파도를 활용한 발전연구, '유럽해양에너지센터(EMEC)
파도와 조수 간만의 차를 이용한 전기 생산 기술 연구의 중심지
영국(UK) 북쪽에 스코틀랜드(Scotland)가 위치하고 있다. 스코틀랜드 북쪽에는 여러 섬들이 모여 있는 '오크니 제도(Orkney Islands)' 라는 곳이 있다. 한국으로 치면 남해에 흩어져 있는 다도해와 개념이 비슷한 곳이다.
이 곳은 수심이 깊어 대형 크루즈 선박이 정박할 수 있기에 스칸디나비아, 북극 탐험 등 다양한 크루즈 노선의 이상적인 기항지로 알려져 있다.
또한, 유럽에서는 보기 드문 신석기 시대 유물이 다량으로 존재하고 있으며, 망망대해 북해(North Sea)를 바라보고 있는 '예스나비 절벽(Yesnaby Cliff)'은 관광지로도 유명하다.
(영상 설명) 오크니 제도에서는 220만 파운드(약 40억 8,000만 원, 1파운드:1,856원(KRW) 기준) 규모의 HIMET(통합 해양 에너지 전환으로의 수소) 생산 건설 프로젝트가 진행 중에 있다. 크루즈 및 페리 선박의 엔진을 현재의 디젤 엔진에서 수소 엔진으로 전환하는 솔루션을 연구하고 있다. (Source: European Marine Energy Centre, "Orkney to be the setting for maritime decarbonisation demonstration project", Sep 15, 2021, https://youtu.be/SveJfbxXCNk?si=thTjHXlw2jrv9k2L YouTube)
이 곳에 위치한 중요한 시설 중 하나로, 파도를 이용한 발전과 조수 간만의 차를 이용한 발전을 실험하고, 시연하는 세계적인 시설인 'The European Marine Energy Centre 유럽 해양 에너지 센터'가 있다.
영국 뿐만 아니라, 유럽 여러 나라들과 시설을 공유하면서 바다를 활용한 재생 에너지 기술 개발 및 상용화를 위한 기술 전초 기지 역할을 담당하고 있다.
유럽해양에너지센터(EMEC)의 설립 배경과 운영 현황
유럽 해양 에너지 센터는 재생에너지의 중요성과 해양 자원의 중요성을 인식한 '영국과학기술위원회'의 2001년 의결을 거쳐 지난 2003년에 비영리 회사로 설립되었다.
이 센터의 주요 목적은 실제 해양 환경에서 파도와 조력(밀물과 썰물의 차이에서 발생하는 힘) 에너지 시설에 대한 각종 시험을 시행하고, 실제 기존 전력망과 연결하는 역할을 수행하는 것이다.
총 5단계에 걸쳐 3,600만 파운드(약 667억)를 센터 운영비로 영국 정부가 투자했고, 지난 2003년 10월에 조수 간만의 차이가 가장 큰 '워니스 폴 (The Fall of Warness)' 지역에 테스트 시설을 완공했다.
파도가 생성하는 전기 에너지의 양을 측정하고 있는 모습정부의 지원을 받은 비영리 회사로 출발한 유럽 해양 에너지 센터는 각종 실험 프로젝트를 성공적으로 유치하면서 2011년 마침내 정부 지원으로부터 독립했다.
2016년-2020년 사이에 외부 프로젝트 유치금의 62%인 2,100만 파운드(약 389억)을 유럽 연합의 각 기업이 제공했고, 영국 정부의 프로젝트 지원금은 총 750만 파운드(GBP, 약 138억) 였다.
다양한 세부 프로젝트 수행을 위해 영국 이외의 유럽 연합 소속 국가들과 연결된 정부 투자금은 총 7,100만 유로(EUR, 약 1,120억)에 달했다.
각종 프로젝트를 수행하면서 유럽 해양 에너지 센터가 2003년부터 2023년까지 약 20년 동안 영국 경제에 미친 효과를 금액으로 환산하면 3억 7천만 파운드 (약 6,855억)에 달한다. 이는 '1파운드를 투자해서 9파운드의 수익(*900% 성장)'을 거둔 효과와 동일하다.
(왼쪽) 파도의 힘을 이용한 800KWh(킬로와트)급 전기 발전시설 테스트 | (오른쪽) 바다 위에서 생산된 전기를 육지의 변전소 혹은 충전소와 연결하는 해저 케이블 보관 장소유럽 해양 에너지 센터의 직원은 85명 전후로 알려져 있다. 엔지니어, 환경전문가, 프로젝트 매니저, 기술인력 등 소수의 정예인원으로 약 50여 가지 프로젝트를 동시 다발적으로 수행하고 있다.
유럽해양에너지센터(EMEC)의 주요 활동과 연구 분야
'파도와 조류 에너지 실험'은 이 센터의 핵심 기능이다. 에너지 발전 장치, 변전기 시험부터 해저 케이블 설치 및 기존 전력망 연결까지 다양한 실험과 운영을 종합적으로 지원(One-Stop Service & Support)한다.
파도 힘을 측정하는 모터 보트 모양의 실험 장치. 항상 바다 위에 떠 있는 상태에서 수심 15m-50m 데이터를 생성하여 센터로 전송한다 (Image:EMEC 웹사이트 캡처)유럽 해양 에너지 센터는 또한, *IECRE가 인증하는 세계 최초의 해양 에너지 분야 재생 에너지 시험 연구소(RETL, Renewable Energy Testing Laboratory)이기도 하다.
(*IECRE: International Electrotechnical Commission System for Certification to Standards Relating to Equipment for Use in Renewable Energy Applications" 의 약자로 '재생에너지 응용 분야 장비 사용 관련 표준 인증을 위한 국제전기기술위원회 시스템' 정도로 번역할 수 있다. 운영자 번역)
깊은 바다 위에 대형 화물선처럼 떠서 전기를 생산하는 '부유식 해상풍력발전'과 관련된 다양한 장비들을 테스트하는 역할을 수행하고 있다. 또한 바다에서 생성된 전기와 그린 수소(순수한 수소) 생산을 연계하는 시험을 수행하는 연구센터로도 유명하다.
바다에서 생산한 재생에너지로 바닷물을 분해하여 순수한 '그린 수소(Green Hydrogen)'을 생성하는 연구단지의 모습 즉, 바닷물에서 수소를 분리하는데 필요한 시설과 장치를 돌리는데 필요한 전기를 파도의 힘, 조류의 힘, 해상 풍력으로 생산 및 공급하여 '그린 수소'를 생산 및 저장하는 각종 기술 실험을 수행하고 있다.
이와 더불어, 해양 재생 에너지 시설의 설치 및 운영에 따른 해양 생태계의 변화와 이에 따른 환경 영향 평가도 수행하고 있다.
오크니 섬(Orkney Islands)에서는 필요한 모든 전기를 재생에너지로 만 충당하는 탄소 탈출(Net Zero or Carbon Free) 프로젝트를 수행하고 있다. 2024년 기준, 이곳의 전체 인구는 총 22,000명 전후이며, 1가구당 평균 2명 정도 거주하여 총 가구 수는 10,635이다.
As such, Orcadians have long embraced the concept of renewable energy, recognising that sustainable electricity generation represents the ideal fit for a community so economically reliant on an unspoiled landscape and clean oceans.
Indeed, over 100 per cent of the islands’ electricity needs could now be regularly met from local renewable sources, with one in ten Orcadians generating their own power – well above the national average.
오염되지 않은 자연풍경과 청정 해양에 경제활동을 의존하고 있는 오키니(Orkney)섬 거주민들은 지속적인 전기를 생산할 수 있는 재생에너지에 대한 개념을 오랜 기간 받아들여왔다.
오키니 주민들은 생활에 필요한 에너지를 지역에 설치된 재생에너지 발전시설-해상풍력 Offshore Windfarm)과 조력(Wave & Tidal) 발전-에서 '100%' 공급하고 있다. 'RE100 (Renewable Energy 100%)'을 완성한 공동체이다. (인구) '10명 당 1명'이 자체적으로 전기를 생산하고 있기에 스코틀랜드 전체 평균 대비 재생에너지 생산 비율이 상당히 높다. (운영자 번역 / *의역)
(Source: "Renewables", Orkney.com / https://www.orkney.com/life/energy/renewables)
2020년 기준, 오키니의 연평균 최고 온도는 11도 전후이고, 연평균 최저 온도는 5-6도 전후이다. 여름에도 평균 15-16도를 유지하며, 겨울철에도 5도 이하로는 수은주가 내려가지 않는다.
'바람(Wind)과 비(Rain)의 섬'이라 불릴만한 오크니는 다도해의 특성상 연평균 초속 12m/s의 바람이 분다. 풍력발전에 최적의 입지를 갖추었다고 할 수 있다. 연평균 강우량도 1150mm로 상당하다.
한국은 3면이 바다로 둘러싸인 국가이다. 해상풍력발전 기술은 물론이고, 밀물과 썰물의 차이를 이용한 전기 생산 기술, 동해의 높은 파도를 이용한 청정 에너지 생산기술 연구의 핵심국가가 될 수 있는 무한한 잠재력을 가지고 있다고 개인적으로 생각한다.
아주아주 가까운 미래에...
동해와 남해, 그리고 서해에 각각 조성된 '한국, 해양 재생에너지 산업 연구단지(가칭)'에 아시아 지역 국가들의 수 많은 연구원들이 수시로 방문 혹은 체류하며 공동 연구를 하는 풍경을 볼 수 있기를 희망한다.
참고자료 References
EMEC, "wave test site animation", YouTube, Sep 5, 2014
"Orkney - placed for success", Orkney Islands Council on YouTube. Oct 6, 2019
EMEC: European Marine Energy Centre (*Since being established in 2003, EMEC has expanded and diversified its testing facilities, attracting wave and tidal energy developers from around the globe)
European Marine Energy Centre (EMEC), Ocean Energy Systems
OES Annual Report 2016 | Interview to Open Sea Test Centres | Interview with EMEC - UK "What was the motivation and the driving forces to build The European Marine Energy Centre (EMEC) Ltd, and what milestones were set up for its development"
European Marine Energy Centre / Wikipedia (en.wikipedia.org) *The European Marine Energy Centre (EMEC) Ltd. is a UKAS accredited test and research centre focused on wave and tidal power development, based in the Orkney Island
Tethys / tethys.pnnl.gov / EMEC Fall of Warness Grid-Connected Tidal Test Site (*The site has a very strong tidal current, with a typical spring flow of 4m/s (8 knots). The eight test berths on site range in depth from 12m to 50m)
Orkney.com, "Renewables": "In all, Orkney is home to over 1,000 domestic renewable energy installations – not bad in a community of of around 22,000 people.")
Orkney Islands Council, 'Orkney Economic Review 2020' (PDF, 'Weather, Population', Page 8-13)',
최흥수 기자, "명량해전의 현장… 빈 집 활용한 갤러리마다 그 날의 기억이 가득", 한국일보, 2019-08-20
박진순 & 김은진 외 4인, '울돌목조석조류특성'(논문, 한글), 한국해양학회-창조과학과 해양과학의 미래 (pp 20), 2013-11-08
