블루에너지 시대를 준비하는 네덜란드

- 잠재력 큰 지속 가능한 에너지 생산 -

- 상용화되면 저비용으로 경제효과 클 것 -

 

 

 

□ 신재생 에너지 개발 가속화

 

 ㅇ 화석연료 고갈과 환경오염의 문제로 신재생 에너지를 개발하려는 움직임

  - 2020년까지 유럽 내 사용 에너지의 20%를 신재생 에너지로 생산해야 함. 이에 따른 EU 국가와 네덜란드 내 지속 가능한 에너지원 개발 투자 증대

 

 ㅇ 네덜란드의 신재생 에너지 생산비중은 10% 수준

  - 천연가스가 주요 전력원으로 생산량의 60%를 차지하고 화석연료는 23%, 신재생 에너지는 10%를 차지함.

  - 신재생 에너지 중 바이오매스가 60%로 가장 많은 생산량을 차지하며, 풍력이 39%를 차지함.

 

□ 블루 에너지란?

 

 ㅇ 해수와 담수 사이의 소금 농도의 차를 통해 전기를 추출하는 전력 발전 기술

 

 ㅇ 블루에너지 기술을 통한 전기 에너지 추출 원리

  - 삼투압법(PRO, Pressure-retarded osmosis): 탱크에 각각 담수와 바닷물을 가두고 특수제작 막(membrane)으로 분리. 삼투압현상으로 담수는 바닷물과 소금의 농도를 비슷하게 맞추려 하고 이를 위한 담수의 흐름으로 압력이 생성되며 이가 터빈을 작동시켜 전기 발전을 할 수 있는 방식. 수력발전과 비슷한 형태. 강물이 바다로 흘러들어가는 강어귀에서 주로 진행되며 고도차를 이용해 전기를 발생시키기도 함.

  - 역 전기투석법(RED, Reverse electro-dialysis): 특수제작 막을 이용해 앙성자나 음성자만을 통과시켜 압력차를 만들어내며 바로 에너지로 사용 가능. 효율적이며 미래 상용화 가능성 큼.

 

 ㅇ 기술 특징

  - 온실가스의 방출 없이 24시간 동력 발전 가능

  - 발전에 사용되는 물은 높은 염도를 포함하고 있어야 하며, 이 때 다른 산업 공정 후 남겨진 물을 재활용 가능. 염도차가 클수록 생산성이 높아짐.

  - 다른 에너지 발전 기술들과는 달리 인구밀도가 높은 지역에서 이용 가능하므로 전력 전달 시 발생되는 전력 손실 줄임.

  - 태양 및 풍력 에너지 발전과 비교했을 때, 자연에 크게 영향을 받지 않으며, 상용화될 경우 풍력 발전보다 훨씬 저렴한 비용으로 전력 발전 가능. 전력 생산비가 1㎡당 5유로까지 떨어질 것이며, ㎾ 단위당 8센트의 비용이 들 것이라는 과학자들의 의견

  - 이론상으로 1m³의 담수당 1MJ의 전력을 얻어 100% 에너지 치환율을 보임. 에너지 회수율은 실험상 80%, 기술적 가능성을 고려하면 60~70%의 에너지 회수가 가능하며, 경제적 가능성을 반영하면 이보다는 약간 낮은 에너지 회수율이 예상됨.

  * 에너지 회수율: 설비가 유지되는 기간의 총 에너지 생산량에서 총 에너지 소비량을 차감한 양과 설비를 건설하는 기간에 소요된 에너지양의 비율. 에너지 회수율이 높을수록 비용 대비 효율적인 방법으로 평가됨.

 

 ㅇ 블루에너지 생산을 위한 입지 조건

  - 네덜란드의 경우 라인강과 뫼즈강이 좋은 조건을 갖추고 있으며, 이들 모두 강우를 통해 담수를 얻는 지형. 많은 양의 강물이 바다로 유입되는 지역이 블루에너지 발전에 적합

  - 조수 간만의 차에 영향받지 않고 끊임없이 강물이 바다로 방출되는 지역일수록 인공적으로 염도를 맞추거나 강물을 방출하지 않아도 되므로 에너지 발전 효과가 극대화됨.

  - 특히 담수와 해수의 분리 현상이 심한 곳일수록 에너지 생산에 적은 전력이 요구돼 더 적합한 것으로 보임.

  - 강수량이 큰 지역이 유리하며, 계절에 따른 강수량 차이가 큰 지역보다 매년 일정한 강수량을 유지하는 지역이 유리

  - 현재 네덜란드에 공장이 개설된 지역 외에 로테르담 지역의 Nieuwe Waterweg, North Sea Canal이 후보지로 물망에 오름.

 

□ 네덜란드의 블루에너지 기술 발전 및 투자 상황

 

 ㅇ 정부 지원 및 연구기관

  - 네덜란드의 경우 초당 약 3000㎥의 담수가 바다로 유입되므로 이 담수가 모두 이용돼 100% 전력으로 치환될 경우 3000㎿의 전기 공급 가능

  - 네덜란드 정부는 시범 사업 투자 및 시험 공장 건설에 대한 전체 투자액의 최대 35%, 최대 200,000유로를 지원

  - 블루에너지 기술 개발에 참여한 회사들은 Dutch Rainmaker(www.dutchrainmaker.nl), Voltea(www.voltea.com), AquaExplorer(www.aquaexplorer.nl), RedStack(www.redstack.nl)이며 전력 생산기업인 Eneco도 개입하고 있음. 그로닝겐대(Research University of Groningen)와 와게닝겐대(Wageningen University)에서 관련 연구를 하고 있으며 네덜란드 수자원도로공사(Rijkswaterstaat)에서도 지원

 

 ㅇ 시험 공장 가동 및 설비 개발 현황

  - 2004년 네덜란드 회사 KEMA는 상대적으로 저렴한 막 개발, 기술 상용화에 한 발짝 다가섬.

  - 현재 Harlingen 지역에 있는 Frisia 소금 공장에서 역 전기투석 방식 발전이 시험 운영되며 2011년에는 Afsluitdijk 지역에 있는 IJsselmeer 인공호수에 두 번째 시험 공장 설립. 일본 기업 후지필름이 투자에 참여함.

  - Breezanddijk에 있는 시험 공장은 약 700만 유로의 투자설비이며, 이를 통해 현재까지 500㎾의 전력 전달을 가능케 함. 이는 약 1000가구에게 공급할 수 있는 전력

  - 후지필름의 투자 아래 새 이온 막의 발명으로 이온의 막 이동을 더욱 쉽게 관리할 수 있어 역 전기투석법의 수익성이 보다 높아짐.

  - 현재 역 전기투석법에 이용되고 있는 막으로는, 1㎡당 1.25W의 전기 에너지 전달

  - 현재까지 최대 50㎾의 전력 추출 성공해 투자 대비 유럽 내 최고 전력 추출

 

Harlingen의 블루에너지 생산설비

출처: www.wetsalt.nl

 

 ㅇ 네덜란드 정부의 투자 확대 가능성

  - 현재 전체 신재생 에너지 중 약 3%만 블루에너지 개발에 투자하지만, 네덜란드가 블루에너지 발전에 최적의 지형적 조건을 갖추고 있으므로 시험 공장 및 정부 투자비율 확대 가능성

  - 경제부 산하의 Wetsalt라는 기관에서 블루에너지 투자·개발, 정부 보조금 지원 등의 업무를 담당

 

□ 시사점

 

 ㅇ 블루에너지 투자의 한계점

  - 석탄 및 화석 에너지 이용과 비교했을 때, 담수와 바닷물을 분리하는 특수 막으로 인해 현재까지는 더 높은 비용이 들며 아직 안정적으로 개발이 완성되지 않은 상태라 투자 리스크가 큼.

  - 또한 전기 에너지 발전 후 저장이 어려우며 이를 위한 특별한 장치가 개발돼 있지 않음. 배터리를 저장장치로 사용할 경우 큰 비용과 공간이 요구되며, 배터리 내의 금속으로 환경 오염을 유발할 위험

  - 소금과 담수가 상호작용 가능한 넓은 댐 필요함. 강과 바다 내 염 농도, 온도 및 환경적 요소의 차이에 따라 에너지 회수율이 다름.

  - 현재 네덜란드는 역 전기투석법(RED)을 중점적으로 연구, 개발하는데 European research program(CAPMIX)에서는 아직 삼투압법과 역 전기투석법 중 어느 것이 더 효율적인 대안이라고 명시한 바 없음.

 

 ㅇ 잠재 가능성에 대한 투자

  - 아직은 개발 및 테스트 플랜트가 가동되고 있지만 네덜란드 정부와 기관들은 블루에너지에 대한 투자를 지속할 것으로 예상되며 스웨덴 등 유럽의 신재생 에너지 강국들도 생산 결과를 주시하고 있는 상황

  - 풍력, 태양열, 태양광 등 기존의 신재생 에너지를 통한 전력 생산을 가속화하는 동시에 조력, 파력, 블루에너지 등 미래 에너지원을 개발할 필요가 있음. 특히 블루에너지는 지형적 입지가 전력 생산에 중요하게 작용하기 때문에 우리나라에 도입 가능 여부에 대한 사전 검토가 필요할 것으로 보임.

 

자료원: www.phys.org, Nederlands Onderzoeksplatform Duurzame Energievoorziening, Rijksoverheid, Duurzameenergiebronnen, Club Green, Science Daily, www.changemagazine.nl, www.haijerendereus.nl, www.redstack.nl, www.kennislink.nl, www.wetsus.nl, www.statkraft.com, www.wetsalt.nl, 국가 과학기술 정보 센터,   www.wanttoknow.nl, www.vanhall-larenstein.nl, www.fujifilmmembranes.com, KOTRA 암스테르담 무역관 자료 종합