지난해 영국은 저탄소 산업 전략을 발표하면서 2050년까지 탄소배출량의 80% 이상을 감축하겠다고 밝혔다. 이를 위해 영국은 해안 연안의 풍력발전에 R&D 1억2천만 파운드를, 조력발전에 6천만 파운드를 투자할 계획이다. 이는 유럽의 해양에너지정책과 관련된 것으로, 해양에너지는 현재 전 세계 발전량 1만8000TWh의 5배 이상인 연간 9만3000TWh의 잠재력을 갖고 있다.
해양에너지 발전은 보통 조력과 파력발전, 조류발전, 온도차발전 등 4가지로 구분되고 있다. 조력발전은 밀물과 썰물로 인해 움직이는 바다 표면의 움직임을 이용해 전기를 생산하며, 파력은 파도의 움직임을, 조류발전은 해수의 흐름력을 이용한다. 또한 최근 바다 표면의 온도와 깊은 바다의 온도차를 이용해 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 온도차발전도 주목 받고 있다.
해양에너지는 특히 태양광이나 풍력에는 없는 ‘하루 24시간 전기를 생산한다’는 강점을 갖고 있다. 신재생에너지 전문 시장조사기관인 파이크 리서치는 최근 보고서를 통해 “해양에너지 시범 프로젝트가 향후 몇 년간 성공적으로 이뤄진다면, 2025년까지 거대 산업자원을 대표하게 될 것”이라 밝히기도 했다. 이처럼 해양을 이용한 재생에너지 개발은 세계적인 이슈로 부각되고 있으며, 이미 선진국의 경우 상당한 수준까지 발전했다.


바다 표면과 심해의 온도차 이용하는 해양온도차발전

해양 열에너지 전환기술은 해양온도차발전이라고 불리며, 바다의 표면과 심해사이의 온도차를 이용하는 기술이다.
태양에 의해서 가열된 높은 온도의 표층수(表層水)를 파이프라인으로 증화기(蒸化器)에 흡인해 진공펌프로 감압하게 된다. 여기서 물은 기압이 낮아지면 그만큼 낮은 온도로 비등해 증발하게 된다. 이처럼 높은 표층의 온수로 암모니아, 프레온 같은 물질을 증발시킨 후 심층의 냉각수로 응축시켜, 그 압력차로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 것이다.
1881년 프랑스의 제안으로 진행된 해양온도차발전은 1978년 미국 하와이 근해에서  최초로 59kW급의 소규모 시험발전에 성공했다. 이후 10만kW급 발전소 건설을 위한 설계와 모형수조시험이 시행중에 있으며, 일본의 경우도 1982년 나우루(Nauru)공화국 해역에서 최대출력 120kW의 시험발전에 성공한 이후 계속적인 연구가 진행 중이다.
최근에는 해양온도차 발전과 관련, NASA가 미 해군·대학연구단과 함께 해양 열에너지로 동력을 내는 로봇 무인잠수정 SOLO-TREC를 성공적으로 실현해 화제가 되기도 했다.





파력발전, 파도의 높낮이와 진행방향 이용



파력발전은 파도의 상하운동(파고) 에너지를 이용해서 동력을 얻어 발전하는 방식이다. 파도의 진행하는 힘으로 직접 터빈을 돌리는 방법과 파도에 의한 해수면의 상하 운동으로 공기 밀실 또는 원형 공기탑을 압축하는 두 가지 방법이 있다.
먼저 파도의 진행하는 힘으로 터빈을 돌리는 방식은 EU의 아나콘다를 들 수 있다. EU가 오는 2020년까지 에너지의 20퍼센트를 신재생에너지로 대체한다는 계획 아래 최근에 공개한 아나콘다는, 고무로 만든 거대한 뱀 모양의 파력발전기이다. 영국의 데일리 메일에 소개된 이 파력발전기는 180m의 고무튜브를 이용 튜브에 물을 채우고, 파도가 오는 방향으로 아나콘다를 매달아 물의 수압을 이용, 수력발전 터빈을 돌리는 원리이다.
해수면의 상하 운동을 이용한 것으로는 부표식 발전기를 들 수 있다. 부표식 발전기는 바다 표면에 부표를 띄워서 파력 에너지를 활용하는 것으로, 해수면의 상하 운동이 피스톤을 상하로 움직이게 된다. 미 OPT(Ocean Power Technologies)사의 파워 부표 파력발전 장치 1기는 최대 40kW를 발전할 수 있다. 우리나라의 경우도 이미 1997년 60kw급 파력발전 장치를 개발했다.


조력발전 한국, 미국 등 일부국가만 가능




시화호 발전개발로 유명한 조력 발전은, 태양이나 달의 인력에 의해 하루에 두번씩 밀물과 썰물이 운동하는 바다의 특성을 활용한 것이다. 밀물 때 물을 가둬 뒀다가 수문을 열면 물이 쏟아져 나오면서 생기는 수위차를 이용한다. 프랑스의 경우, 랑스강 하구에 조석의 차이가 13.5m, 조석시 조류용량의 차이가 5000m
효율이 좋은 조력발전소를 만들기 위해서는, 조석 간만의 큰 차이와 함께 저수 용량이 큰 저수지를 만들 수 있어야 한다. 이런 이유로 조력 발전 개발이 가능한 국가는 영국, 프랑스, 남북 아메리카, 중국, 러시아, 한국 등으로 한정돼 있다.
조류발전은 물살의 빠르기를 이용해서 발전하는 방식으로, 물살이 빠른곳에 프로펠러를 설치해서 발전한다. 우리나라의 경우, 이순신 장군이 큰 승리를 거둔 진도 울돌목이 유명하다.
최근에는 바다에 직접 풍력발전기를 설치하는 경우도 늘어나고 있다. 육지에 비해 바람이 거센 바다의 풍력을 이용하기 위해서이다. 독일의 해상풍력 농장은 12개의 터빈이 북해에 세워져 있으며 덴마크의 경우도 80대의 풍력발전기가 바다에 들어서 있다. 특히 덴마크의 해상풍력발전단지인 ‘호른스 레우’는 수심 6~14m 아래 바다 밑바닥에 뿌리를 내리고 있으며, 가로 폭 5㎞· 세로 폭 4㎞ 등 총면적 20㎢에 이르는 거대한 발전소인 셈이다.