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공지사항

「JGRC 연구사업소개 」 바다로부터 청정에너지를 만들어내는 해양융복합실
이름 : 최고관리자 | 작성일 : 2014.11.13 19:00 | 조회수 : 25508

 

 

JGRC 연구사업소개 바다로부터 청정에너지를 만들어내는 해양융복합실

 

제주 공항에서 버스를 타고 한 시간정도 달리다보면 풍력발전기들이 육상과 해상에서 힘차게 돌아가고 있는 풍경을 볼 수 있다. 바로 이곳이 구좌읍 김녕에 위치한 한국에너지기술연구원(이하 KIER) 제주글로벌연구센터이다.

KIER 제주글로벌연구센터는 바다 속의 신재생에너지 기술을 연구하는해양융복합실과 무한한 에너지인 풍력에너지를 연구하는풍력연구실로 이루어져 미래 에너지 보물 창고인 바다에서 전기를 캐내기 위한 연구를 하고 있다.

 

JGRC 연구사업소개 바다로부터 청정에너지를 만들어내는 해양융복합실

 

해양융복합실에서 하고 있는 여러 가지 기술 중 오늘 소개할 기술은 해양염분차발전이다.

염분차발전은 바닷물과 깨끗한 담수의 염도차를 통해 얻어지는 에너지를 통해 전기를 생산하는 기술로, 압력지연삼투(PRO, Pressure Retarded Osmosis)발전과 역전기투석(RED, Reverse Electro Dialysis)발전 등이 보편적이다.

 

압력지연삼투 발전은 삼투압이라는 물리적 에너지를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산하는 방식이다. 삼투압은 농도가 다른 두 용액(순수한 물과 소금물)이 반투과성 분리막에 의해 나누어져 있을 때, 농도가 낮은 부분에서 높은 부분으로 물이 이동하는 현상에 의해 발생하는 압력을 말한다. 예를 들어, 우리가 김치를 담글 때 배추의 숨을 죽이기 위해 소금물에 배추를 절이는데, 이것은 배추를 소금물에 담그면 배추 속의 수분이 염분이 높은 소금물을 만나기 위해 밖으로 빠져나오는 삼투압 현상을 응용한 것이다.

 

JGRC 연구사업소개 바다로부터 청정에너지를 만들어내는 해양융복합실

 

반면, 역전기투석 발전은 물의 이동이 아니라 소금, 즉 염화나트륨 (NaCl)의 이온을 분리하면서 전기를 생산하는 기술이다. 양이온만을 투과시키는 양이온교환막(CEM, Cation Exchange Membrane)과 음이온만을 투과시키는 음이온교환막(AEM, Anion Exchange Membrane)이 병렬로 배치된 구조를 통해 해수와 담수를 통과시킬 때, 양이온교환막 쪽으로 해수에 포함된 나트륨이온(Na+)이 통과하고, 이와 반대로 음이온교환막 쪽으로는 염소이온(Cl-)이 통과하게 된다. 이때 각 이온교환막 사이에 전압이 생성되며, 산화전극과 환원전극에서 산화-환원 작용을 통해 전자의 흐름(Electron current)이 형성되어 전기가 발생한다. 예를 들어, 우리가 신장투석을 할 때 사용하는 전기투석의 원리(전기를 이용해 용액상의 이온을 제거)를 역으로 이용해 전기를 생산하는 방식이다.

 

염분차발전은 전 세계적으로 2.6 테라와트(TW=1조 와트)의 잠재력을 갖는 에너지원이다. 이것은 1기가와트(GW=10억와트)인 원자력발전소 2,600기에 해당하는 매우 큰 규모이다. 실제로 우리나라의 경우, 5대강을 기준으로 약 3.5기가와트의 잠재력이 있는 것으로 평가된다.

또한, 발전소의 단점인 에너지원 자장 불가·폭발위험·환경오염 등의 문제도 해결할 수 있다. 바닷물과 강물만 있으면 언제든지 발전이 가능해 그 자체를 대용량 에너지 저장 개념으로 이용할 수 있으며, 화석연료를 전혀 사용하지 않고 이산화탄소를 포함한 다른 오염물질의 배출이 없어 깨끗한 에너지 기술이 될 수 있다. 풍력이나 태양광발전과는 달리 시간이나 날씨와 같은 환경 인자에 영향을 받지 않으며, 한 번 쓴 바닷물을 영구적으로 이용할 수 있다는 점도 강점이다

 

현재 미국·캐나다·네덜란드·노르웨이·일본 등 주요 선진국에서 염분차발전 기술 선점을 위해 소규모 실험설비를 건설하여 실증 연구를 진행하고 있다. 최근 국내에서도 산학연을 중심으로 세계 수준의 연구 역량을 확보하기 위한 움직임이 활발하다. 그러나 이러한 노력에도 염분차발전 기술은 아직까지 유엔이 인정하는 해양신재생에너지로 등재 되어 있지 않다. 그렇기 때문에 세계 여러 국가의 지방정부·관련 기업·연구소·대학 등은 염분차발전 통합 네트워크(INES, Integrated Network for Energy from Salinity gradient power)를 만들어 이를 해양신재생에너지로 등재시키려는 노력을 하고 있다.

 

우리나라에서는 KIER이 이에 가입하여 유엔뿐만 아니라 우리나라가 인정하는 해양신재생에너지로의 등록을 도모하고 있으며, 더불어 무한한 바다를 품고 있는 제주도에 제주글로벌연구센터를 설립해 염분차발전 기술의 조기 사용화 추진과 글로벌 교류협력의 허브로서의 역할을 수행하고 있다.

 

JGRC 해양융복합실장 정남조

IP : 14.49.144.*** 공유하기
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