현재 전 세계적으로 신재생에너지의 개발과 이용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 조력에너지는 다른 재생에너지의 비해 안정적인 공급이 가능한 고급 자원이다. 본 논문에서는 조력에너지 대한 세계적인 연구 및 개발 동향을 고찰하였고 시화호 조력발전소와 울돌목 조류발전소의 경제성을 분석하였다. 댐 방식 조력발전은 경제성과 기술적 신뢰성이 있으나 상당한 환경적 논쟁이 있다. 반면, 조류식 조력발전은 완전한 상용화를 이루지 못하고 있으나 환경적 폐해가 거의 없는 것으로 평가되어 댐 방식 보다 더 많은 연구가 진행되고 있다. 시화호 조력발전인 경우 발전단가는 약 67.3원/kWh, 여기에 시화호의 조성비용을 추가로 고려할 경우 254원/kWh로 계산되었다. 반면 울돌목 조류발전의 발전단가는 약 400원/kWh로 이는 조류발전 기술이 성장 단계라 장비와 건설비용이 비싸고, 또한 아직 규모의 경제성이 적용되지 못한 결과라 하겠다.
현재 전 세계적으로 신재생에너지의 개발과 이용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 조력에너지는 다른 재생에너지의 비해 안정적인 공급이 가능한 고급 자원이다. 본 논문에서는 조력에너지 대한 세계적인 연구 및 개발 동향을 고찰하였고 시화호 조력발전소와 울돌목 조류발전소의 경제성을 분석하였다. 댐 방식 조력발전은 경제성과 기술적 신뢰성이 있으나 상당한 환경적 논쟁이 있다. 반면, 조류식 조력발전은 완전한 상용화를 이루지 못하고 있으나 환경적 폐해가 거의 없는 것으로 평가되어 댐 방식 보다 더 많은 연구가 진행되고 있다. 시화호 조력발전인 경우 발전단가는 약 67.3원/kWh, 여기에 시화호의 조성비용을 추가로 고려할 경우 254원/kWh로 계산되었다. 반면 울돌목 조류발전의 발전단가는 약 400원/kWh로 이는 조류발전 기술이 성장 단계라 장비와 건설비용이 비싸고, 또한 아직 규모의 경제성이 적용되지 못한 결과라 하겠다.
Currently, many nations in the world make a strong effort to exploit the new and renewable energy. Tidal energy is the constant and regular power sources with higher and more stable quality compared to other renewable sources. The present paper reports the status of tidal energy analyzing its latest...
Currently, many nations in the world make a strong effort to exploit the new and renewable energy. Tidal energy is the constant and regular power sources with higher and more stable quality compared to other renewable sources. The present paper reports the status of tidal energy analyzing its latest technology and development. In addition, a feasibility study on two types of tidal power plant(TPP) systems is conducted based on many assumptions, conditions and data involved in the Korea environment. The Sihwa and Uldolmok TPP are considered as the reference of tidal barrage(TB) and tidal in stream energy conversion(TISEC) type, respectively. While TB technology is currently mature and reliable, there still remain many environmental issues. Whereas, TISEC is recently received more attention due to its environmental friendly aspect. Therefore, the TISEC is believed to be very promising technology as the TPP. The unit electricity generation cost of Sihwa TPP is approximately 67.3 KRW/kWh. However, considering additional cost of Sihwa lake construction, it increases to 254 KRW/kWh. In Uldolmok, the unit electricity generation cost is calculated to be about 400 KRW/kWh, which is even higher than that of Sihwa TPP. This is ascribed to high cost of TISEC device and construction cost due to its technological infancy as well as relatively small power capacity. Nevertheless, the TISEC technology would be substantially developed in the future due to its many advantageous features.
Currently, many nations in the world make a strong effort to exploit the new and renewable energy. Tidal energy is the constant and regular power sources with higher and more stable quality compared to other renewable sources. The present paper reports the status of tidal energy analyzing its latest technology and development. In addition, a feasibility study on two types of tidal power plant(TPP) systems is conducted based on many assumptions, conditions and data involved in the Korea environment. The Sihwa and Uldolmok TPP are considered as the reference of tidal barrage(TB) and tidal in stream energy conversion(TISEC) type, respectively. While TB technology is currently mature and reliable, there still remain many environmental issues. Whereas, TISEC is recently received more attention due to its environmental friendly aspect. Therefore, the TISEC is believed to be very promising technology as the TPP. The unit electricity generation cost of Sihwa TPP is approximately 67.3 KRW/kWh. However, considering additional cost of Sihwa lake construction, it increases to 254 KRW/kWh. In Uldolmok, the unit electricity generation cost is calculated to be about 400 KRW/kWh, which is even higher than that of Sihwa TPP. This is ascribed to high cost of TISEC device and construction cost due to its technological infancy as well as relatively small power capacity. Nevertheless, the TISEC technology would be substantially developed in the future due to its many advantageous features.
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문제 정의
조류식 발전인 경우 아직 상업적으로 성공한 예가 없는데 이는 조류발전이 가능한 지역이 매우 제한적이며 경제성이 보장되지 않고 또한 몇 가지 기술적인 문제가 남아 있기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 조력발전, 특히 조류발전 기술에 대한 세계적인 연구 및 개발 동향을 고찰하였고 경제성 분석에 필요한 많은 정보를 분석하여 이를 바탕으로 조력에너지 자원이 풍부한 우리나라 조건에서, 발표된 공식 자료와 여러 가지 가정과 조건하에서 시화호 조력발전소와 울돌목 조류발전소를 사례로 조력발전의 경제성에 대해 분석함으로써 국내 조력발전의 개발과 이용에 도움이 되고자 하였다.
본 논문에서는 조력에너지 대한 세계적인 연구 및 개발 동향을 고찰하였고 다양한 자료와 여러 가지 가정과 조건하에서 시화호 조력발전소와 울돌목 조류발전소의 경제성을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
본 절에서는 댐 방식의 예로는 시화호를 조류식 발전의 예로 울돌목 발전소를 사례로 발표된 자료를 바탕으로 경제성 분석을 수행하였다.
가설 설정
Baseline emission factor를 구하기 위해 operating margin(OM)은 2004년~2006년의 한국전력의 [48] 자료를 사용하였고 build margin(BM)은 2006년도 값을 사용하였으며 combined margin은 0.5×OM+0.5×BM을 사용하였고 사업 기간 중 CO2의 발생은 없다고 가정하였다.
이러한 내용을 근거로 연간 O&M 비용은 Denny 등이 [47]제시한 값을 사용하여 시화호와 울돌목인 경우 각각 매년 223억원 및 0.9 억의 O&M 비용이 소요된다고 가정하였다.
제안 방법
이를 위해서 미국의 EPRI 자료를 참고하였는데 [5] 미국 내 조력발전소의 경제성 평가가 이루어진 7개 지역의 부지 조성비용 및 건설 비용과, O&M 비용 평균값을 이용하여 시화호 조력발전소의 경제성을 재평가하였다.
대상 데이터
시화호의 경우 case 1은 시화담수호 조성에 필요한 비용을 배제하고 검토된 경제성 분석이며 case 2는 담수호의 조성비용을 포함한 경우로 case 2에 대해서는 끝부분에 설명하였다. 발전용량과 연간발전량, 그리고 총 건설비용은 한국수자원공사 [45]와 한국동서 발전 [46]에서 공식적으로 밝힌 자료를 참조하였다. 시화호의 건설비용 조달을 위해 연평균이자율 4.
기본적으로 붉은 색으로 표시된 지역에서 경제적인 조력발전이 가능하다. 실제로 조류식 조력발전의 시연 및 설치가 진행되고 있는 곳은 북미의 경우 서북부 캐나다와 미국 동부 연안을 포함하는 Fundy만, 유럽의 경우, 영국, 아일랜드, 및 노르웨이, 우리나라의 서, 남해안 및 호주의 북부 연안 정도이며 이곳들을 중심으로 진행되고 있는 프로젝트를 다음 절에 정리하였다.
이론/모형
조력발전으로부터는 탄소배출권을 얻을 수 있으며 시화호인 경우 2006년도에 이미 CDM 사업으로 승인을 받은 상태이고 울돌목은 현재 CDM 사업 등록 예정이다. 획득 가능한 탄소배출권 산정을 위해 필요한 CDM 방법론은 ACM0002를 적용하였다. Baseline emission factor를 구하기 위해 operating margin(OM)은 2004년~2006년의 한국전력의 [48] 자료를 사용하였고 build margin(BM)은 2006년도 값을 사용하였으며 combined margin은 0.
성능/효과
(1) 현재 지형적, 물리적으로 조력발전이 가능한 영국, 노르웨이, 아일랜드, 이탈리아, 스웨덴, 캐나다, 중국, 프랑스, 인도 러시아, 미국 및 우리나라 등이 조력에너지 자원의 기술적, 경제적 이용 가능성을 인정하고 있으며 조력에너지 발전과 개발에 힘을 기울이고 있다.
(4) 시화호 조력발전인 경우 발전단가는 약 67.3원/kWh로 계산되었으나 시화호의 조성비용을 추가로 고려할 경우 254원/kWh로 증가하였다. 울돌목 조류발전의 발전단가는 약 400원/kWh로 매우 높았다.
이 기간 동안 많은 기술적 정보와 자료가 수집되었고 2006년 MCT, Verdant Power사(미국), Clean Current사(캐나다)가 조류형 방식의 시제품 장비 시연 등을 수행하였다. 그 결과 본 방식의 발전소가 적합한 장소에 설치된다면 현재 상업적인 지상 풍력기술, 천연가스, 초임계석탄 기술과 같은 범위의 생산단가로 전기를 만들어 낼 수 있다는 경제성도 확인 되었다.
발전용량과 연간발전량, 그리고 총 건설비용은 한국수자원공사 [45]와 한국동서 발전 [46]에서 공식적으로 밝힌 자료를 참조하였다. 시화호의 건설비용 조달을 위해 연평균이자율 4.5%에 15년 균등 상환 조건으로 자금을 차입한다고 가정하면 금융비용을 포함한 총 건설비용은 3,711억원으로 연간 247억원의 비용이 건설비용으로 상환되며 울돌목인 경우 건설비용은 구조물에 90억원, 기전설비에 35억원이 소요되어 총 125억원으로 발표되었는데, 시화호와 같은 금융 차입 조건을 적용하면 금융비용을 포함하면 총 건설비용은 131억이며 이를 15년 동안 균등 상환한다면 8.7억원이 연간 건설비용 명목으로 상환된다.
7배이며 O&M 비용도 약 2배가 컸다. 이러한 가정과 조건하에서의 발전단가는 254원/kWh로 증가하여 case 1보다 약 3배 이상이며 따라서 손익분기점 이상이 되려면 발전단가도 236원/kWh 이상이 되어야 하는 결과가 계산되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
조력발전은 무엇인가?
하지만 조력에너지는 지구, 달, 태양 사이의 인력과 원심력으로 발생하는 조수 또는 이로 인한 조류에 의해 생성되는데 조수는 해양 표면에서 규칙적으로 상승하고 하락하면서 만조와 간조를 만들고 이들의 해수면 높이차인 조수범위 또는 조차(tidal range)를 만들어 내는데 이렇게 일정하게 생기는 조수범위의 변화는 태양광 및 풍력자원의 불확실성과는 비교할 수 없는 훨씬 예측가능하고 안정적인 고급의 에너지를 만들어 낼 수 있는 자원이다 [2-3]. 조력발전은 이와 같이 안정적인 조수차이로 생기는 해수의 위치에너지 또는 운동에너지를 전기에너지로 전환하는 기술이다 [4]. 따라서 현재 전 세계적으로 이에 대한, 개발 및 이용에 관한 관심이 증대되고 있다.
조류식 조력발전은 무엇인가?
조류식 조력발전의 경우 해수의 저장(또는 댐)없이 조차에 의해 발생하는 강한 해수 내 조류의 운동에너지를 바로 전기에너지로 변환하는 방식으로 우리나라의 울돌목 조류발전소의 발전 형태가 본 발전 방식이다. 댐 방식에 비해 환경적인 측면에서 상당히 유리하여 현재 댐 방식 보다 훨씬 더 많은 연구가 진행되고 있고 전 세계적으로 많은 프로젝트들이 수행 중이거나 계획 중이다.
현대식 조력발전의 두 가지 방식은 무엇인가?
일반적으로 현대식 조력발전은 두 가지 방식으로 분류된다. 1세대의 댐 방식(Tidal dam or barrage; 이하 “댐 방식” 으로 언급)과 2세대인 조류방식(Tidal in stream energy conversion; TISEC, 이하 “조류식”으로 언급)이다 [5]. 두 방식의 근본적인 기술적 차이는 해수를 저장하기 위한 댐의 유무와 해수의 위치에너지를 또는 해수의 운동에너지를 전기에너지로 전환하는 가에 의해 구별될 수 있다.
참고문헌 (50)
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