, 바닷물을 염수로, 강물을 담수로 이용할 경우 해양염분차 발전이라고도 한다.

1950년대에 처음 이론적 배경이 제시된 이래 1970년대에 실용화 방식이 나왔지만, 핵심 기술 부재, 경제성 등의 문제로 기술 개발이 정체됐고, 2010년을 기점으로 실험실 규모의 연구에서 파일롯 플랜트 개발이 본격화됐다.

염분차 발전이 주목받는 것은 종전의 신·재생에너지원의 결정적인 문제인 이용률과 부하 변동을 크개 개선해 이용률을 90%까지 올릴 수 있기 때문이다. 전 세계 염분차발전의 총 에너지 잠재량은 2600개의 원자력발전소에서 연간 생산하는 규모인 2.6TW에 달한다.

또 청정한 바닷물을 무한히 이용할 수 있는 데다 발전 과정에서 온실가스인 이산화탄소, 방사성 물질, 오염 폐수가 거의 발생되지 않는 친환경 미래 블루 에너지이기도 하다.

최근 염분차 발전 기술의 세계적 추세는 대용량화다. 이를 위해 필요한 전처리, 핵심소재 등 여러 인프라에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

염분차 발전의 세계 선두그룹인 네덜란드 수자원공사의 Wtesus의 자회사인 REDSTACK은 2010년 1㎾급 역전기투석 염분차발전을 세계 최초로 개발했으며, 현재 2018년 완공을 목표로 한 50㎾급 플랜트 중 일부 시설을 운영하고 있다. 2020년까지는 Afslutidijk에 200MW급 발전플랜트를 구축할 예정이다.

노르웨는 2009년에 4㎾급 압력지연삼투 방식의 염분차발전 플랜트를 세계 최초로 개발하기도 했다. 일본의 수처리전문기업인 쿄화기전공업은 2009년~2014년 나가사키 정수장 인근에서 5㎾급 압력지연삼투 방식의 염분차발전 플랜트를 개발했으며, 올해는 우미노나카미치 나타 해수담수화 시설에 100㎾급 염분차발전 플랜트 개발을 시작했다. 이밖에 캐나다와 미국, 이탈리아 등에서도 ㎾급 염분차발전 플랜트를 개발하는 중이다.

국내에서는 최근 한국에너지기술연구원 해양융복합연구실 정남조 박사팀이 역전기투석 방식과 압력지연삼투 방식의 염분차발전 핵심 원천기술을 국내 최초로 확보했다.

하지만 염분차발전은 세계적으로 장기적인 운전, 그리고 오염 현상이 아직까지 명확히 규명되지 않아 이를 제어하기 위한 체계적인 유지관리 기술이 확립되지 않았다. 핵심 소재인 전극과 이온교환막의 저가화와 대면적화, 고성능화를 통한 염분차발전 스택의 최적화 기술도 필요하다.

에기연 정남조 박사는 “염분차발전은 향후 전 세계의 에너지 공급을 좌우할 핵심 기술”이라고 했다.

에기연 이기우 원장은 “에기연에선 2020년까지 20㎾급 염분차발전 파일롯 플랜트 핵심 기술을 개발하고, 그간 개발된 기술을 전기충전 인프라에 연결해 실증할 계획”이라고 했다.

최두선 기자 cds0817@